空气能热水器系统的制作方法

本发明涉及家电技术领域，具体而言，涉及一种空气能热水器系统。

背景技术：

现有空气能热水器系统均使用压缩机。使用的压缩机种类有转子式压缩机、涡旋式压缩机。

现有大部分空气能热水器均使用固定气缸容量、固定排气量、固定转速的压缩机。但是空气能热水器的制热水过程为储水罐水温不断升高的过程。低水温段系统高压低，系统冷媒循环量需求大，整机能效比较高，对于迅速制热水的需求也大；高水温段系统高压高，系统冷媒循环需求量小，由于压比过大、整机能效比较低，但此时热水已经达到可供使用的水温。

但是制热水的过程是一个储水罐内水温不断升高的过程，随着水温的升高，而空气能热水器系统的能效比会降低，增大了制热的难度。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种空气能热水器系统，以解决现有技术中空气能热水器系统在制热水时能效比会降低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种空气能热水器系统，包括：压缩机；冷凝器，与压缩机相连通，用于对待加热水进行加热；蒸发器，连接在冷凝器与压缩机之间，蒸发器用于吸热；冷凝器为多个，空气能热水器系统还包括第一控制流路，第一控制流路连接在压缩机与冷凝器之间，第一控制流路用于使得多个冷凝器中的至少一个或全部可选择地与压缩机连通。

进一步地，与压缩机连接的多个冷凝器串联连接。

进一步地，冷凝器为两个，两个冷凝器串联连接。

进一步地，蒸发器为多个，空气能热水器系统还包括第二控制流路，第二控制流路连接在冷凝器与蒸发器之间，第二控制流路用于使得多个蒸发器中的至少一个或全部可选择地与压缩机连通。

进一步地，其特征在于与，与压缩机连接的多个蒸发器串联连接。

进一步地，蒸发器为两个，两个蒸发器串联连接。

进一步地，压缩机包括压缩机本体以及设置在压缩机本体上的多个压缩单元，蒸发器分别与每个压缩单元相连通，每个压缩单元包括：压缩腔；执行机构，可活动地安装在压缩腔中；压缩机构，可活动地设置在压缩腔中，并与执行机构驱动连接，用于压缩冷媒；多个压缩单元中至少有一个压缩单元还包括：控制机构，设置在压缩机本体上，控制机构用于控制压缩机构与执行机构之间连接或者断开，控制阀，包括可相互切换的第一流路和第二流路，第一流路用于使从蒸发器流出的冷媒部分地流向具有控制机构的压缩单元，第二流路用于使流向压缩单元的冷媒流向压缩机的输出端。

进一步地，压缩单元还包括复位机构，复位机构与压缩机构驱动连接，压缩机构具有受到执行机构驱动的压缩状态以及受到复位机构驱动的复位状态。

进一步地，控制机构包括磁性件和电磁件，磁性件安装在压缩机构上，电磁件与磁性件相邻设置，电磁件具有通磁的通电状态以及消磁的断电状态；电磁件位于通电状态时，电磁件吸附磁性件，压缩机构与执行机构脱离；电磁件位于断电状态时，电磁件释放磁性件，复位机构驱动压缩机构复位与执行机构配合压缩冷媒。

进一步地，磁性件为磁石，电磁件为电磁铁。

进一步地，空气能热水器系统还包括分流组件，分流组件设置在蒸发器和压缩机之间，分流组件用于使蒸发器输出的冷媒分别流向每个压缩单元，控制阀安装在分流组件和具有控制机构的压缩单元之间。

进一步地，压缩单元为两个，其中一个压缩单元包括控制机构。

进一步地，空气能热水器系统还包括电子膨胀阀，电子膨胀阀设置在冷凝器和蒸发器之间。

进一步地，空气能热水器系统还包括热水器组件，热水器组件包括：换热器，换热器设置在冷凝器上；冷水管路，与换热器相连通，用于向换热器供给冷水；热水管路，与换热器相连通，用于从换热器输出热水。

进一步地，空气能热水器系统还包括储水罐，储水罐连接在冷水管路与换热器之间，储水罐上设置有：冷水进口，与冷水管路相连通；循环水出口，与换热器相连通；热水进口，与热水管路相连通。

