加热系统及热泵系统的制作方法

本实用新型涉及热水工程领域，特别涉及一种加热系统及热泵系统。

背景技术：

目前，在宾馆、饭店、学校、工厂、洗浴中心等场所由于具有供水量大、供水突变性大的特点，一般都广泛采用大容量的储水箱进行供应热水，以便及时满足供应要求。在正常用水的情况下，上述场所选配的储水箱吨位可以满足热水的供应，当用户停止用水时，选配的加热单元对新进冷水进行加热，加热完成的热水再输送至储水箱进行存储。在正常用水的情况下，大容量的储水箱可以保证其内部的水温不低于某一温度。但是，正是由于上述几种场所其用水量大的特点，其在某一时间内可能出现用户用水量特别大的情况，如此，大容量的储水箱到达某一时刻后首先其无法保证输出水温的稳定程度，且其无法保证内部的水温不低于某一温度。所以，此时需要通过加热单元直接对新进冷水进行加热，将加热后的热水直接输送给用户进行使用。由于普通单一的流量控制阀其流量控制范围和流量控制精度都有限制：流量控制范围较大的流量控制阀，其流量控制精度都较低，单位开度水量变化大，且开度-流量线性度差，在小出水流量情况下难以实现精细调节，出水温度波动大；流量控制精度较高的流量控制阀，其流量控制范围都较小，且单位开度水流量变化小，无法满足新进冷水流量的变化范围和调节速度。由于用户侧通常为多个用水点，其热水用量时时变化且用水量变化范围也大，在单一流量控制阀下，新进冷水的流量无法与加热单元的功率及时准确进行匹配以使得加热后的热水处于稳定的目标温度，由于精度调节的限制，单一流量控制阀在调节过程中，用户侧使用的热水温度会存在一定的波动，甚至会出现忽冷忽热，导致用户体验较差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种加热系统及热泵系统，其能够有效减小用户侧水温的波动。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种加热系统，所述加热系统包括：

第一加热单元，其能够对水进行加热；

级联水箱，其能与第一加热单元相连通，所述级联水箱能够接收并存储经所述第一加热单元加热后的水；

与所述第一加热单元相连通的流量调节单元，所述流量调节单元包括并联连接的流量控制阀和步进阀。

优选地，所述流量调节单元至少具有三种状态：在第一种状态下，所述流量控制阀处于关闭状态，所述流量调节单元仅通过所述步进阀调节液体流量；在第二种状态下，所述流量调节单元通过所述步进阀和所述流量控制阀调节液体流量，在第三种状态下，所述步进阀处于关闭状态，所述流量调节单元仅通过所述流量控制阀调节液体流量。

优选地，所述流量控制阀包括能够进行开度调节的阀门。

优选地，在所述第二种状态下，通过所述阀门对其自身开度的调节和所述步进阀的调节以达到调节液体流量的目的。

优选地，所述流量控制阀至少包括球阀、节流阀、蝶阀和闸阀其中之一。

优选地，所述流量控制阀为电动阀。

优选地，所述加热系统还包括与所述级联水箱和所述第一加热单元相连通的供水口，所述级联水箱内设置有温度传感器，当所述温度传感器测得的温度满足预定条件一时，由所述级联水箱向所述供水口进行供水；当所述温度传感器测得的温度满足预定条件二时，由所述第一加热单元向所述供水口进行供水。

优选地，当所述加热系统满足预定条件三时，经所述第一加热单元加热的水通入所述级联水箱进行储存。

优选地，所述级联水箱的数量为一个，所述级联水箱包括N个顺序连通的水箱，在N个水箱中至少包括分别位于N个水箱的首末端的第一级水箱和第N级水箱；所述级联水箱的出水口设置于所述第一级水箱，所述第一级水箱能与所述第一加热单元连通；所述级联水箱具有设置在所述第N级水箱上的第一入水口和第二入水口，所述第N级水箱的第一入水口能与所述流量调节单元相连通，所述第N级水箱的第二入水口能与水源相连通；其中N为大于1的正整数。

优选地，所述级联水箱的数量为至少2个，多个所述级联水箱之间并联连接，每一个所述级联水箱包括N个顺序连通的水箱，在N个水箱中至少包括分别位于N个水箱的首末端的第一级水箱和第N级水箱；所述级联水箱的出水口设置于所述第一级水箱，所述第一级水箱能与所述第一加热单元连通；所述级联水箱具有设置于所述第N级水箱上的第一入水口和第二入水口，所述第N级水箱的第一入水口能与所述流量调节单元相连通，所述第N级水箱的第二入水口能与水源相连通；其中N为大于1的正整数。

