本發(fā)明涉及熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)疊式熱泵熱水器。

背景技術(shù)：

熱泵熱水器，也稱空氣能熱水器，是把空氣中的低溫?zé)崃课者M(jìn)來，經(jīng)過氟介質(zhì)氣化，然后通過壓縮機(jī)壓縮后增壓升溫，再通過換熱器轉(zhuǎn)化給水加熱，壓縮后的高溫?zé)崮芤源藖砑訜崴疁?。熱泵熱水器克服了太陽能熱水器依靠陽光采熱和安裝不便的缺點(diǎn)。由于空氣能熱水器的工作是通過介質(zhì)換熱，因此其不需要電加熱元件與水直接接觸，避免了電熱水器漏電的危險(xiǎn)，也防止了燃?xì)鉄崴饔锌赡鼙ê椭卸镜奈ｋU(xiǎn)，更有效控制了燃?xì)鉄崴髋欧艔U氣造成的空氣污染。熱泵熱水器通常包括壓縮機(jī)、管翅換熱器和儲水水箱，由于現(xiàn)有技術(shù)的熱泵熱水機(jī)一般采用單級壓縮機(jī)，低溫運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)的壓縮比較大，造成熱泵熱水器可靠性較低。

為了解決上述技術(shù)問題，中國專利文獻(xiàn)cn102297512a公開了一種復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)，包括：第一壓縮機(jī)、管翅換熱器和第一換熱器通過管道相互連接，第二壓縮機(jī)、第一換熱器和第二換熱器通過管道相互連接，第二換熱器與第一儲水水箱連接，但是第一儲水水箱并不是直接連接在由第二壓縮機(jī)、第一換熱器和第二換熱器形成的循環(huán)管路中，而是通過第一閘閥、第一水泵以及第二電磁閥外接在第二換熱器外，這是由于該專利文獻(xiàn)中還設(shè)置有散熱器管路、空調(diào)裝置管路、第一太陽能集熱裝置管路、第二太陽能集熱裝置管路以及熱式輔助熱水器管路，只有將第一儲水水箱外接才能保證上述各個(gè)管路之間的有效連接，而將第一儲水水箱外接后無疑增加了換熱介質(zhì)的換熱次數(shù)，同時(shí)增大了換熱介質(zhì)的輸送路徑，這樣熱量在傳輸過程中就會不可避免地發(fā)生損失，最終影響其與儲水水箱中的水的換熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的復(fù)疊式熱泵熱水器換熱介質(zhì)的換熱次數(shù)較多，傳輸路徑較長，導(dǎo)致熱量在傳輸中損失較多，并最終影響加熱水的效率的缺陷，從而提供一種減少換熱介質(zhì)在傳輸過程中的熱量損失，以提高加熱水的效率的復(fù)疊式熱泵熱水器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種復(fù)疊式熱泵熱水器，包括：

一級壓縮循環(huán)管路和二級壓縮循環(huán)管路；

第三換熱器，連接于所述一級壓縮循環(huán)管路和所述二級壓縮循環(huán)管路之間，用于將從所述一級壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給所述二級壓縮循環(huán)管路；

儲水箱，設(shè)置在所述二級壓縮循環(huán)管路中，用于吸收所述二級壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部儲存的水。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，所述一級壓縮循環(huán)管路和所述二級壓縮循環(huán)管路中分別設(shè)置有第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器和所述第二換熱器不同時(shí)工作。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，所述一級壓縮循環(huán)管路包括依次連接的一級壓縮機(jī)、第三換熱器、第一儲液器、第一節(jié)流裝置、第一換熱器和第一氣液分離器；和/或

所述二級壓縮循環(huán)管路包括依次連接的二級壓縮機(jī)、儲水箱、第二儲液器、第二節(jié)流裝置、第二換熱器、第三換熱器和第二汽液分離器。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，在所述第二換熱器的進(jìn)口設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)所述第二換熱器與所述二級壓縮循環(huán)管路接通或斷開的控制裝置。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，所述控制裝置為并聯(lián)設(shè)置在所述第二換熱器的進(jìn)口以及所述第二換熱器的進(jìn)口與出口之間的第一開關(guān)和第二開關(guān)。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，在所述第一換熱器和所述第二換熱器的外側(cè)還分別設(shè)置有一用于提供對流的送風(fēng)裝置。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，在所述一級壓縮機(jī)和所述第三換熱器之間以及所述二級壓縮機(jī)和所述儲水箱之間各設(shè)置有一換向閥。

