一种高效的大温升单级节流中间冷却热泵热水机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热水器领域，尤其是一种热栗热水机。
【背景技术】
[0002] 热栗热水机能在电能驱动下吸收环境中的热能将其变成高温热能加以利用，正常 使用时其C0P可以达到4左右。在环境与能源问题日益严重尤其是雾霾危害加深的当下，热 栗热水机已成为当前相关领域的研究热点，且广泛应用于酒店、医院、学校、家庭生活用水 乃至工业生产。然而热栗热水器毕竟还是需要消耗大量电能，因此提高其效率成为一个改 进的重点。此外，在我国北方冬季较低的温度下，普通的热栗热水机效率急剧下降甚至无法 运行也严重制约了其节能效果。
【发明内容】
[0003] 为了克服已有热栗热水机的能耗较大、能效较低、工作范围不够广的不足，本发明 提供一种有效降低能耗、提升能效、扩大工作范围的高效的大温升单级节流中间冷却热栗 热水机。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] -种高效的大温升单级节流中间冷却热栗热水机，包括高压压缩机、低压压缩机、 第一冷凝器、第二冷凝器、过冷器和蒸发器，所述高压压缩机的出口与所述第一冷凝器的制 冷剂入口连通，所述第一冷凝器的制冷剂出口的一路经过第一节流装置与所述过冷器的冷 却流体入口连通，所述第一冷凝器的制冷剂出口的另一路与所述过冷器的过冷液体入口连 通，所述过冷器的气体出口与所述高压压缩机的入口连通，所述过冷器的液体出口经过第 三节流装置、单向阀与第二节流装置的入口连通，所述第二节流装置的出口与所述蒸发器 的入口连通，所述蒸发器的出口与所述低压压缩机的入口连通，所述低压压缩机的出口分 为两股，一股经过第一截止阀与第二冷凝器的制冷剂入口连通，所述第二冷凝器的制冷剂 出口与所述第二节流装置的入口连通；另一股经过第二截止阀与所述过冷器的气体入口连 通；
[0006] 总冷水进口通过水栗与第二冷凝器的冷水进口连通，所述第二冷凝器的热水出口 与所述第一冷凝器的冷水进口连通，所述第一冷凝器的热水出口为总热水出口。
[0007] 进一步，所述蒸发器的出口与气液分离器的入口连通，所述气液分离器的气体出 口与所述低压压缩机的入口连通。
[0008] 再进一步，所述高压压缩机的出口与第一油分离器的入口连接，所述第一油分离 器的油出口与所述高压压缩机的入口连通，所述第一油分离器的制冷剂出口与所述第一冷 凝器的制冷剂入口连通;所述低压压缩机的出口与第二油分离器的入口连接，所述第二油 分离器的油出口与所述低压压缩机的入口连通，所述第二油分离器的制冷剂出口分为两股 分别与第一截止阀的入口及第二截止阀的入口连接。
[0009] 更进一步，所述第二冷凝器的制冷剂出口与所述蒸发器的入口之间设置化霜支 管，所述化霜支管上安装第三截止阀。
[0010] 所述蒸发器的出口经过第四截止阀与所述高压压缩机的入口连通，所述过冷器的 气体出口与第五截止阀的入口相连，所述第五截止阀的出口与高压压缩机入口相连。
[0011]或者是:所述气液分离器的气体出口经过第四截止阀与所述高压压缩机的入口连 通，所述过冷器的气体出口与第五截止阀的入口相连，所述第五截止阀的出口与高压压缩 机入口相连。
[0012] 本发明的有益效果主要表现在：
[0013] 1、采用两级压缩两级节流，与单级热栗相比大大扩展了使用范围，提升了效率，并 且将低压级压缩机排气冷却后再送入高压级压缩机，降低了高压级压缩机排气温度，可以 制取温度更尚的热水且提尚系统稳定性；
[0014] 2、相比已有的两级压缩热栗，巧妙地采用了两级加热热水，在热水温升较大时，可 以一定程度减少高压压缩机的耗功，也就是进一步提升了系统能效。本质上来讲，现有的直 热式热栗热水器具有较大的换热温差即产生较大的熵产，而循环式热栗热水器则会将冷水 与热水混合同样造成了较大的熵产，而本发明则减少了上述熵产，提高了系统的热力学完 善性；
[0015] 3、在不同的季节、不同的外部条件下可以选择最合适的模式，最大限度地提升季 节能效，并保证系统的稳定运行。部件简单管路灵活，通过少量的截止阀切换何以实现两级 压缩两级加热模式、两级压缩一级加热模式、低压级压缩单级加热模式、高压级压缩单级加 热模式以及热气旁通化霜模式。
【附图说明】
[0016] 图1是一种高效的大温升单级节流中间冷却热栗热水机的示意图。
[0017] 图2是另一种高效的大温升单级节流中间冷却热栗热水机的示意图。