进一步地，空气能热水器系统还包括可调速水泵，可调速水泵设置在循环水出口与换热器之间。

进一步地，空气能热水器系统还包括可调速水泵，可调速水泵设置在冷水管路上。

应用本发明的技术方案，使用时，在低水温段，水温较低，对制热量需求较大，两个冷凝器同时对低温水进行加热，换热面积大，换热效果达到最优。在高水温段进行加热时，如果水温已经达到日常使用温度，这时仅使用一个冷凝器对热水进行加热，继续制取更高水温热水，使整机系统保持较低的换热量进行制热水。由于换热量的减小、压缩机排量也可以相应减小、以提高压缩机的能效比，使得压缩机功耗同样降低，从而使整机能效比继续保持一个较优的水平运行。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的空气能热水器系统的实施例一的位于第一状态的结构示意图；

图2示出了图1的空气能热水器系统位于第二状态的结构示意图；

图3示出了根据本发明的空气能热水器系统的实施例二的结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压缩机本体；20、压缩单元；21、执行机构；22、压缩机构；23、控制机构；24、复位机构；30、冷凝器；31、电子膨胀阀；40、蒸发器；50、控制阀；60、分流组件；70、储水罐；80、可调速水泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1和图2示出了本发明的空气能热水器系统的实施例，该空气能热水器系统包括压缩机、冷凝器30和蒸发器40。其中，冷凝器30，与压缩机相连通，用于对待加热水进行加热。蒸发器40连接在冷凝器30与压缩机之间，蒸发器40用于吸热。冷凝器30为两个，空气能热水器系统还包括第一控制流路，第一控制流路连接在压缩机与冷凝器30之间，第一控制流路用于使得一个冷凝器30或两个冷凝器30可选择地与压缩机连通。

使用时，在低水温段，水温较低，对制热量需求较大，两个冷凝器30同时对低温水进行加热，换热面积大，换热效果达到最优。在高水温段进行加热时，如果水温已经达到日常使用温度，这时仅使用一个冷凝器30对热水进行加热，继续制取更高水温热水，使整机系统保持较低的换热量进行制热水。由于换热量的减小、压缩机排量也可以相应减小、以提高压缩机的能效比，使得压缩机功耗同样降低，从而使整机能效比继续保持一个较优的水平运行。

作为一种可选的实施方式，冷凝器30的个数也可以多于两个，第一控制流路用于使得多个冷凝器30中的至少一个或全部可选择地与压缩机连通。使用时，在低水温段，水温较低，对制热量需求较大，可以控制全部冷凝器30同时对低温水进行加热，换热面积大，换热效果达到最优。随着温度的升高，可以逐渐减少与压缩机相连的冷凝器30的个数，以逐渐减小换热量、以降低压缩机排量、提高压缩机的能效比，从而使整机能效比继续保持一个较优的水平运行。

在高水温段进行加热时，如果水温已经达到日常使用温度，这时仅使用一个冷凝器30对热水进行加热，继续制取更高水温热水，使整机系统保持较低的换热量进行制热水。由于换热量的减小、压缩机排量减小、压缩机功耗同样降低，从而使整机能效比继续保持一个较优的水平运行。

可选的，在本实施例中，冷凝器30为两个，两个冷凝器30串联连接，以便于在低水温段时，可以通过逐级的换热的方式实现对待加热水的充分换热。

作为一种可选的实施方式，在冷凝器30多于两个时，可以将与压缩机连接的多个冷凝器30串联连接，以实现上述的对待加热水的充分换热的效果。

如图1和图2所示，在本实施例中，蒸发器40为两个，空气能热水器系统还包括第二控制流路，第二控制流路连接在冷凝器30与蒸发器40之间，第二控制流路用于使得一个蒸发器40或两个蒸发器40可选择地与压缩机连通。

相对应的，在使用时，低水温段进行加热时，第二控制流路让两个压缩单元20同时参与制热。由于此时整机换热量需求大，两个蒸发器40全部与压缩机连通，同时参与换热，此时整机系统的吸热量达到最大，可满足迅速加热热水的需求。在高水温段进行加热时，水温已经达到日常使用温度，第二控制流路仅让一个蒸发器40参与换热，使整机系统保持较低的换热量进行制热水。

