本實用新型涉及熱泵
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種熱泵熱水系統(tǒng)及具有其的熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
：熱泵熱水器是一種通過吸收低溫熱源中的熱量，并對其進行壓縮做功轉(zhuǎn)換為高溫熱能，從而對用戶端的水進行加熱的設(shè)備。但是當環(huán)境溫度過低時，傳統(tǒng)的熱泵熱水器使得制冷劑的循環(huán)量減少，導致壓縮機的制熱能力降低，系統(tǒng)的能效降低。此外，專利號為201510874684.2的中國實用新型專利申請公開了一種使用梯級加熱的熱泵熱水器。在該方案中，進口冷水依次流過低溫冷凝器、高溫冷凝器，分兩次加熱達到目標水溫。相對于使用一個冷凝溫度加熱至目標出水溫度的方式，該方案具有顯著的節(jié)能效果。但是，上述技術(shù)方案仍存在較大的局限性：①盡管在進口水溫低，出口水溫高時節(jié)能效果明顯(例如15℃～55℃)。但當進口水溫較高，且與出口水溫溫差較小時(例如45℃～50℃)，節(jié)能效果不明顯。②在低環(huán)境溫度工況下(例如0℃以下)，由于制冷劑在冷凝器出口溫度較高，具有較高的焓值，直接進行節(jié)流蒸發(fā)，存在較大的熱量損失，并不經(jīng)濟。技術(shù)實現(xiàn)要素：基于此，有必要針對傳統(tǒng)的熱泵熱水器在進水水溫高時，節(jié)能效果差的技術(shù)問題，提供一種熱泵熱水系統(tǒng)及具有其的熱泵熱水器。本實用新型提供的一種熱泵熱水系統(tǒng)，所述熱泵熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、一級壓縮裝置以及并聯(lián)連接的多路冷凝支路，所述并聯(lián)連接的多路冷凝支路與蒸發(fā)器、一級壓縮裝置組成制冷劑循環(huán)回路，所述一級壓縮裝置用于向每個所述冷凝支路供應壓縮后的制冷劑，其中，每個所述冷凝支路包括串聯(lián)連接的二級壓縮裝置、冷凝器，所述二級壓縮裝置用于向所在冷凝支路的冷凝器供應壓縮后的制冷劑；所述熱泵熱水系統(tǒng)包括補氣增焓裝置，所述補氣增焓裝置包括制冷劑進口、高熱量制冷劑出口以及低熱量制冷劑出口，所述補氣增焓裝置通過制冷劑進口以及低熱量制冷劑出口串聯(lián)連接在所述并聯(lián)連接的多路冷凝支路與蒸發(fā)器之間，所述高熱量制冷劑出口通過補氣管路連接到一個或多個所述二級壓縮裝置的吸氣口。在其中一個實施例中，所述熱泵熱水系統(tǒng)包括多個水換熱器，每個所述冷凝器分別與其中的一個水換熱器進行熱交換，所述多個水換熱器通過水管串聯(lián)連接。在其中一個實施例中，所述多個水換熱器中水的流動方向與所述冷凝器中制冷劑的流動方向相反。在其中一個實施例中，所述多個水換熱器至少包括低溫換熱器以及高溫換熱器，其中低溫換熱器為待加熱的水直接流入的水換熱器，高溫換熱器為被加熱的水直接流出的水換熱器。在其中一個實施例中，所述補氣增焓裝置包括閃發(fā)罐，所述制冷劑進口、高熱量制冷劑出口以及低熱量制冷劑出口設(shè)置在所述閃發(fā)罐上，每個所述冷凝支路連接在所述閃發(fā)罐的制冷劑進口的管路上設(shè)置有一級節(jié)流裝置。在其中一個實施例中，所述補氣增焓裝置包括經(jīng)濟器，所述經(jīng)濟器設(shè)有多個制冷劑進口以及與所述制冷劑進口對應設(shè)置的制冷劑出口，所述制冷劑出口包括至少一個高熱量制冷劑出口以及至少一個低熱量制冷劑出口，每個所述冷凝支路連接一個制冷劑進口并通過與所連接的制冷劑進口對應的低熱量制冷劑出口連接所述蒸發(fā)器，其中，至少一路所述冷凝支路連接有一路升溫支路，所述升溫支路還與一個制冷劑進口連接并通過所連接的制冷劑進口對應的高熱量制冷劑出口連接所述補氣支路，所述升溫支路設(shè)有一級節(jié)流裝置。