[发明专利]一种一次加热式热泵热水机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用热泵的流体加热器及其控制方法，尤其涉及一种具备温控切换的三水箱双回路循环热水结构的一次加热式热泵热水机和用于该热水机的控制方法。

背景技术

当前煤炭、石油、天然气等“化石类能源”的不可再生性及全球储量的高速减少，带来了世界性的能源短缺，加上地球生态环境的日益恶化，使得保护生态环境、加速开发和利用可再生能源，成为人类紧迫而艰巨的任务。蓬勃发展的中国经济、高速增长的热水需求，作为节能环保的热泵热水机也得到了国家和社会的认可，节能产品的美好市场前景，对传统制热水设备也产生了革命性的替代趋势。GB/T 21362-2008《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》标准中将热泵热水产品分为一次加热式和循环加热式两个类型。一次加热式热泵热水机也称为直热式或即热式热泵热水机，一次加热式热泵热水机因为冷水不进储热水箱而热水稳定的优点，在长江以南市场大量推广。现有的一次加热式热泵热水机的基本结构如图1所示，包括压缩机1、翅片换热器2、冷凝器3、节流元件5和气液分离器6构成的热泵机组，冷凝器3用作水氟换热器，将翅片换热器2从空气中吸取的热量，通过循环泵4传送到储热水箱40中，利用水氟换热器进水管的水量调节阀30，调节冷水的进水流量使出水温度恒定。但是，由于现有的一次加热式热泵热水机的冷水直接进入冷凝器3，水流量的大小直接影响机组的制热量和能效，在环境温度低于0度时，为了保证产品的出水温度达到55度，进水流量会非常小，这导致冷凝器3的热交换效果差，热泵机组的制热量和能效严重下降，甚至会出现冷凝不了的现象，使机组不能正常制热水。由于水量调节阀的孔径很小，很容易被堵住，导致机组因水流量不正常而故障停机。同时，由于冷水进水水压经常变化，也会对机组正常制热产生比较大的影响，往往需要对冷水进水的水压进行升降压，以满足机组对水压的要求。再加上水量调节阀30及循环泵4的设置，一方面使机组成本提高、安装复杂；另一方面，当系统中出现故障后，需要同时检测水量调节阀30及循环泵4，检修点比较多，从而增加了维修维护的工作量。

中国发明专利“一种多级串联水路一次加热式热泵热水机”(中国发明专利号：ZL200710143443.6，授权公告号：CN100501267C)公开了一种多级串联水路一次加热式热泵热水机，由至少两个相对独立的热泵系统和多级串联水系统组成，在终级(即最髙级)热泵系统中加入冷凝液体制冷剂热回收器：其中：热水机组的进水连接至该制冷剂热回收器的进水口，该制冷剂热回收器的出水口连接至第一级热泵系统的冷凝器进水口，第一级热泵系统的冷凝器出水口连接至第二级热泵系统的冷凝器进水口，以此类推，直至终级热泵系统的冷凝器出水口；该制冷剂热回收器的氟侧进口接入终级热泵系统的冷凝器排出的液态制冷剂，该制冷剂热回收器的氟侧出口连接至终级热泵系统的节流装置进口。该方案通过多级串联水路提高出水温度，但存在以下几方面缺点：1、当串联的水系统少时，机组制热量低、进水温度低，机组要保证低环境温度制取55度热水，水流量会变的很小，冷凝器热交换效果会很差，从而出现制热量差，能效低，甚至会出现冷凝效果差，机组不能正常工作的严重问题。2、当串联的部分机组除霜时，此台机组不制热或制冷，此时还要维持出水温度达到55度，则还在正常制热的机组会因为流量非常小出，冷凝不好，机组的制热效果和能效会受到很大影响，当除霜的机组台数多于正常制热的机组台数，制热的机组会出现冷凝压力过高的严重故障，而除霜的机组有可能会出现出水温度低于0度而产生冻结的严重故障。3、串联的最后一台机组，始终加热的是高温热水，一直运行在高负载区，产品的寿命会受到较大的影响，而第一台机组一直运行在低负荷区，产品的能力得不到很好的利用，从而导致系统中机组不能均衡工作，设备利用率低。