一種即開即熱式雙能熱泵熱水器及其實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種即開即熱式雙能熱泵熱水器及其實現(xiàn)方法，結(jié)構(gòu)包括水箱（1）、循環(huán)加壓泵（2）、水流開關(guān)（3）以及空氣源熱泵（4），其中，冷水補充初始管路（5）連至空氣源熱泵（4），冷水補充初始管路（5）中的冷水經(jīng)空氣源熱泵（4）加熱后由冷水回水補充管路（7）引出并穿過一回水定溫閥（6）進入水箱（1）；所述水箱（1）引出一設(shè)置有電磁閥（8）的第一熱水供給管路（9），水箱（1）還引出一依次連接有循環(huán)加壓泵（2）、空氣源熱泵（4）的第二熱水供給管路（10），第一熱水供給管路（9）與第二熱水供給管路（10）匯合后經(jīng)水流開關(guān)（3）連接至用水端（11）。本發(fā)明中相對于現(xiàn)有技術(shù)，實現(xiàn)了即開即熱的熱水供應(yīng)目的。
【專利說明】一種即開即熱式雙能熱泵熱水器及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及熱泵熱水器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種即開即熱式雙能熱泵熱水器及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由空氣源熱泵與熱水箱組成的空氣源熱泵熱水器被廣泛的應(yīng)用。空氣源熱泵與水箱之間通過一循環(huán)泵實現(xiàn)從水箱抽出冷水至熱泵進行加熱。空氣源熱泵主要包括外殼以及固設(shè)在外殼內(nèi)部的水熱交換器、壓縮機、氣液分離器、蒸發(fā)器、膨脹器、干燥過濾器。其中，水熱交換器多采用套管式換熱器，在套管式換熱器中，一種流體(常見為水)走管內(nèi)，另一種流體(常見為冷媒)走環(huán)隙。上述空氣源熱泵熱水器的工作原理如下:當(dāng)水箱中缺水時，冷水直接補充進水箱，當(dāng)水箱中水溫未達(dá)到預(yù)設(shè)溫度需要加熱時，水箱中的冷水經(jīng)循環(huán)泵進入空氣源熱泵的水熱交換器，壓縮機在電能輸入后獲得驅(qū)動力，冷媒通過蒸發(fā)器吸收空氣中的低溫?zé)釟饣?、?jīng)氣液分離器后經(jīng)過壓縮機處理后變?yōu)楦邷乩涿?；高溫冷媒通過空氣源熱泵的總冷媒出口輸送到套管式換熱器的冷媒管中，高溫冷媒通過熱傳遞，加熱位于套管內(nèi)部的水；最后，被加熱的水由輸送管道灌至熱水箱內(nèi)，而從套管式換熱器輸出的低溫冷媒以此通過干燥過濾器、膨脹器獲得循環(huán)使用；在用水時，水路連接于水箱的供水泵加壓運行，從水箱中引出熱水至用水端，從供水泵引出的熱水，除了引出至用水端外，還通過管路將回水補充回水箱中。
[0003]上述空氣源熱泵熱水器為單循環(huán)高溫蓄熱的直熱式熱水器，存在以下不足:
[0004]1、上述現(xiàn)有空氣源熱泵熱水器中，由于采用單一的空氣源熱泵加熱，在夏天用水溫度要求較低，甚至于只比室溫高出幾攝氏度時(如冷水注入時水溫未25°，溫度要求值為32° )，如采用空氣源熱泵對水箱中的熱水進行整箱加熱時，溫度速度低，以致還是需要等待一定的時間方可達(dá)到供應(yīng)滿足溫度要求值的熱水
[0005]2、當(dāng)用水溫度要求較高時，如40°以上，由于加熱方式為單一的由空氣源熱泵從水箱抽水進行加熱后直接回流至水箱中，用水時，供水泵加壓直接將水箱中的熱水輸出至用水端，由于供水管路通常較長，熱水從水箱引出至用水端的這段管路會造成水溫降低，因在這段用水管路中缺乏溫度補給，這就使得水箱中的熱水需要長期達(dá)到較高的儲存溫度。物理原理上，同樣的溫升值，初始水溫越高，空氣源熱泵的耗電量就越大，空氣源熱泵的冷凍能力就越小，所以，現(xiàn)有的直熱式單循環(huán)高溫蓄熱的方式，空氣源熱泵的熱交換效率低，而水箱中長期的高溫蓄水因與環(huán)境溫度溫差較大，熱量損耗也大；當(dāng)水箱缺水時，冷水是直接補入水箱的，由此導(dǎo)致水箱中原有的熱水溫度下達(dá)幅度較大，在本熱水器僅采用空氣源熱泵進行單一加熱的情況下，導(dǎo)致水箱中的水需要更長時間方可達(dá)到出水需求值。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器，因其采用待儀的熱泵單循環(huán)加熱方式，造成加熱速度慢，熱交換效率低，滿足不了人們對熱水器即開即熱的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種即開即熱式雙能熱泵熱水器及其實現(xiàn)方法，本發(fā)明中，當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值偏小時(如夏天)，水箱中的蓄水由空氣源熱泵進行加熱后直接輸出至用水端；如預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值偏大時(如冬天)，冷水補充首先經(jīng)空氣源熱泵(4)進行加熱后方進入水箱(I )，用水端(11)需要供水時，供水熱水源由兩條熱水供給管路匯聚組成，第一條熱水供給管路(9)是從水箱(I)直接引出熱水，第二條熱水供給管路(10)是從水箱(I)中引出熱水，經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后與第一條熱水供給管路(9)匯合方引出至用水端(11 )，降低了水箱蓄水溫度，從而也降低了水箱熱水熱量損耗，提高熱交換效率，冷水補進水箱造成的溫度降幅小。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種即開即熱式雙能熱泵熱水器，包括水箱(I)、循環(huán)加壓泵(2)、水流開關(guān)(3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補充初始管路
(5)連至空氣源熱泵(4)，冷水補充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后由冷水回水補充管路(7)引出并穿過一回水定溫閥(6)進入水箱(I);所述水箱(I)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路(9)，水箱(I)還引出一依次連接有循環(huán)加壓泵(2)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)水流開關(guān)(3)連接至用水端(11)。
[0009]優(yōu)選的，從所述水流開關(guān)(3)引出的熱水水路除了接至用水端(11)夕卜，還引出一回水管路(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4)回水管路(12)中的回水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后引出至所述冷水回水補充管路(J)。