在其中一個實施例中，所述連接有升溫支路的冷凝支路為與高溫水水換熱器換熱的冷凝支路。在其中一個實施例中，所述補氣管路為多路。在其中一個實施例中，所述一級壓縮裝置、所述二級壓縮裝置為設(shè)置在同一個多級壓縮機中的一級壓縮以及二級壓縮。在其中一個實施例中，所述補氣管路上設(shè)置有閥門。在其中一個實施例中，低熱量制冷劑出口與所述蒸發(fā)器之間的管路上設(shè)有二級節(jié)流裝置。本實用新型還提供了一種熱泵熱水器，其中，包括如上所述的熱泵熱水系統(tǒng)。上述熱泵熱水系統(tǒng)，采用多級壓縮對制冷劑進行壓縮升溫，其中補氣增焓裝置串聯(lián)在冷凝支路與蒸發(fā)器之間，使經(jīng)過冷凝支路換熱降溫的制冷劑進一步進行能量交換，生成高熱量制冷劑以及低熱量的制冷劑，高熱量的制冷劑通過補氣管路回收至二級壓縮裝置中以被進一步利用，避免了未被使用的熱量損失，降低熱量的排放，提高熱能的利用效率以及節(jié)能效果。進一步的，低熱量的制冷劑進入蒸發(fā)器吸收空氣中的熱量，低熱量的制冷劑更能充分吸收空氣中的熱量，提高了制冷劑的循環(huán)利用效率，綜合提高了熱泵熱水系統(tǒng)的制熱性能。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例一的熱泵熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例二的熱泵熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，100-一級壓縮裝置；211-第一二級壓縮裝置；212-第一冷凝器；213-第一一級節(jié)流裝置；221-第二二級壓縮裝置；222-第二冷凝器；223-第二一級節(jié)流裝置；300-二級節(jié)流裝置；310-第一二級節(jié)流裝置；320-第二二級節(jié)流裝置；400-蒸發(fā)器；500-補氣管路；510-閥門；600-閃發(fā)罐；700-經(jīng)濟器；710-升溫支路；711-升溫一級節(jié)流裝置。具體實施方式為使本實用新型技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型中出現(xiàn)的“第一”、“第二”、“一級”、“二級”等用于僅是為了方便描述，以區(qū)分具有相同名稱的不同組成部分，并不表示先后或主次關(guān)系。請參閱圖1和圖2所示，本實用新型提供的一種熱泵熱水系統(tǒng)，該熱泵熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器400、一級壓縮裝置100、并聯(lián)連接的多路冷凝支路、補氣增焓裝置以及多個水換熱器，蒸發(fā)器400、一級壓縮裝置100、并聯(lián)連接的多路冷凝支路、補氣增焓裝置依次連接，組成制冷劑的循環(huán)回路。其中，每個冷凝支路包括依次串聯(lián)連接的二級壓縮裝置、冷凝器，每個冷凝器與一個水換熱器能夠進行熱交換，多個水換熱器串聯(lián)連接。其中，補氣增焓裝置具有制冷劑進口、高熱量制冷劑出口以及低熱量制冷劑出口，該補氣增焓裝置能夠?qū)νㄟ^多個冷凝支路進入其內(nèi)部的制冷劑進行熱量交換，使制冷劑進一步區(qū)分為高熱量制冷劑以及低熱量制冷劑，其中高熱量制冷劑能夠通過補氣管路500連接到二級壓縮裝置的吸氣口，供二級壓縮裝置再次壓縮利用其含有的熱能，低熱量制冷劑進入蒸發(fā)器400以吸收環(huán)境中的熱能。