[0018] 图3是再一种高效的大温升单级节流中间冷却热栗热水机的示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0020] 参照图1~图3,一种高效的大温升单级节流中间冷却热栗热水机，包括高压压缩 机1、低压压缩机10、第一冷凝器3、第二冷凝器13、过冷器5和蒸发器8,所述高压压缩机1的 出口与所述第一冷凝器3的制冷剂入口连通，所述第一冷凝器3的制冷剂出口的一路经过第 一节流装置4与所述过冷器5的冷却流体入口连通，所述第一冷凝器3的制冷剂出口的另一 路与所述过冷器5的过冷液体入口连通，所述过冷器5的气体出口与所述高压压缩机1的入 口连通，所述过冷器5的液体出口经过第三节流装置19、单向阀6与第二节流装置7的入口连 通，所述第二节流装置7的出口与所述蒸发器8的入口连通，所述蒸发器8的出口与所述低压 压缩机10的入口连通，所述低压压缩机10的出口分为两股，一股经过第一截止阀12与第二 冷凝器13的制冷剂入口连通，所述第二冷凝器的13制冷剂出口与所述第二节流装置7的入 口连通;另一股经过第二截止阀14与所述过冷器5的气体入口连通；
[0021] 总冷水进口通过水栗15与第二冷凝器13的冷水进口连通，所述第二冷凝器13的热 水出口与所述第一冷凝器3的冷水进口连通，所述第一冷凝器3的热水出口为总热水出口。
[0022] 进一步，所述蒸发器8的出口与气液分离器9的入口连通，所述气液分离器9的气体 出口与所述低压压缩机10的入口连通。
[0023] 再进一步，所述高压压缩机1的出口与第一油分离器2的入口连接，所述第一油分 离器2的油出口与所述高压压缩机1的入口连通，所述第一油分离器2的制冷剂出口与所述 第一冷凝器3的制冷剂入口连通;所述低压压缩机10的出口与第二油分离器11的入口连接， 所述第二油分离器11的油出口与所述低压压缩机10的入口连通，所述第二油分离器11的制 冷剂出口分为两股分别与第一截止阀的入口及第二截止阀的入口连接。
[0024] 更进一步，所述第二冷凝器13的制冷剂出口与所述蒸发器8的入口之间设置化霜 支管，所述化霜支管上安装第三截止阀16。
[0025] 所述蒸发器的出口经过第四截止阀与所述高压压缩机的入口连通，所述过冷器的 气体出口与第五截止阀的入口相连，所述第五截止阀的出口与高压压缩机入口相连。
[0026] 或者是:所述气液分离器9的气体出口经过第四截止阀17与所述高压压缩机1的入 口连通，所述过冷器5的气体出口与第五截止阀18的入口相连，所述第五截止阀18的出口与 高压压缩机1入口相连。
[0027]本实施例的工作过程为：
[0028] 参照图1:
[0029] 两级压缩两级加热模式：当环境温度较低，所需热水温度又较高，且冷水进水温度 较低时采用该模式，第一截止阀12与第二截止阀14均打开，高压压缩机1、低压压缩机10均 运行，水栗15运行。高温高压的含油气态制冷剂从高压压缩机1出口流出进入第一油分离器 2,含油制冷剂中的润滑油在第一油分离器被分离出来并从第一油分离器2的油出口流出回 到压缩机入口，高温高压的制冷剂从油分离器的制冷剂出口流出进入第一冷凝器3制冷剂 入口放热冷凝，高压的液态制冷剂从第一冷凝器3的制冷剂出口流出分成两路，第一路经过 第一节流装置4后变成中压的气液混合制冷剂并进入过冷器5的低温制冷剂入口，第二路进 入过冷器5的高温液体入口并被过冷，过冷后的液态制冷剂从过冷器5的液体出口流出经过 第三节流装置19与单向阀6后与来自第二冷凝器13的液态制冷剂混合后经过第二节流装置 7后变成低温低压的制冷剂气液混合物进入蒸发器8吸收环境热量，吸热蒸发后的低温低压 气态制冷剂经过气液分离器9然后被吸入低压压缩机10的入口，中温中压的含油制冷剂从 低压压缩机10的出口排出进入第二油分离器11，其中的润滑油从第二油分离器11的油出口 流出返回低压压缩机10的入口，而中温中压的制冷剂则从第二油分离器11的制冷剂出口流 出分成两股，一股经过第一截止阀12进入第二冷凝器13中冷凝放热变成中压的液态制冷 剂，从第二冷凝器13的制冷剂出口流出后与来自单向阀6出口的制冷剂混合，另一路经过第 二截止阀14进入过冷器5的气体入口，饱和的中压气体制冷剂从过冷器5的气体出口流出， 返回高压压缩机1的入口。冷水经过水栗15后进入第二冷凝器13中被初步加热，变成中温热 水，然后再进入第一冷凝器3被进一步加热，变成高温热水后从第一冷凝器3水出口流出供 给用户。
[0030] 为了更好地说明本发明的节能效果，下面给出了基于两级压缩两级加热模式的系 统模拟计算结果并与传统的单级热栗以及以专利(200