优选地，所述水箱为承压式水箱。

优选地，所述加热系统还包括第二加热单元，所述第二加热单元具有入水端、第一出水端和第二出水端，所述第二加热单元入水端与所述第一加热单元连通，所述第二加热单元第一出水端能与所述级联水箱连通，所述第二加热单元第二出水端能与所述流量调节单元连通。

优选地，所述第二加热单元包括储水箱以及设置在所述储水箱内的电加热棒。

优选地，所述第二加热单元为容积式燃气热水器。

优选地，所述加热系统还包括与所述第一加热单元相连通的水泵单元，所述水泵单元包括并联连接的第一水泵和第二水泵。

优选地，所述第一水泵和所述第二水泵为变频水泵。

一种热泵系统，所述热泵系统包括上述任一的所述加热系统，所述第一加热单元为热交换装置，所述热交换装置具有能通入待加热液体的第一通道和能通入制冷剂的第二通道，以使待加热液体与制冷剂进行热交换。

优选地，所述第一加热单元具有入口端和出口端，所述第一加热单元的入口端为所述第一通道的一端，所述第一加热单元的出口端为所述第一通道的另一端。

本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：

1、当用户侧需要供水时，级联水箱内的存储的热水先向用户侧进行供水。当级联水箱内的热水被用户侧消耗到预设值后，启动第一加热单元对水加热后直接进行供水。通过级联水箱和第一加热单元供水的配合使用，可以有效保证用户侧出水温度的稳定性。

2、当由第一加热单元对水加热后直接供水时，由于进水时通过并联的流量控制阀和步进阀结合同时对新进冷水进行控制，如此，不但可以对新进冷水有一个较大的流量控制范围，而且还可以在流量控制范围大的前提下保持一个较高的流量控制精度。这样以后，流量调节单元可以及时且准确的控制新进冷水，以使新进冷水的流量与第一加热单元的功率相匹配，使得输出水的温度快速趋近于出水的目标温度，进而达到稳定的出水温度。

3、本加热系统中使用了并联连接的第一水泵和第二水泵，当通过第一加热单元的水流量小于预设值时，使用第一水泵；当通过第一加热单元的水流量大于预设值时，使用第一水泵和第二水泵。这样以后可以有效减小水泵开闭或调整功率时造成管内水流的大幅度不稳定，且可以提高水泵的调节精度，最终可以减小用户侧水温出现波动的程度。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型实施例中加热系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中具有第二加热单元的加热系统的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中具有多个并联的加热机组的加热系统的结构示意图。

以上附图的附图标记：1、第一加热单元；2、级联水箱；21、第一级水箱；22、第N级水箱；23、温度传感器；3、流量调节单元；31、流量控制阀；32、步进阀；4、供水口；5、第二加热单元；51、入水端；52、第一出水端；53、第二出水端；54、储水箱；55、电加热棒；6、水泵单元；61、第一水泵；62、第二水泵；7、水源。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

图1为本实用新型实施例中加热系统的结构示意图，如图1所示，本申请提出了一种加热系统，加热装置包括：第一加热单元1，其能够对水进行加热；级联水箱2，其能与第一加热单元1相连通，级联水箱2能够接收并存储经第一加热单元1加热后的水；与第一加热单元1相连通的流量调节单元3，流量调节单元3包括并联连接的流量控制阀31和步进阀32。在上述加热系统中，流量调节单元3至少具有三种状态：在第一种状态下，流量控制阀31处于关闭状态，流量调节单元3仅通过步进阀32调节液体流量；在第二种状态下，流量调节单元3通过步进阀32和流量控制阀31调节液体流量，在第三种状态下，步进阀32处于关闭状态，流量调节单元3仅通过流量控制阀31调节液体流量。

通过第一加热单元1将新进冷水进行加热，加热至满足要求的温度后将热水输送至级联水箱2进行存储。当用户侧需要供水时，级联水箱内的存储的热水先向用户侧进行供水。当级联水箱内的热水杯用户侧消耗到预设值后，启动第一加热单元对水加热后直接进行供水。通过级联水箱和第一加热单元供水的配合使用，可以有效保证用户侧出水温度的稳定性。