本實用新型的熱泵熱水系統(tǒng)，制冷劑在蒸發(fā)器400中吸收環(huán)境中的熱能，進入一級壓縮裝置100中被壓縮升溫之后分別進入多個冷凝支路中，制冷劑在冷凝支路中被二級壓縮裝置進一步壓縮升溫后進入冷凝器中，與相應的水換熱器換熱后溫度降低，制冷劑攜帶的熱能傳遞至水換熱器中的水中，多個水換熱器串聯(lián)連接，流經(jīng)其內(nèi)的水經(jīng)過水換熱器與多個冷凝器換熱吸收熱量，水溫逐步提高。經(jīng)冷凝器降溫后的制冷劑進入補氣增焓裝置，在補氣增焓裝置中進行能量的交換，生成高熱量制冷劑一級低熱量制冷劑，高熱量制冷劑通過補氣管路500回收至二級壓縮裝置中再次利用，吸收其攜帶的熱能，低熱量制冷劑排放至蒸發(fā)器400中，以使其吸收環(huán)境中的熱能。制冷劑在上述回路中循環(huán)持續(xù)加熱水換熱器中的水，實現(xiàn)制備熱水的目的。作為一種可選實施方式，一級壓縮裝置100、二級壓縮裝置可以是設(shè)置在同一個多級壓縮機中的一級壓縮以及二級壓縮。作為一種可選實施方式，低熱量制冷劑出口與蒸發(fā)器400之間的管路上設(shè)有二級節(jié)流裝置300。作為一種可選實施方式，補氣管路500上設(shè)置有閥門510，熱泵熱水系統(tǒng)能夠通過閥門510的開關(guān)控制補氣管路500的補氣量以及補氣管路500的通斷。例如，當環(huán)境溫度低于預設(shè)環(huán)境溫度時，控制閥門510打開，使補氣管路500對二級壓縮裝置進行補氣。又如，當水換熱器進出口水溫差小于預設(shè)水溫差時，控制閥門510打開，使補氣管路500對二級壓縮裝置進行補氣。請參閱圖1所示，本實用新型實施例一的熱泵熱水系統(tǒng)具有并連接鏈的兩路冷凝支路，具體包括一級壓縮裝置100、第一二級壓縮裝置211、第一冷凝器212、第一水換熱器(圖中未示出)、第一一級節(jié)流裝置213、第二二級壓縮裝置221、第二冷凝器222、第二水換熱器(圖中未示出)、第二一級節(jié)流裝置223、閃發(fā)罐600、二級節(jié)流裝置300、蒸發(fā)器400、補氣管路500以及閥門510。其中，一級壓縮裝置100的排氣端通過管路分別與第一二級壓縮裝置211的吸氣口以及第二二級壓縮裝置221的吸氣口連接，經(jīng)一級壓縮裝置100初步壓縮的制冷劑氣體升溫并分別進入第一二級壓縮裝置211以及第二二級壓縮裝置221，在二級壓縮裝置中進一步被壓縮升溫。第一二級壓縮裝置211的排氣端與第一冷凝器212、第一一級節(jié)流裝置213的第一端串聯(lián)連接組成第一冷凝支路；第二二級壓縮裝置221的排氣端與第二冷凝器222、第二一級節(jié)流裝置223的第一端串聯(lián)連接組成第二冷凝支路；制冷劑在第一冷凝支路、第二冷凝支路的冷凝器中與水換熱器換熱冷凝。第一一級節(jié)流裝置213的第二端以及第二一級節(jié)流裝置223的第二端通過管路連接至閃發(fā)罐600的制冷劑進口。制冷劑經(jīng)一級節(jié)流裝置節(jié)流后進入閃發(fā)罐600閃發(fā)，一部分制冷劑在閃發(fā)罐600中閃發(fā)成攜帶較多熱量的制冷劑氣體-高熱量制冷劑，另一部分制冷劑閃發(fā)成攜帶較少熱量的制冷劑液體-低熱量制冷劑。閃發(fā)罐600具有兩個制冷劑出口，設(shè)置在閃發(fā)罐600底部或下半段的制冷劑出口為低熱量制冷劑出口，設(shè)置在閃發(fā)罐600頂部或上半段的制冷劑出口為高熱量制冷劑出口。低熱量制冷劑出口通過管路與二級節(jié)流裝置300的第一端連接，二級節(jié)流裝置300的第二端通過管路與蒸發(fā)器400的入口連接，蒸發(fā)器400出口通過管路連接至一級壓縮裝置100的吸氣口。制冷劑液體-低熱量制冷劑在蒸發(fā)器400中吸收環(huán)境中的空氣能，氣化的制冷器氣體進入一級壓縮裝置100中被壓縮，實現(xiàn)制冷劑的循環(huán)使用。