热泵热水系统的制作方法

本实用新型涉及热泵设备技术领域，特别涉及一种热泵热水系统。

背景技术：

循环式热泵热水器是一种将储水箱中的冷水多次流经热泵热水器中的冷凝器进行加热，逐渐达到设定温度的热泵热水器。

如图1所示，热泵热水系统包括储水箱1、水泵2、冷凝器3、压缩机4、换热器5和节流装置6。冷凝器3、压缩机4、换热器5及节流装置6形成制冷剂回路，储水箱1、水泵2和冷凝器3形成热水回路。外界冷水由水箱进水口11进入水箱1，由储水箱1上的冷凝出水口15流出，冷凝出水口15与冷凝器3的进水口连接，经过冷凝器3并与制冷剂回路中的制冷剂进行热交换，升温后的水在水泵2的带动下由循环进水口13进入水箱1，在用户使用时，水箱1中的水由水箱出水口14流出。

但是，随着储水箱1中水温的逐渐升高，冷凝器3的进口水温升高，热泵系统的冷凝温度升高，由冷凝器3流出的液态制冷剂的温度也逐渐升高，而冷凝器3流出的制冷剂温度始终是不低于冷凝器3的进水口的水温。在冷凝器3进口水温(冷凝出水口15流出水的温度)较高时，如35℃以上，冷凝器3制冷剂出口流出的制冷剂温度也在35℃以上，使得高温、高压及高焓值的制冷剂直接进入节流装置6进行节流，然后进入蒸发器，这种方式存在较大热量损失，使得热量回收较少，制热水的能效比较低。

因此，如何提高回收热量及制热水能效比，是本技术领域人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种热泵热水系统，以提高回收热量及制热水能效比。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的热泵热水系统，包括制冷剂回路、热水回路及供所述制冷剂回路与所述热水回路热交换的冷凝器，

所述热水回路上的储水箱具有冷凝出水口及过冷出水口，所述过冷出水口的水平位置低于所述冷凝出水口的水平位置；

所述冷凝器的进水口与所述冷凝出水口连通；

还包括供所述制冷剂回路与所述热水回路热交换的过冷器，所述过冷器的进水口与所述过冷出水口连通，所述过冷器的制冷剂进口与所述冷凝器的制冷剂出口连通。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷器的出水口与所述冷凝器的进水口连通。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷器的出水口、所述冷凝出水口及所述冷凝器的进水口通过三通连接管道连通。

优选地，上述热泵热水系统中，所述冷凝器为逆流热交换器；

和/或，所述过冷器为逆流热交换器。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷器的出水口与所述储水箱的过冷进水口连通。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷出水口与所述过冷器的连接管路和/或所述过冷进水口与所述过冷器的连接管路上具有过冷循环水泵。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷进水口的水平位置高于所述过冷出水口的水平位置；

和/或，所述过冷进水口的水平位置低于所述冷凝出水口的水平位置。

优选地，上述热泵热水系统中，还包括设置于所述储水箱内的隔板，所述冷凝出水口与所述过冷出水口分别位于所述隔板的两侧；

所述隔板为孔板结构。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过冷出水口连通有向所述储水箱内部延伸的过热水管道；

所述过热水管道的进水口朝向所述储水箱的底部。

优选地，上述热泵热水系统中，所述过热水管道的进水口的水平位置低于或等于所述过冷出水口的水平位置。

本实用新型提供的热泵热水系统，通过上述设置，根据热水在储水箱中的分层原理，使得过冷出水口的出水温度低于冷凝出水口的出水温度。利用较低温度的热水对由冷凝器的制冷剂出口流出的高焓值的制冷剂进行热交换，进而提高回收的热量，提高了制热水的能效比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为现有技术中的一种热泵热水系统的结构示意图；

图2为现有技术中的一种热泵热水系统的在冷凝温度不同时的压焓图；

图3为现有技术中的一种热泵热水系统中制冷剂及水的温度沿换热器沿程分布的趋势图；

图4为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的第一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的在冷凝温度不同时的压焓图；

图6为本实用新型实施例提供的热泵热水系统中制冷剂及水的温度沿换热器沿程分布的趋势图；

图7为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的初始加热状态示意图；

图8为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的中间加热状态示意图；

图9为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的完成加热状态示意图；

图10为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的第二种结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的热泵热水系统的第三种结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种热泵热水系统，以提高回收热量及制热水能效比。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图4所示，本实用新型实施例提供的一种热泵热水系统，包括制冷剂回路、热水回路、供制冷剂回路与热水回路热交换的冷凝器3及供制冷剂回路与热水回路热交换的过冷器7。热水回路上的储水箱1具有冷凝出水口15及过冷出水口12，过冷出水口12的水平位置低于冷凝出水口15的水平位置；冷凝器3的进水口与冷凝出水口15连通。过冷器7的进水口与过冷出水口12连通，过冷器7的制冷剂进口与冷凝器3的制冷剂出口连通。

如图4所示，制冷剂回路为由压缩机4、冷凝器3、过冷器7、节流装置6及换热器5通过制冷剂管路依次连接组成的闭合回路。热水回路为由储水箱1、水泵2、冷凝器3及过冷器7通过相关水管路依次连接组成闭合回路。即，制冷剂沿路径压缩机4—冷凝器3—过冷器7—节流装置6—换热器5循环，水沿路径储水箱1—水泵2—冷凝器3—过冷器7循环。外界冷水由水箱进水口11进入水箱1，在用户使用时，水箱1中的水由水箱出水口14流出。