当由第一加热单元1对水加热后直接进行供水时，由于进水时通过并联的流量控制阀31和步进阀32结合同时对新进冷水进行控制，如此，不但可以对新进冷水有一个较大的流量控制范围，而且还可以在流量控制范围大的前提下保持一个较高的流量控制精度。这样以后，流量调节单元3可以及时且准确的控制新进冷水，以使新进冷水的流量与第一加热单元1的功率相匹配，使得输出水的温度快速趋近于出水的目标温度，进而达到稳定的温度。

为了进一步了解本加热系统，下面将对本实用新型实施例中加热系统做进一步解释和说明。第一加热单元1用于对新进冷水进行加热，凡是能对水进行加热的装置均满足该第一加热单元1的要求，具体而言第一加热单元1可以是电加热装置，例如电热水器，也可以是热泵装置、燃气热水装置等。

能与第一加热单元1相连通的级联水箱2，级联水箱2能够接收并存储经第一加热单元1加热后的水。加热系统还包括与级联水箱2和第一加热单元1相连通的供水口4，级联水箱2内设置有温度传感器23，当温度传感器23测得的温度满足预定条件一时，由级联水箱2向供水口4进行供水；当温度传感器23测得的温度满足预定条件二时，由第一加热单元1向供水口4进行供水。当加热系统满足预定条件三时，经第一加热单元1加热的水通入级联水箱2进行储存。

在一个实施方式中，级联水箱2的数量为一个，级联水箱2包括N个顺序连通的水箱，在N个水箱中至少包括分别位于N个水箱的首末端的第一级水箱21和第N级水箱22；级联水箱2的出水口设置于第一级水箱21，第一级水箱21能与第一加热单元1连通；级联水箱2具有设置在第N级水箱22上的第一入水口和第二入水口，第N级水箱22的第一入水口能与流量调节单元3相连通，第N级水箱22的第二入水口能与水源7相连通；其中N为大于1的正整数。该级联水箱2中的水箱为承压式水箱。当用户侧用水时，温度传感器23测得的温度满足预定条件一时，由级联水箱2向供水口4进行供水。级联水箱2中第一级水箱21中的水先流向供水口4(用户侧)，级联水箱2中第2级水箱中的热水补充至第一级水箱21中，第2级水箱中的热水如此类推。同时，供水口还与级联水箱2的第N级水箱22相连通，流向供水口4的水如果未被完全使用可以回流至第N级水箱22中。由于级联水箱2都是承压式水箱组成，水源7与第N级水箱22的第二入水口连通，水源7中的冷水流入第N级水箱22以补充级联水箱2中的水，流入级联水箱2中的冷水暂时不会影响级联水箱2中第一级水箱21上出水口的出水温度。通过上述方式，在一段时间内可以保持用户侧的用水温度的稳定性。当温度传感器23测得的温度满足预定条件二时，即级联水箱2内的热水被用户侧消耗至预定值后，级联水箱2中的温度无法满足要求，启动第一加热单元1对水加热后向供水口4(用户侧)进行供水。通过级联水箱和第一加热单元供水的配合使用，进而有效保证用户侧出水温度的稳定性。

在级联水箱2中使用的水箱可以是标准模块化的小水箱，其在出厂时即完成了整体发泡，具有较好的保温性能。整个级联水箱2相比较于大的一个承压水箱而言，大的承压水箱在工厂、旅馆、酒店安装时往往是在需要的安装工程现场发泡制作保温层，现场实施下工艺难以符合标准，保温性能较差。准模块化的小水箱还可以按照具体工程需要热水的多少，灵活增减水箱数量，并且不会影响到整体的自动化控制。其次，标准模块化的小水箱对于安装场地更加灵活，由于占地面积小，可以通过不同位置放置再连接起来以安装在大水箱无法安装的狭窄位置，如此可以具有一个更好的市场应用度。

在另一个实施方式中，级联水箱2的数量为至少2个，多个级联水箱2之间并联连接，每一个级联水箱2包括N个顺序连通的水箱，在N个水箱中至少包括分别位于N个水箱的首末端的第一级水箱21和第N级水箱22；级联水箱2的出水口设置于第一级水箱21，第一级水箱21能与第一加热单元1连通；级联水箱2具有设置于第N级水箱22上的第一入水口和第二入水口，第N级水箱22的第一入水口能与流量调节单元3相连通，第N级水箱22的第二入水口能与水源7相连通；其中N为大于1的正整数。上述水箱均可以为承压式水箱。通过上述方式，可以根据热水使用场所的不同季节、营业淡旺季，由自动化控制只对其中几个级联水箱2进行储备热水，避免对全部的级联水箱2储备热水而造成不必要的浪费。