[0010]優(yōu)選的，所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵加壓泵(2)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補充初始管路(5)連接，第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補充管路(7);所述回水管路(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0011]為節(jié)約管路鋪設(shè)成本，所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0012]上述即開即熱式雙能熱泵熱水器的實現(xiàn)方法如下:
[0013]1、在用戶端開啟之后，空氣源熱泵(4)經(jīng)設(shè)置于水箱中的水溫感應(yīng)器采集水箱內(nèi)水溫信息，當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值不大于預(yù)設(shè)差額閥值時，空氣源熱泵(4)與循環(huán)加壓泵(2)啟動，水流開關(guān)(3)打開，電磁閥(8)關(guān)閉，水箱(I)中的水經(jīng)循環(huán)加壓泵(2)引至空氣源熱泵(4)，由空氣源熱泵(4)中的主熱交換器進行加熱后，依次經(jīng)第二熱水供給管路(10)、水流開關(guān)(3)輸至用水端(11 )，以實現(xiàn)即開即熱，所述差額閥值可設(shè)置為1-15°之間；空氣源熱泵(4)實時采集設(shè)置于水箱(I)中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(I)水位信息，當(dāng)水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷水補充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)補充進水箱(I)內(nèi)；[0014]2、當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值大于預(yù)設(shè)差額閥值時，當(dāng)用水端
(11)打開，需要用水時，循環(huán)加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(I)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，當(dāng)設(shè)置于水箱內(nèi)的水溫感應(yīng)器探測到的水箱內(nèi)水溫低于預(yù)設(shè)的用水溫度時，循環(huán)加熱泵(2)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，水箱(I)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11)，以此實現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0016]本發(fā)明中，本發(fā)明中，當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值偏小時(如夏天)，水箱中的蓄水由空氣源熱泵進行加熱后直接輸出至用水端，實現(xiàn)即開即熱的供水目的；如預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值偏大時(如冬天)，冷水補充首先經(jīng)空氣源熱泵(4)進行加熱后方進入水箱(I )，用水端(11)需要供水時，供水熱水源由兩條熱水供給管路匯聚組成，第一條熱水供給管路(9)是從水箱(I)直接引出熱水，第二條熱水供給管路(10)是從水箱(I)中引出熱水，經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后與第一條熱水供給管路(9)匯合方引出至用水端(11)，降低了水箱蓄水溫度，從而也降低了水箱熱水熱量損耗，提高熱交換效率，冷水補進水箱造成的溫度降幅小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明即開即熱式雙能熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0019]實施例
[0020]如圖1所示，一種即開即熱式雙能熱泵熱水器，包括水箱(I)、循環(huán)加壓泵(2)、水流開關(guān)(3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補充初始管路(5)連至空氣源熱泵(4)，冷水補充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后由冷水回水補充管路(7)引出并穿過一回水定溫閥(6)進入水箱(I);所述水箱(I)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路
(9)，水箱(I)還引出一依次連接有循環(huán)加壓泵(2)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路
(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)水流開關(guān)(3)連接至用水端(11)。
[0021]優(yōu)選的，從所述水流開關(guān)(3)引出的熱水水路除了接至用水端(11)外，還引出一回水管路(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4)回水管路(12)中的回水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后引出至所述冷水回水補充管路(J)。
[0022]優(yōu)選的，所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵加壓泵(2)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補充初始管路(5)連接，第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補充管路(7);所述回水管路(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0023]為節(jié)約管路鋪設(shè)成本，所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0024]上述即開即熱式雙能熱泵熱水器的實現(xiàn)方法如下:
