[发明专利]一种相变蓄热式热水器及使用方法

权利要求书

1.一种相变蓄热式热水器，其特征在于，包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接所述压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在所述制冷剂回路上的切换组件、以及与所述第二换热结构连接的水回路；所述第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；所述切换组件切换到不同状态时，所述制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使所述第一换热结构、所述第二换热结构和所述第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现所述相变蓄热式热水器的功能切换。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器。

3.根据权利要求1或2所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器具有六种功能模式。

4.根据权利要求3所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器的六种功能模式包括非用水需求的储热模式、单一储热源放热供水模式、储热源和空气源联合供水模式、单一空气源供水模式、单一储热源放热化霜模式和单一储热源供冷模式。

5.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第三换热结构包括蓄热箱、设置在所述蓄热箱内的第三热交换器、填充在所述蓄热箱内的蓄热材料，所述第三热交换器的进出口端与所述制冷剂回路连接。

6.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述切换组件包括四通阀、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述四通阀设置在所述压缩机和三个换热结构之间的所述制冷剂回路上，所述第一三通阀设置在所述四通阀、所述第一换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第三三通阀设置在所述四通阀、所述第二换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第二三通阀设置在所述第三换热结构、所述第二换热结构和所述第三三通阀之间的所述制冷剂回路上。

7.根据权利要求6所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器还包括设置在所述第一换热结构一端的第一节流装置和设置在所述第二换热结构一端的第二节流装置。

8.根据权利要求5所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述蓄热材料的蓄热密度不小于160kJ/L，相变温度为20-50℃。

9.根据权利要求5所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第三热交换器的管路呈Z字形设置。

10.一种利用如权利要求1-9中任一所述的相变蓄热式热水器进行冷暖供应的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100：启动相变蓄热式热水器，并根据用户需要进行功能模式切换；

步骤200：当处于非用水需求的储热模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀、第二三通阀，进入蓄热箱，在蓄热箱中加热封装在其中的蓄热材料，蓄热材料吸收热量温度升高，制冷剂放出热量后变成高压低温液体经过第一节流装置节流降压后进入第一热交换器，在其中吸收空气中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次充热循环；经过多次充热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个充热过程；

步骤300：当处于单一储热源放热供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，经过第二三通阀进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤400：当处于储热源和空气源联合供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀依次进入蓄热箱、第一节流装置、第一热交换器，在蓄热箱中吸收蓄热材料中的热量、在第一热交换器中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤500：当处于单一空气源供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第一热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀、第一节流装置进入第一热交换器，在其中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤600：当处于单一储热源放热化霜模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入第一热交换器，制冷剂在其中放热融霜，之后制冷剂经过第一节流装置节流降压后，进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量，然后经过第二三通阀、第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤700：当处于单一储热源供冷模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入蓄热箱，蓄热材料在其中吸取制冷剂放出的热量，之后制冷剂经过第二三通阀、第二节流装置节流降压后，进入第二热交换器，在其中吸收水中的热量而产生适用于用户使用的冷水，然后经过第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环。