优选的，在本实施例中，蒸发器40为两个，两个蒸发器40串联连接，可以通过逐级的换热的方式以实现对冷媒的充分换热。

作为一种可选的实施方式，蒸发器40为多个，空气能热水器系统还包括第二控制流路，第二控制流路连接在冷凝器30与蒸发器40之间，第二控制流路用于使得多个蒸发器40中的至少一个或全部可选择地与压缩机连通。同样的，在低水温段进行加热时，第二控制流路让多个蒸发器40全部与压缩机连通。由于此时整机换热量需求大，多个蒸发器40全部与压缩机连通，同时参与换热，此时整机系统的吸热量达到最大，可满足迅速加热热水的需求。随着水温的提高，可以减少与压缩机连通的蒸发器40的个数，使整机系统保持较低的换热量进行制热水。可选的，在该实施例中，与压缩机连接的多个蒸发器40串联连接。同样的，也是为了通过逐级的换热的方式以实现对冷媒的充分换热。

如图1和图2所示，在本实施例中，该压缩机包括压缩机本体10以及设置在压缩机本体10上的两个压缩单元20，蒸发器40分别与每个压缩单元20相连通。每个压缩单元20包括压缩腔、执行机构21和压缩机构22，执行机构21可活动地安装在压缩腔中，压缩机构22可活动地设置在压缩腔中，并与执行机构21驱动连接，压缩机构22用于压缩冷媒。其中一个压缩单元20还包括控制机构23，控制机构23设置在压缩机本体10上。控制机构23用于控制压缩机构22与执行机构21断开驱动连接关系。控制阀50，包括可相互切换的第一流路和第二流路，第一流路用于使从蒸发器40流出的冷媒部分地流向具有控制机构23的压缩单元20，第二流路用于使流向压缩单元20的冷媒流向压缩机的输出端。

使用时，经压缩机加压的冷媒经过冷凝器30放热加热水温，再流经蒸发器40吸热回到压缩机。针对不同水温段，可以选择让两个压缩单元20都参与制热或者只选择让一个压缩单元20参与制热。具体的，低水温段进行加热时，让两个压缩单元20同时参与制热。这时，通过控制阀50选择第一流路，让从述蒸发器40流出的冷媒分别进入到两个压缩单元20内参与制热，以保证压缩机的排气量，迅速制取热水。在高水温段进行加热时，通过一个压缩单元20的控制机构23控制其压缩机构22与执行机构21断开驱动连接关系，让一个压缩单元20的放空，另一个压缩单元20接收压缩机本体10的全部功率。这时，通过控制阀50选择第二流路，第二流路将通向具有控制机构23的压缩单元20的冷媒直接通向压缩机的输出端，这样一来，减小了压缩机排气量、减小压缩机压比、提高能效比，使得压缩机在整个制热水的过程中能够得到最优的性能。

作为一种可选的实施方式，压缩单元20的个数也可以多于两个，在多个压缩单元20上都设置控制机构23，以实现更多级压缩机排气量的控制，以更适应于空气能热水器的加热进程。

图1和图2所示，可选的，在本实施例中，压缩单元20还包括复位机构24。通常情况下，为了简单方便地实现压缩机构22从压缩位置回到原点，会设置复位机构24让复位机构24驱动压缩机构22回到原点。复位机构24与压缩机构22驱动连接，执行机构21驱动压缩机构22压缩冷媒，复位机构24驱动压缩机构22复位，压缩机构22包括受到执行机构21驱动的压缩状态以及受到复位机构24驱动的复位状态。

作为一种优选的实施方式，在本实施例中，控制机构23包括磁性件和电磁件，磁性件安装在压缩机构22上，电磁件与磁性件相邻设置，电磁件具有通磁的通电状态以及消磁的断电状态。

如图1所示，电磁件位于断电状态时，电磁件释放磁性件，复位机构24驱动压缩机构22复位与执行机构21配合压缩冷媒。也就是说，当压缩机在低水温段进行加热时，给电磁件断电，让两个压缩单元20同时参与制热，迅速制取热水。