[0025]1、在用戶端開啟之后，空氣源熱泵(4)經(jīng)設(shè)置于水箱中的水溫感應(yīng)器采集水箱內(nèi)水溫信息，當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值不大于預(yù)設(shè)差額閥值時，空氣源熱泵(4)與循環(huán)加壓泵(2)啟動，水流開關(guān)(3)打開，電磁閥(8)關(guān)閉，水箱(I)中的水經(jīng)循環(huán)加壓泵(2)引至空氣源熱泵(4)，由空氣源熱泵(4)中的主熱交換器進行加熱后，依次經(jīng)第二熱水供給管路(10)、水流開關(guān)(3)輸至用水端(11)，以實現(xiàn)即開即熱，所述差額閥值可設(shè)置為1-15°之間；空氣源熱泵(4)實時采集設(shè)置于水箱(I)中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(I)水位信息，當(dāng)水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷水補充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)補充進水箱(I)內(nèi)；
[0026]2、當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值大于預(yù)設(shè)差額閥值時，當(dāng)用水端
(11)打開，需要用水時，循環(huán)加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(I)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，當(dāng)設(shè)置于水箱內(nèi)的水溫感應(yīng)器探測到的水箱內(nèi)水溫低于預(yù)設(shè)的用水溫度時，循環(huán)加熱泵(2)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，水箱(I)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11 )，以此實現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。
[0027]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種即開即熱式雙能熱泵熱水器，其特征在于:包括水箱(1)、循環(huán)加壓泵(2)、水流開關(guān)(3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補充初始管路(5)連至空氣源熱泵(4)，冷水補充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后由冷水回水補充管路(7)引出并穿過一回水定溫閥(6)進入水箱(1);所述水箱(1)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路(9)，水箱(1)還引出一依次連接有循環(huán)加壓泵(2)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)水流開關(guān)(3)連接至用水端(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的即開即熱式雙能熱泵熱水器，其特征在于:從所述水流開關(guān)(3)引出的熱水水路除了接至用水端(11)外，還引出一回水管路(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4 )回水管路(12 )中的回水經(jīng)空氣源熱泵(4 )加熱后引出至所述冷水回水補充管路(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的即開即熱式雙能熱泵熱水器，其特征在于:所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵加壓泵(2)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補充初始管路(5)連接,第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補充管路(7);所述回水管路(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的即開即熱式雙能熱泵熱水器，其特征在于:所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的即開即熱式雙能熱泵熱水器的實現(xiàn)方法，其特征在于，如下: .1、在用戶端開啟之后，空氣源熱泵(4)經(jīng)設(shè)置于水箱中的水溫感應(yīng)器采集水箱內(nèi)水溫信息，當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值不大于預(yù)設(shè)差額閥值時，空氣源熱泵(4)與循環(huán)加壓泵(2)啟動，水流開關(guān)(3)打開，電磁閥(8)關(guān)閉，水箱(1)中的水經(jīng)循環(huán)加壓泵(2)引至空氣源熱泵(4)，由空氣源熱泵(4)中的主熱交換器進行加熱后，依次經(jīng)第二熱水供給管路(10)、水流開關(guān)(3)輸至用水端(11)，以實現(xiàn)即開即熱，所述差額閥值可設(shè)置為1~15°之間；空氣源熱泵(4)實時采集設(shè)置于水箱(1)中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(1)水位信息，當(dāng) 水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷 水補充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)補充進水箱(1)內(nèi)；
.2、當(dāng)預(yù)設(shè)的用水溫度與水箱內(nèi)水溫度之間的差值大于預(yù)設(shè)差額閥值時，當(dāng)用水端(11)打開，需要用水時，循環(huán)加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(1)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(1)內(nèi)，當(dāng)設(shè)置于水箱內(nèi)的水溫感應(yīng)器探測到的水箱內(nèi)水溫低于預(yù)設(shè)的用水溫度時，循環(huán)加熱泵(2)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補充管路(7)循環(huán)回水箱(1)內(nèi)，水箱(1)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11)，以此實現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。`
【文檔編號】F24H9/20GK103697590SQ201310634705
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】羅偉強 申請人:羅偉強