本实用新型实施例提供的热泵热水系统，通过上述设置，根据热水在储水箱1中的分层原理，使得过冷出水口12的出水温度低于冷凝出水口15的出水温度。利用较低温度的热水对由冷凝器3的制冷剂出口流出的高焓值的制冷剂进行热交换，进而提高回收的热量，提高了制热水的能效比。

如图2与图5所示，图2为图1的压焓图，图5为图4的压焓图。图2与图5采用的热泵热水系统中的储水箱1、水泵2、冷凝器3、压缩机4、换热器5、节流装置6的结构及大小均相等。由图2及图5可以看出，图5的比焓差大于图2的比焓差，即，本实用新型实施例提供的热泵热水系统，提高了比焓差，进而在流量一定的情况下，有效提高了回收的热量。

如图3与图6所示，图3为图1的制冷剂及水的温度沿换热器沿程分布的趋势图，图6为图4的制冷剂及水的温度沿换热器沿程分布的趋势图。图3与图6采用的热泵热水系统中的储水箱1、水泵2、冷凝器3、压缩机4、换热器5、节流装置6的结构及大小均相等。由图3及图6可以看出，图6的制冷剂降温温度大于图3的制冷剂降温温度；并且，图6中水的初始温度较低，图3的初始温度较高，而图3及图6中的最终水温相等。其中，S0-S1为冷凝器3的流程，S1-S2为过冷器7的流程。实线为制冷剂温度，虚线为水温。即，本实用新型实施例提供的热泵热水系统，提高了制热水的能效比。

由于高温热水密度小于低温热水，而水的导热性能较差，在储水箱1中的水加热的过程中，储水箱1中的水会产生严重的分层现象。储水箱1底部的水几乎不会受到上部热水的影响。如图7、图8及图9所示，T1＜T2＜T3。本实用新型实施例提供的热泵热水系统，将位于储水箱1底部的低温水由过冷出水口12输出，进而提高了加热效果。

可以理解的是，过冷出水口12的水平位置及冷凝出水口15的水平位置均为储水箱1在正常工作状态下的水平位置。

优选地，冷凝器3及过冷器7均为耦合换热。

如图4所示，在第一种实施例中，过冷器7的出水口与冷凝器3的进水口连通。在水泵2开启的状态下，储水箱1中低水位的水由过冷出水口12经过过冷器7进行换热，经过过冷器7换热后的水与由冷凝出水口15流出储水箱1的水混合后流入冷凝器3进行换热；经过冷凝器3换热后的水由循环进水口13进入储水箱1。通过上述设置，有效确保了换热效果。

可以理解的是，循环进水口13的水平位置高于冷凝出水口15的水平位置。优选地，循环进水口13位于储水箱1的顶部。

在本实施例中，过冷器7的出水口、冷凝出水口15及冷凝器3的进水口通过三通连接管道连通。通过设置三通连接管道，方便了过冷器7的出水口、冷凝出水口15及冷凝器3的进水口的连通。

在本实施例中，冷凝器3及过冷器7均为逆流热交换器。即，冷凝器3及过冷器7中制冷剂与水的逆流，从而进一步提高了换热效果。

也可以仅将冷凝器3设置为逆流热交换器。或者，仅将过冷器7设置为逆流热交换器。当然，也可以将冷凝器3及过冷器7均设置为顺流热交换器。在此不再一一累述。

如图10所示，在第二种实施例中，过冷器7的出水口与储水箱1的过冷进水口16连通。即，经过过冷器7的水进行换热后回流至储水箱1。即，冷凝器3及过冷器7相对于储水箱1均有独立的水循环回路。

为了确保水能够流经过冷器7，需要设置动力设备。在本实施例中，过冷出水口12与过冷器7的连接管路上具有过冷循环水泵8。也可以将过冷循环水泵8设置与过冷进水口16与过冷器7的连接管路上。还可以在过冷出水口12与过冷器7的连接管路和过冷进水口16与过冷器7的连接管路上均设置过冷循环水泵8。

在本实施例中，过冷进水口16的水平位置高于过冷出水口12的水平位置。进一步提高热水在储水箱1中的分层效果。

进一步地，过冷进水口16的水平位置低于冷凝出水口15的水平位置。通过上述设置，进一步提高了冷凝器3及过冷器7相对于储水箱1形成的水循环回路的独立效果。

如图11所示，在第三种实施例中，热泵热水系统还包括设置于储水箱1内的隔板9，冷凝出水口15与过冷出水口12分别位于隔板9的两侧；隔板9为孔板结构。通过设置隔板9，使储水箱1中热水因水温而分层的现象更加明显，进一步提高了换热效率。

优选地，隔板9为水平设置的隔板。也可以使隔板9以一定倾斜角度设置，在此不再一一累述。

如图7、图8及图9所示，过冷出水口12连通有向储水箱1内部延伸的过热水管道17；过热水管道17的进水口朝向储水箱1的底部。通过上述设置，使得靠近储水箱1的底部的水由过冷出水口12流出，进一步降低了由过冷出水口12流出的水的温度。

进一步地，过热水管道17的进水口的水平位置低于或等于过冷出水口12的水平位置。进一步使靠近储水箱1的底部的水由过冷出水口12流出。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。