如图2所示，电磁件位于通电状态时，电磁件吸附磁性件，压缩机构22与执行机构21脱离，压缩机构22压缩复位机构24，执行机构21空转。也就是说，当压缩机在高水温段进行加热时，给电磁件通电，让一个电磁件吸附磁性件，让一个压缩单元20的放空，另一个压缩单元20接收压缩机本体10的全部功率，这样一来，减小了压缩机排气量、减小压缩机压比、提高能效比。

作为一种可选的实施方式，在本实施例中，磁性件为磁石，电磁件为电磁铁。

作为另一种可选的实施方式，也可以让控制机构23包括两个电磁件，使用时一个电磁件安装在压缩机构22上，另一个电磁件与磁性件相邻设置即可。

如图1所示，在本实施例中，执行机构21为转子，压缩机构22为滑块，即本发明的压缩机为转子式压缩机。

作为一种可选的实施方式，本发明的压缩机还可以为柱塞式压缩机。

如图1所示，在本实施例中，空气能热水器系统还包括分流组件60，分流组件60设置在蒸发器40和压缩机之间。分流组件60用于将蒸发器40输出的冷媒分别输送给每个压缩单元20，控制阀50安装在分流组件60和具有控制机构23的压缩单元20之间。通过分流组件60，可以调控通过不同压缩单元20的冷媒量，以实现对不同压缩量的压缩单元20针对性地供给冷媒。

可选的，控制阀50为电磁阀。

如图2所示，可选的，空气能热水器系统还包括电子膨胀阀31，电子膨胀阀31设置在冷凝器30和蒸发器40之间，电子膨胀阀31用于给冷媒降压，以让通向蒸发器40可以进行更有效地吸热。

如图1和图2所示，本实施例的空气能热水器系统还包括热水器组件，热水器组件包括换热器、冷水管路和热水管路。换热器设置在冷凝器30上，冷水管路与换热器相连通，用于向换热器供给冷水。热水管路与换热器相连通，用于从换热器输出热水。使用时，冷水从冷水管路流向换热器，与冷凝器30换热吸取热量，再从热水管路流出供给使用。可选的，在该实施例中，空气能热水器系统还包括可调速水泵80，可调速水泵80设置在冷水管路上。通过可调速水泵80可以调节储水罐70通往换热器的冷水量，以实现对冷水的充分换热。另一方面，可调速水泵80可灵活调节套管的出水温度，从而满足不同水温的用水需求。

作为一种优选的实施方式，如图3所示，空气能热水器系统还包括储水罐70。储水罐70连接在冷水管路与换热器之间，储水罐70上设置有冷水进口、循环水出口和热水进口。冷水进口与冷水管路相连通，循环水出口与换热器相连通，热水进口与热水管路相连通。使用时，通过冷水进口向储水罐70内通入冷水，再通过循环水出口向换热器通水由冷凝器30换热吸取热量，再由热水进口回到储水罐70中。可选的，在本实施例中，空气能热水器系统还包括可调速水泵80，可调速水泵80设置在循环水出口与换热器之间。通过可调速水泵80可以调节储水罐70通往换热器的冷水量，以实现对冷水的充分换热。

具体的，图3的空气能热水器系统的运行状态为：

储水罐70水温较低的情况下运行：

通过储水罐70的水温感温包检测当前时刻的储水罐70实际水温t2，如果水温t2低于t1，则通过控制阀50切换使得冷媒气体出蒸发器后进入压缩机汽液分离器后，同时进入压缩机的两个压缩单元20中。此时压缩机电机带动压缩机的两个压缩单元20同时工作，压缩冷媒气体。此时压缩机的排量为两个压缩单元20的总和。冷媒气体通过压缩机压缩后通过压缩机排气管进入冷凝器30。由于此时储水罐70水温较低，对制热量需求较大，通过电动三通阀切换第一控制流路，使得两个冷凝器30串联并同时和储水罐70中的低温水进行换热。由于储水罐70与两个冷凝器30同时进行换热，换热面积增大，换热效果达到最优。冷媒在冷凝器中进行冷凝后，通过电子膨胀阀31的节流作用进入蒸发器40。由于此时整机换热量需求大，电磁阀切换第二控制流路将两个蒸发器40串联，同时进行换热，此时整机系统的吸热量达到最大。可满足迅速加热热水的需求。

