梯级耦合加热的两次压缩一级节流热泵热水器的制作方法

本实用新型涉及热水器领域，尤其是一种热泵热水器。

背景技术：

随着环境与能源问题日益严重，具有节能环保效果的热泵热水器已成为研究与应用的热点，已广泛应用于酒店、医院、学校、生活热水、工业生产等场合，且市场在不断扩大。然而现有的热泵热水器当环境温度下降或者制取热水温度上升时，其效率大大降低，制热量又快速降低，制约了其节能效果和应用范围。因此提高空气源热泵热水器的效率、运行稳定性和工作范围也是一个重点课题。

技术实现要素：

为了克服已有热泵热水器的能耗较大、能效较低、工作温区不够广的不足，本实用新型提供一种有效降低能耗、提升能效、增大工作温区的梯级耦合加热的两次压缩一级节流热泵热水器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种梯级耦合加热的两次压缩一级节流热泵热水器，包括高压压缩机、低压压缩机、四通换向阀、第一节流装置、第二节流装置、第一冷凝器、第二冷凝器、过冷器、储液器、蒸发器、水泵和水箱，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第一入口连通，所述过冷器的气体出口与所述高压压缩机的入口连通，所述第一冷凝器的制冷剂出口的另一路与所述过冷器的第二入口连通，所述过冷器的液体出口经过第三节流装置、单向阀与储液器入口连通，储液器出口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四通换向阀的第一入口连通，四通换向阀的第一出口与低压压缩机的入口连通，所述低压压缩机的出口与四通换向阀的第二入口连通，四通换向阀的第二出口分为两股，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储液器入口连通；另一股经过第二截止阀与高压压缩机的入口连通；

总冷水进口通过第三截止阀与水泵入口及第四截止阀出口分别连通，水泵出口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与水箱的进口连通，水箱的第一出口与第四截止阀的进口连通，水箱的第二出口为总热水出口。

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与四通换向阀的入口连接。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、与单级热泵相比大大扩展了使用范围，提升了效率；

2、相比已有的两级压缩热泵，巧妙地采用了两级加热热水，在热水温升较大时，可以大大减少高压压缩机的耗功，也就是进一步提升了系统能效。

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。

4、可以采用逆向运行的方法化霜，提高化霜效率。

附图说明

图1是一种梯级耦合加热的两次压缩一级节流热泵热水器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种梯级耦合加热的两次压缩一级节流热泵热水器，包括高压压缩机1、低压压缩机10、四通换向阀18、第一节流装置4、第二节流装置7、第三节流装置19、第一冷凝器3和第二冷凝器13、过冷器5、储液器9、蒸发器8、水泵15和水箱20，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，所述第一冷凝器的3制冷剂出口的一路经过第一节流装置4与所述过冷器5的第一入口连通，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，所述第一冷凝器3的制冷剂出口的另一路与所述过冷器5的第二入口连通，所述过冷器5的液体出口经过第三节流装置19、单向阀6与储液器9入口连通，储液器9出口与第二节流装置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的出口与所述四通换向阀18的第一入口连通，四通换向阀18的第一出口与低压压缩机10的入口连通，所述低压压缩机10的出口与四通换向阀18的第二入口连通，四通换向阀18的第二出口分为两股，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13的制冷剂出口与储液器9入口连通；另一股经过第二截止阀14与高压压缩机的入口连通；

总冷水进口通过第三截止阀16与水泵15入口及第四截止阀17出口分别连通，水泵15出口与第二冷凝器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的热水出口与水箱20的进口连通，水箱20的第一出口与第四截止阀17的进口连通，水箱20的第二出口为总热水出口。

所述低压级压缩机10的额定功率一般情况下要大于高压级压缩机1的额定功率。

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的制冷剂出口与四通换向阀18的第二入口连接。

参照图1，本实施例的工作过程为：

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，水泵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的第一入口，蒸发吸热变成气态，气态制冷剂从过冷器5的气体出口流出，第二路进入过冷器的第二入口并被过冷，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储液器9与第二节流装置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四通换向阀18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与来自过冷器5气体出口的制冷剂混合后返回高压压缩机1的入口。第三截止阀16开启，第四截止阀17关闭，冷水经过第三截止阀16与水泵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，变成高温热水后进入水箱20，热水从水箱20的第二出口流出供给用户。

逆向循环化霜模式：第一截止阀12打开、第二截止阀14关闭、第三截止阀16关闭，第四截止阀17打开，高压压缩机1关闭，低压压缩机10运行，水泵15开启，四通换向阀切换到逆向模式，使其内部进口与第三接口连通，出口与第二接口连通。高温高压的气态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，而高温气态制冷剂则从第二油分离器11的制冷剂出口流出经过四通换向阀18进入蒸发器8(此时蒸发器8实际上起到冷凝器的作用)，将热量传递给蒸发器空气侧所结的霜，霜受热融化，放出热量被冷凝后的制冷剂经过第二节流装置7和储液器9，进入第二冷凝器13(此时第二冷凝器13实际上起到蒸发器的作用)吸收来自热水的热量并蒸发成为低压蒸汽，然后通过第一截止阀12与四通换向阀18回到压缩机吸气口。水泵将水箱的热水泵入第二冷凝器13向制冷剂提供热量，并回到水箱，水箱温度有所下降。