一种高效热泵热水机及其补水方法与流程

本发明属于热泵系统技术领域，尤其是涉及一种高效热泵热水机及其补水方法。

背景技术：

目前商用热水领域，热泵热水机由于节能环保，已经被广泛接受，替代锅炉生产热水，被列入政府采购名录，广泛应用于学校、工厂、部队、医院等场所，但是，热泵热水机多数采用循环加热，一般工作在水温42℃以上高温区，冷媒出冷凝器温度较高，冷媒高温高压，节流损失较大，机组能效比较低。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种解决上述问题中的至少一部分的一种高效热泵热水机。

本发明的第二个目的是提供一种利用上述的高效热泵热水机进行补水操作的补水方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种高效热泵热水机，包括由冷媒总管连接的压缩机、水侧换热器、节流器、风侧换热器，其特征在于：冷媒总管上位于水侧换热器和节流器之间的部位上设有在制热模式下对经水侧换热器放热后的冷媒进行二次放热的冷却器。

在上述的高效热泵热水机中，水侧换热器和节流器之间还设有在化霜模式下让从节流器出来的冷媒避开冷却器直接进入水侧换热器的规避组件。

在上述的高效热泵热水机中，规避组件包括与冷媒总管上设有冷却器的一段呈并列设置的冷媒旁管，且该冷媒旁管的两端分别与冷媒总管一一密封连通，冷媒总管上的位于冷却器和与处于制热模式下的冷却器的冷媒出口端相邻的冷媒旁管一端的连通处之间设有阻止从节流器来的冷媒流入冷却器的第一阻流件。

在上述的高效热泵热水机中，第一阻流件为单向阀、电磁阀中的任一种或多种。

在上述的高效热泵热水机中，规避组件还包括设于冷媒旁管上的用于阻止在制热模式下从水侧换热器出来的冷媒未经冷却器而直接流入节流器的第二阻流件。

在上述的高效热泵热水机中，第二阻流件为单向阀、电磁阀中的任一种或多种。

上述的一种高效热泵热水机的补水方法，用于在制热模式下当热泵热水机中的储水箱下降至补水位时对储水箱进行补水，热泵热水机为如上述的高效热泵热水机，补水方法包括以下步骤：

检测当前储水箱中水的温度；

根据当前储水箱中水的温度与设定的储水箱中的高温水的温度范围的比较关系的不同进行不同的补水操作；

重复上述的步骤，直至补水完成。

在上述的高效热泵热水机的补水方法中，根据当前储水箱中水的温度与设定的储水箱中的高温水的温度范围的比较关系的不同进行不同的补水操作包括以下步骤：

在符合当前储水箱中水的温度位于设定的储水箱中的高温水的温度范围内的条件时，补水操作方式为，往冷却器上的进水口注入低温补水，将经冷却器加热后从其出水口出来的中温补水输送至热水机的储水箱中，与此同时将来自热水机的储水箱中的水输送至水侧换热器的进水口，将经水侧换热器加热后从其出水口出来的高温水重新输送至热水机的储水箱中；

在符合当前储水箱中水的温度小于设定的储水箱中的高温水的温度范围的条件时，补水操作方式为，停止将低温补水通过冷却器注入热水机的储水箱，与此同时只将来自热水机的储水箱中的水输送至水侧换热器的进水口，然后再将经水侧换热器加热后从其出水口出来的高温水重新输送至热水机的储水箱中。

与现有技术相比，本一种高效热泵热水机的优点在于：通过在作为冷凝器的水侧换热器和节流器之间的冷媒总管上增设一个冷却器，以使低温的补水通过冷却器进一步回收较高温度的冷媒的热量，并使冷媒的温度得到进一步的降低，不仅提高了对冷媒的热量吸收效率，同时减小了节流损失，增加机组制热量和能效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1提供了本发明的一个具体实施例中的工作原理图。

图2提供了图1中的实施例处于制热模式下的工作原理图。

图中，冷媒总管101、压缩机102、水侧换热器103、节流阀104、风侧换热器105、冷却器106、冷媒旁管107、第一单向阀108、第二单向阀109、四通阀110。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本高效热泵热水机，包括由冷媒总管101连接的压缩机102、水侧换热器103、节流阀104、风侧换热器105，冷媒总管101上位于水侧换热器103和节流器之间的部位上设有在制热模式下对经水侧换热器103放热后的冷媒进行二次放热的冷却器106。

需要说明的是，这里的节流器通常为如图1至2所示的节流阀，当然也可以是节流管，上述两者可以各自单独使用也可以组合使用，数量可以是一个，根据需要可以是多个。

制热工作原理：如图2所示，在制热模式下，压缩机102高温高压排气经四通阀110首先进入作为冷凝器的水侧换热器103进行放热，释放热量后的高压高温液体冷媒进入冷却器106，与流经冷却器106的低温补水(这里的低温补水通常可选择自来水)进行热交换，被加热的低温水进入热水机中的储水箱(未画出)，高压低温冷媒经过节流阀104后，低压低温冷媒进入作为蒸发器的风侧换热器105，蒸发吸热后的低温低压冷媒气体重新回到压缩机102。