储水罐70水温较高的情况下运行：

随着储水罐70内水温的不断升高，当水温t2高于t1时，由于水温过高将导致系统高压升高，压缩机压比过大、压缩机能效衰减严重。但此时水温已经达到日常使用温度，则通整机控制系统控制控制机构23的上电，此时压缩机内部的电磁件通电，将压缩机构22吸合，执行机构21在压缩腔内处于空转状态，并不进行冷媒压缩。只有一个压缩单元20进行冷媒压缩动作。此时压缩机的排气量为一个压缩单元20的排气量。通过电动三通阀切换第一控制流路，仅使用一个冷凝器30对储水罐70中的热水进行换热，继续制取更高水温热水，同时电磁阀切换第二控制流路，仅使用一个蒸发器40进行换热。使整机系统保持较低的换热量进行制热水。由于换热量的减小、压缩机排量减小、压缩机功耗同样降低，从而使整机能效比继续保持一个较优的水平运行。

基于图1至图3的空气能热水器系统，本发明还提供了一种空气能热水器系统的控制方法。该控制方法包括：

预设温度值t1；

检测空气能热水器系统中的待加热水的温度值t2；

比较t1与t2的大小；

如果t2小于t1，则控制第一压缩单元20和第二压缩单元20同时工作；

如果t2大于或等于t1，则控制第二压缩单元20的控制机构23工作，断开第二压缩单元20的压缩机构22与执行机构21的驱动连接关系，第二压缩单元20的执行机构21空转。

使用时，预设温度值t1为基本可使用的热水温度。当检测待加热水的温度值t2低于t1时，如图1所示，控制阀50选择第一流路，让从述蒸发器40流出的冷媒分别进入到两个压缩单元20内参与制热，两个压缩腔同时从气液分离器中吸入低温气态冷媒，并通过两个压缩腔共同压缩，压缩机的实际排量为两个压缩腔的排量之合。由于压缩机的排量增大，达到更优良的换热效果。如果检测待加热水的温度值t2高于t1时，如图2所示，控制阀50选择第二流路，第二流路将通向具有控制机构23的压缩单元20的冷媒直接通向压缩机的输出端，一个压缩单元20的转子空转，不起到压缩冷媒的气体的作用。此时仅另一个压缩单元20工作。此时压缩机排量仅为一个压缩单元20的排量，整机制热量减小，整机对应的换热器换热面积也可相应减小，从而实现单独加热某一部份热水的功能。

在图1和图2的实施例中，控制方法还包括：

如果t2大于t1，则通过第一控制流路控制一个冷凝器30与压缩机连通；

如果t2小于或等于t1，则通过第一控制流路控制两个冷凝器30与压缩机连通。

当检测待加热水的温度值t2低于t1时，如图1所示，两个压缩单元20同时参与制热，压缩机的排量增大，对应配套的冷凝器30换热功率同步增大则能达到更优良的换热效果。当检测待加热水的温度值t2高于t1时，只有一个压缩单元20参与制热，压缩机的排量减小，整机制热量减小，整机对应的冷凝器30换热功率也可相应减小，从而实现单独加热某一部份热水的功能。

在图1和图2的实施例中，控制方法还包括：

如果t2大于t1，则通过第二控制流路控制一个蒸发器40与压缩机连通；

如果t2小于或等于t1，则通过第二控制流路控制两个蒸发器40与压缩机连通。

当检测待加热水的温度值t2低于t1时，如图1所示，两个压缩单元20同时参与制热，压缩机的排量增大，对应配套的蒸发器40换热功率同步增大则能达到更优良的换热效果。当检测待加热水的温度值t2高于t1时，只有一个压缩单元20参与制热，压缩机的排量减小，整机制热量减小，整机对应的蒸发器40换热面积也可相应减小，从而实现单独加热某一部份热水的功能。

本发明的技术方案针对现有技术中的缺陷，可在低水温段提高整机制热量、减少制热水时间、并提升整机能效比；在高水温段减缓整机能效比衰减。在低水温阶段，整机系统切换压缩机为多气缸运行状态，以最大排气量进行制热水。并随着水温的逐步升高，水温在达到一定温度后，通过压缩机内的可变气缸容积的机构，切换压缩机为低排量的方式运行。使整个制热水过程系统均维持较大的制热量和较高的能效比。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。