高熱量制冷劑出口通過補氣管路500連接至二級壓縮裝置的吸氣口，補氣管路500上設(shè)有閥門510，通過控制閥門510的開關(guān)能夠控制補氣管路500的通斷。制冷劑氣體-高熱量制冷劑通過二級壓縮裝置補入熱泵熱水系統(tǒng)中，以使其攜帶的熱量被充分利用。其中，第一水換熱器與第一冷凝器212換熱，第二水換熱器與第二冷凝器222換熱，待加熱的水自第一水換熱器-低溫換熱器流入，被加熱后自第二水換熱器-高溫換熱器流出，在水換熱器中水的流動方向與冷凝器中制冷劑的流動方向相反，第一水換熱器的出口通過水管與第二水換熱器的入口連通，低溫水由第一水換熱器的入口通入第一水換熱器，在第一水換熱器中被初次加熱，再通過水管流入第二水換熱器，在第二水換熱器中被進一步加熱，并經(jīng)第二水換熱器出口排出供用戶使用。以下通過一實施例的理論計算說明本實用新型相對于傳統(tǒng)的梯級加熱方式能夠提高制熱量以及能效，需要說明的是，該理論計算僅用于說明本申請的技術(shù)效果，并非對本實用新型技術(shù)方案的使用范圍的限定。傳統(tǒng)的梯級加熱的熱泵熱水器設(shè)置有兩個冷凝支路，在本實用新型中分別稱為第一冷凝支路以及第二冷凝支路，第一冷凝支路具有第一壓縮機以及第一冷凝器212，第二冷凝支路具有第二壓縮機以及第二冷凝器222。在本實施例中，假定所用的冷媒工質(zhì)為R22，冷媒側(cè)的工作條件如表1所示，水側(cè)工作條件如表2。并假定傳統(tǒng)梯級加熱方式與本實用新型技術(shù)方案的加熱方式具有相同的低壓輸氣量。加熱過程為9℃的進水與第一冷凝器212換熱后達到中間水溫32℃，中間水溫32℃的熱水再與第二冷凝器222換熱后被加熱到55℃。根據(jù)表1以及表2中的工作條件通過查詢物理參數(shù)進行計算，計算結(jié)果見表3以及表4。表1冷媒側(cè)工作條件表2水側(cè)工作條件進水溫度(℃)中間水溫(℃)出水溫度(℃)93255表3傳統(tǒng)梯級加熱方式項目理論計算值第一壓縮機排氣溫度(kJ/kg)86.4第一壓縮機單位制熱量(kJ/kg)245.5第一壓縮機壓縮功率(kJ/kg)61.5第一壓縮機相對排氣量0.491第二壓縮機排氣溫度(℃)120.3第二壓縮機單位制熱量(kJ/kg)237.2第二壓縮機壓縮功率(kJ/kg)81.8第二壓縮機相對排氣量0.509相對制熱量241.3相對功耗71.8COP(制熱能效)3.36表4本實用新型加熱方式從表3、表4中可以看出，在保持低壓輸氣量一致時，本實用新型通過中間補氣方式明顯提高了第一冷凝器212與第二冷凝器222中制冷劑的質(zhì)量流量與制熱量，同時由于改善了循環(huán)性能，回收了制冷劑攜帶的熱能，能效也相應提高。在本實施例的理論計算中，制熱量提高19.9％，能效提高5.1％。請參閱圖2所示，本實用新型實施例二的熱泵熱水系統(tǒng)具有并連接鏈的兩路冷凝支路，具體包括一級壓縮裝置100、第一二級壓縮裝置211、第一冷凝器212、第一水換熱器(圖中未示出)、第二二級壓縮裝置221、第二冷凝器222、第二水換熱器(圖中未示出)、升溫支路710、升溫一級節(jié)流裝置711、經(jīng)濟器700、第一二級節(jié)流裝置310、第二二級節(jié)流裝置320、蒸發(fā)器400以及補氣管路500。其中，一級壓縮裝置100的排氣端通過管路分別與第一二級壓縮裝置211的吸氣口以及第二二級壓縮裝置221的吸氣口連接，經(jīng)一級壓縮裝置100初步壓縮的制冷劑氣體升溫并分別進入第一二級壓縮裝置211以及第二二級壓縮裝置221，在二級壓縮裝置中進一步被壓縮升溫。