流量调节单元3与第一加热单元1相连通，其可以设置在第一加热单元1的进水端，也可以设置在第一加热单元1的出水端。流量调节单元3包括并联连接的流量控制阀31和步进阀32。流量控制阀31可以包括能够进行开度调节的阀门，阀门通过开度的调节以实现对流量大小的控制。例如，流量控制阀31可以是球阀、节流阀、蝶阀和闸阀等。为了便于自动化控制，上述流量控制阀31均可以是电动阀。流量调节单元3至少具有三种状态，在第一种状态下，流量控制阀31处于关闭状态，流量调节单元3仅通过步进阀32调节液体流量。当通过第一加热单元1直接给用户侧进行供水时，该状态下，用户侧的用水量较小且不稳定，通过步进阀32调节可以达到对液体小流量调节的目的，同时还可以根据用户侧用水量不稳定的变化进行细微的微量调节，如此使得最终经过第一加热单元1加热的水的温度较为稳定或整个调节过程水温变化程度平缓直至达到目标出水温度，不会出现忽冷忽热的情况，如此可以提高用户的舒适度。在第二种状态下，流量调节单元3通过步进阀32和流量控制阀31调节液体流量。在该状态下，用户侧的用水量较大且可能会发生不稳定变化，由于流量控制精度高的步进阀32的流量控制范围较小，此时通过调整流量控制阀31的开度来满足用水量大的情况。当用水量发生较大变化时，通过调整流量控制阀31来初步调节大的用水量变化，当然，第一加热单元1的加热功率也会随之响应变化，以满足对水的加热要求使得出水温度达到要求。由于流量控制阀31调节精度低，其只能将流量调节到大致与第一加热单元1加热功率相差不多的程度，此时再通过步进阀32做进一步流量调节，由于步进阀32的流量控制精度高，且步进阀32与流量控制阀31并联连接，步进阀32能够将经过流量调节单元3的新进冷水的流量精确调节至与第一加热单元1的加热功率相匹配的程度使得最终出水的温度快速达到与目标温度相同。同时在用水量发生小变化的情况下，步进阀32可以直接进行微调，如此使得最终的出水温度相对稳定。在第三种状态下，步进阀32处于关闭状态，流量调节单元3仅通过流量控制阀31调节液体流量。当加热系统满足预定条件三时，经第一加热单元1加热的水通入级联水箱2进行储存。也就是说，当级联水箱2中的水的温度不满足要求且用户侧不在用水时，由于级联水箱2的最后一级水箱与流量调节单元3相连通，将级联水箱2内的水通过流量调节单元3以及第一加热单元1以进行加热，加热后的水再通入级联水箱2的第一级水箱21，如此循环直至整个级联水箱2中的水的温度满足要求。

其次，当加热系统中的步进阀32处于失效情况下，可以将步进阀32的流量大小折算为流量控制阀31的经验开度，并使用电动的流量控制阀31进行控制，这样，加热系统仍可以继续使用。

在一个优选的实施方式中，图2为本实用新型实施例中具有第二加热单元5的加热系统的结构示意图，如图2所示，加热系统还可以包括第二加热单元5，第二加热单元5具有入水端51、第一出水端52和第二出水端53，第二加热单元5入水端51与第一加热单元1连通，第二加热单元5第一出水端52能与级联水箱2连通，第二加热单元5第二出水端53能与流量调节单元3连通。具体而言，第二加热单元5可以包括储水箱54以及设置在储水箱54内的电加热棒55。当然的，第二加热单元5的形式和种类不限制于上述方式，其还可以是容积式燃气热水器等，凡是具有能够对水具有一定的存储量且能够对存储的水进行加热的装置均满足第二加热单元5的要求。在该方式中，第二加热单元5能够存储一定量的热水，且根据实际情况能够对该部分热水进行再加热。第一加热单元1中加热后的热水先流入第二加热单元5中的底部进行混合，而第二加热单元5中上部的水流出供给用户侧使用，如此，当用户侧的用水量发生变化时，第一加热单元1加热功率不能及时响应，或响应后出水温度仍然有一定的滞后，无法立刻加热至目标温度，此时，第一加热单元1中未达到目标温度的热水不会立刻输送至用户侧，而是流入第二加热单元5与第二加热单元5底部的热水相混合，第二加热单元5上部满足目标温度的水会先流出供给用户侧，第二加热单元5启到了缓冲的作用，大大减小了用户侧出水温度的波动性，这样可以有效提高用户的舒服性。