对于环境温度低于零摄氏度时(这对于北方地区秋冬季节较常见)，作为蒸发器的换热器的外表面很有可能结霜，为此通常热泵热水机还设有化霜模式，此时这里的风侧换热器105作为冷凝器使用，而水侧换热器103作为蒸发器使用，所以这时冷却器106就不需要了，因此需要采用相关措施使本热泵热水机在化霜模式下让从节流阀104出来的冷媒避开冷却器106直接进入水侧换热器103，这里的规避组件正是起到了该作用。

具体地，这里的规避组件包括与冷媒总管101上设有冷却器106的一段呈并列设置的冷媒旁管107，且该冷媒旁管107的两端分别与冷媒总管101一一密封连通，冷媒总管101上的位于冷却器106和与处于制热模式下的冷却器106的冷媒出口端相邻的冷媒旁管107一端的连通处之间设有阻止从节流阀104来的冷媒流入冷却器106的第一阻流件。

化霜工作原理：在化霜模式下，压缩机102高温高压排气经四通阀110首先进入作为冷凝器的风侧换热器105进行放热，释放热量后的高压高温液体冷媒经过节流阀104后，低压低温冷媒通过冷媒旁管107和第一阻流件避开冷却器106进入作为蒸发器的水侧换热器103，蒸发吸热后的低温低压冷媒气体重新回到压缩机102。

需要说明的是，这里的第一阻流件通常为单向阀(如图1至2所示的第一单向阀108)，可以是单个、当然根据需要可选择多个，另外为了提高阻流的可靠性，这里的第一阻流件还可以只是或者包括电磁阀，当然其个数可以是单个、当然根据需要可选择多个。

作为优选，为了防止在制热模式下从水侧换热器103出来的冷媒未经冷却器106而直接流入节流阀104的情况的出现，规避组件还包括设于冷媒旁管107上的的第二阻流件。

需要说明的是，这里的第二阻流件通常为单向阀(如图1至2所示的第二单向阀109)，可以是单个、当然根据需要可选择多个，另外为了提高阻流的可靠性，这里的第一阻流件还可以只是或者包括电磁阀，当然其个数可以是单个、当然根据需要可选择多个。

本高效热泵热水机的补水方法，用于在制热模式下当热泵热水机中的储水箱下降至补水位时对储水箱进行补水，热泵热水机为如上所述的高效热泵热水机，补水方法包括以下步骤。

步骤100、检测当前储水箱中水的温度。

步骤200、根据当前储水箱中水的温度与设定的储水箱中的高温水的温度范围的比较关系的不同进行不同的补水操作。

步骤210、在符合当前储水箱中水的温度位于设定的储水箱中的高温水的温度范围内的条件时，补水操作方式为，往冷却器106上的进水口注入低温补水，将经冷却器106加热后从其出水口出来的中温补水输送至热水机的储水箱中，与此同时将来自热水机的储水箱中的水输送至水侧换热器103的进水口，将经水侧换热器103加热后从其出水口出来的高温水重新输送至热水机的储水箱中。

步骤220、在符合当前储水箱中水的温度小于设定的储水箱中的高温水的温度范围的条件时，补水操作方式为，停止将低温补水通过冷却器106注入热水机的储水箱，与此同时只将来自热水机的储水箱中的水输送至水侧换热器103的进水口，然后再将经水侧换热器103加热后从其出水口出来的高温水重新输送至热水机的储水箱中。

步骤300、重复上述的步骤，直至补水完成。

下面给出上述列举的一个本补水方法的在热泵热水机中的应用的一个具体案例，以下案例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下案例。

如图2所示，本热泵热水机中的储水箱中的水温目标温度为55℃，这里的将设定的储水箱中的高温水的温度范围设置在42℃-50℃之间，将低温补水中的水温选择在5℃-25℃之间。

高温储水箱(指储水箱中的水温为55℃以上)中的热水被使用，当水位下降至补水位，机组接收到补水信号，打开补水阀(未画出)，低温自来水(水温为5℃)首先经过冷却器106，吸收冷却器106内高温冷媒能量，升温至50℃后进入储水箱，高温冷媒热量被转移至储水箱保存使用，同时，高温冷媒被冷却至低温冷媒(指冷媒温度降至15℃)，增加了冷凝过冷度，减少了节流损失，系统制热量和能效得到提高。

另外需要说明地是，当热水机中的储水箱中的水温持续下降至设定的储水箱中的高温水的温度范围(这里选择为42℃-50℃之间)的下限后，则停止低温补水向热水机的储水箱中注入水，只有当储水箱中的水温度再次升高至允许补水的温度，则重新将低温补水通过冷却器106后进入热水机的储水箱，进行上述能量转移，直至储水箱中的水补满。

过程中，作为冷凝器的水侧换热器103启动正常冷凝功能，冷媒在其内部完全液化，制取大部分热量，冷却器106回收液体冷媒能量，起到增大过冷作用，减少节流损失，改善了机组效率。

在运用了本补水方法后，最高能提升机组能力25％，能效最高提升20％。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了冷媒总管101、压缩机102、水侧换热器103、节流阀104、风侧换热器105、冷却器106、冷媒旁管107、第一单向阀108、第二单向阀109、四通阀110等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。