第一二級壓縮裝置211的排氣端與第一冷凝器212的第一端串聯(lián)連接組成第一冷凝支路；第二二級壓縮裝置221的排氣端與第二冷凝器222的第一端串聯(lián)連接組成第二冷凝支路；制冷劑在第一冷凝支路、第二冷凝支路的冷凝器中與水換熱器換熱冷凝。經(jīng)濟器700是一種換熱器，通過制冷劑自身節(jié)流蒸發(fā)吸收熱量從而使另一部分制冷劑得到過冷。本實施例中經(jīng)濟器700具有三對相對應的制冷劑進口和制冷劑出口。第一冷凝器212的第二端通過管路連接至經(jīng)濟器700的制冷劑進口，其相對應的制冷劑出口-低熱量制冷劑出口通過管路連接至蒸發(fā)器400的入口，在該管路上設(shè)有第一二級節(jié)流裝置310；第二冷凝器222的第二端通過管路連接至經(jīng)濟器700的制冷劑進口，其相對應的制冷劑出口-低熱量制冷劑出口通過管路連接至蒸發(fā)器400的入口，在該管路上設(shè)有第二二級節(jié)流裝置320，蒸發(fā)器400出口通過管路連接至一級壓縮裝置100的吸氣口。制冷劑液體-低熱量制冷劑在蒸發(fā)器400中吸收環(huán)境中的空氣能，氣化的制冷器氣體進入一級壓縮裝置100中被壓縮，實現(xiàn)制冷劑的循環(huán)使用。升溫支路710的第一端連接至第一冷凝器212第二端連接的管路，升溫支路710的第二端連接至經(jīng)濟器700的制冷劑進口，其相對應的制冷劑出口-高熱量制冷劑出口通過補氣管路500連接至二級壓縮裝置的吸氣口，升溫支路710上設(shè)有升溫一級節(jié)流裝置711。第一冷凝支路的部分制冷劑經(jīng)升溫支路710進入經(jīng)濟器700，經(jīng)升溫支路710上的升溫一級節(jié)流裝置711的作用下膨脹，與第一冷凝支路以及第二冷凝支路進入經(jīng)濟器700的制冷劑進行熱量交換，吸收熱量后的制冷劑形成高熱量制冷劑，通過補氣管路500補入二級壓縮裝置中，以使其攜帶的熱量被充分利用。具體的，可以通過控制升溫一級節(jié)流裝置711的通斷控制補氣管路500的通斷。作為一種可選實施方式，升溫支路710連接在與出水溫度較高的水換熱器進行換熱的冷凝器所在的冷凝支路上。由于與該支路換熱的水換熱器出水溫度較高，該冷凝支路的制冷劑攜帶的熱量較高，與該冷凝支路有利于利用其中攜帶較多熱量的制冷劑。作為一種可選實施方式，升溫支路710有多個，分別連接在多個冷凝支路上。相應的，補氣管路500也有多個，多個補氣管路500的第一端分別與升溫支路710對應的高熱量制冷劑出口連接，多個補氣管路500的第二端分別連接至多個二級壓縮裝置的吸氣端，分別對多個二級壓縮裝置進行補氣。這種多個管路配合的結(jié)構(gòu)能夠靈活調(diào)整補氣量。作為一種可選實施方式，冷凝支路包括兩個以上，例如，熱泵熱水系統(tǒng)包括第一冷凝支路、第二冷凝支路以及第三冷凝支路，相應的包括第一水換熱器、第二水換熱器以及第三水換熱器，第一水換熱器與第一冷凝支路的第一冷凝器進行換熱，第二水換熱器與第二冷凝支路的第二冷凝器進行換熱，第三水換熱器與第三冷凝支路的第三冷凝器進行換熱，待加熱的水自第一水換熱器流入系統(tǒng)，經(jīng)第一水換熱器初步加熱后流入第二水換熱器，在第二水換熱器中再次被加熱，相應的水溫提高一定數(shù)值，經(jīng)第二水換熱器再次加熱后流入第三水換熱器，在第三水換熱器進一步加熱，相應的水溫再次提高一定數(shù)值，即待加熱水每流經(jīng)一次水換熱器，溫度逐漸提高，最終被加熱至需要的溫度。本實用新型提供的熱泵熱水器包括上述熱泵熱水系統(tǒng)，具體的熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進行相應的調(diào)整。以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。當前第1頁1 2 3