由于热泵的能效系数随着入水端水温和环境温度下降而降低。在上述过程中，若第一加热单元1(如热泵)加热流出的水不仅可以满足水温的要求还具有较高的能效系数时，则可以不开启第二加热单元5，即仅仅使用第一加热单元1进行加热。当第一加热单元1(如热泵)加热流出的水可以满足水温要求，但是由于其入水端水温和环境温度特别低，导致第一加热单元1的能效系数特别低时，则可以开启第二加热单元5，即同时采用第一加热单元1和第二加热单元5进行加热。通过第二加热单元5对冷水进行加热，以减少第一加热单元1对冷水的加热程度，从而在达到冷水加热目标的情况下，提高对水进行加热的经济性。在另一种情况下，当第一加热单元1加热流出的水不能满足要求时，也可以开启第一加热单元1和第二加热单元5进行加热。当第一加热单元1(如热泵)出现结霜现象时，可以使得第一加热单元1和第二加热单元5形成循环加热，并开启第二加热单元5，从而将第二加热单元5加热后的水通入第一加热单元1(热泵)中以进行除霜，除霜后的水再进入第二加热单元5。

在一个优选的实施方式中，加热系统还包括与第一加热单元1相连通的水泵单元6，水泵单元6包括并联连接的第一水泵61和第二水泵62。第一水泵61和第二水泵62可以为变频水泵。在本实施方式中，第一水泵61和第二水泵62并联设置，而不是直接使用一个第一水泵61加第二水泵62两者功率之和的大功率水泵，虽然一个大功率的变频水泵可以实现输出功率的调节，但是其调节精度低，且在其开闭时会造成管内水流的大幅度不稳定。当通过第一加热单元1的水流量小于预设值时，使用第一水泵；当通过第一加热单元1的水流量大于预设值时，使用第一水泵和第二水泵。这样在相对较小流量下通过一个较小功率的水泵可以保持一个较好的调节精度，且减小了水泵开闭时对管线造成水流不稳定的程度。当水流量大于预设值时，再开启两个水泵以满足水流量的要求。通过上述方式，可以有效减小用户侧水温出现波动的程度。

在一个优选的实施方式中，图3为本实用新型实施例中具有多个并联的加热机组的加热系统的结构示意图，如图3所示，加热系统可以包括多个第一加热单元1和流量调节单元3，一个加热单元和一个与加热单元相连接的流量调节单元3组成一个加热机组，多个加热机组之间并联连接，每个加热机组的进水端与级联水箱2的第N级水箱22相连通，和/或者加热机组的进水端与第二加热单元5相连通。加热机组的出水端与级联水箱2的第1级水箱相连通，和/或者加热机组的出水端与第二加热单元5相连通。由于本加热系统可以适用于供水量大的公共场所，在级联水箱2中的水用到一定程度无法满足要求时而切换成由第一加热单元1直接加热供水下时，多个加热机组可以有效保证在瞬时大流量用水下对新进冷水的加热程度，而且加热系统会根据用水量的程度开闭加热机组运行的数量，避免所有加热机组开启而宝成不必要的浪费。

在本申请中还提出了一种热泵系统，该热泵系统包括上述任一的加热系统，也就是说，第一加热单元1为热泵系统的热交换装置，热交换装置具有能通入待加热液体的第一通道和能通入制冷剂的第二通道，以使待加热液体与制冷剂进行热交换。在热泵系统中，第一加热单元1(热交换装置)具有入口端和出口端，第一加热单元1的入口端为第一通道的一端，第一加热单元1的出口端为第一通道的另一端。热泵系统可以采用第一加热单元1的直热以及通过整个系统循环的加热模式，其能效更高。本热泵系统也可以采用多台直热式加热机组搭配多种功率的第二加热单元5，由其中一台加热机组作为主机，同时控制第二加热单元5加热，并协调其他加热机组的加热以控制最终出水温度，这样可以有效保证整个热泵系统经济并可靠的运行，同时还可以保证在各种情况下最终出水温度的稳定，避免出水温度发生波动而影响用户体验的舒适性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。