所述的復(fù)疊式熱泵熱水器，所述換向閥為四通換向閥。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明提供的復(fù)疊式熱泵熱水器，儲水箱設(shè)置在二級壓縮循環(huán)管路中，用于吸收二級壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部儲存的水，這樣在外界環(huán)境溫度較低時(shí)，二級壓縮循環(huán)管路不僅吸收了自身產(chǎn)生的熱量，還同時(shí)吸收了一級壓縮循環(huán)管路自身產(chǎn)生的熱量以及從外界環(huán)境中吸收的熱量，三部分熱量同時(shí)用于加熱儲水箱中的水，從而解決了熱泵熱水器在低溫環(huán)境下能效低的問題；另外，儲水箱是直接連接在二級壓縮循環(huán)管路中，這樣二級壓縮循環(huán)管路中的換熱介質(zhì)吸收熱量后就可以直接與儲水箱內(nèi)部的水進(jìn)行換熱從而將其加熱，減少了熱量在傳輸過程中的損失，提高了水的加熱效率。

2.本發(fā)明提供的復(fù)疊式熱泵熱水器，分別設(shè)置在一級壓縮循環(huán)管路和二級壓縮循環(huán)管路中的第一換熱器和第二換熱器不同時(shí)工作，這是由于在外界環(huán)境溫度較低時(shí)，不必啟動(dòng)第二換熱器，一級壓縮循環(huán)管路提供的熱量和二級壓縮循環(huán)管路自身產(chǎn)生的熱量已足夠加熱儲水箱中的水，從而降低了二級壓縮循環(huán)管路的工作負(fù)擔(dān)；在外界環(huán)境溫度較高時(shí)，僅需啟動(dòng)與儲水箱直接相連的二級壓縮循環(huán)管路就能滿足加熱水的需求，減少了不必要的能源浪費(fèi)。

3.本發(fā)明提供的復(fù)疊式熱泵熱水器，在第二換熱器的進(jìn)口設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)第二換熱器與二級壓縮循環(huán)管路接通或斷開的控制裝置，這樣就能夠根據(jù)實(shí)際需求智能控制第二換熱器與二級壓縮循環(huán)管路的通斷，在滿足實(shí)際需求的前提下盡量減少不必要的資源浪費(fèi)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的復(fù)疊式熱泵熱水器的工作原理示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-第一換熱器；2-第二換熱器；3-第三換熱器；4-儲水箱；5-一級壓縮機(jī)；6-第一儲液器；7-第一節(jié)流裝置；8-第一氣液分離器；9-二級壓縮機(jī)；10-第二儲液器；11-第二節(jié)流裝置；12-第二氣液分離器；13-第一開關(guān)；14-第二開關(guān)；15-送風(fēng)裝置；16-第一四通換向閥；17-第二四通換向閥。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

如圖1所示的復(fù)疊式熱泵熱水器的一種具體實(shí)施方式，包括一級壓縮循環(huán)管路和二級壓縮循環(huán)管路，每一級壓縮循環(huán)管路中的冷媒在經(jīng)過壓縮處理后均由低溫低壓制冷劑氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏褐评鋭怏w，由此獲得熱量，用于與循環(huán)管路中的設(shè)備進(jìn)行熱量交換。第三換熱器3，連接于所述一級壓縮循環(huán)管路和所述二級壓縮循環(huán)管路之間，用于將從所述一級壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給所述二級壓縮循環(huán)管路。在本實(shí)施例中，一級壓縮循環(huán)管路為圖1中的左側(cè)部分，二級壓縮循環(huán)管路為圖1中的右側(cè)部分，第三換熱器3位于圖1的中央，包括兩個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)出口，第三換熱器3的上端和下端各設(shè)置有一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，以分別與一級壓縮循環(huán)管路和二級壓縮循環(huán)管路連通，且相互不產(chǎn)生干擾，第三換熱器3設(shè)置在整個(gè)裝置的中間更便于將從一級壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量迅速傳遞給二級壓縮循環(huán)管路。儲水箱4，設(shè)置在所述二級壓縮循環(huán)管路中，用于吸收所述二級壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部儲存的水，以滿足人們對熱水的使用需求。儲水箱4吸收的熱量包括三部分：一級壓縮循環(huán)管路冷媒壓縮后獲得的熱量，冷媒與外界交換吸收的熱量以及二級壓縮循環(huán)管路冷媒壓縮后獲得的熱量，這樣即使在外界溫度較低的情況下，由于一級壓縮循環(huán)管路已經(jīng)預(yù)先提供了一定的熱量，二級壓縮循環(huán)管路在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行冷媒的壓縮時(shí)，需要消耗的功率就較小，因此對于加熱同樣體積的水而言，本發(fā)明的技術(shù)方案減小了每一級壓縮循環(huán)管路的負(fù)擔(dān)，降低了生產(chǎn)成本。

所述一級壓縮循環(huán)管路和所述二級壓縮循環(huán)管路中分別設(shè)置有第一換熱器1和第二換熱器2，所述第一換熱器1和所述第二換熱器2不同時(shí)工作。具體地，第一換熱器1的進(jìn)口連接第三換熱器3的一個(gè)出口，第二換熱器2的出口連接第三換熱器3的另一個(gè)進(jìn)口，第一換熱器1和第二換熱器2為并聯(lián)。第一換熱器1、第二換熱器2和第三換熱器3均可以為雙介質(zhì)換熱器，也可以為三介質(zhì)換熱器。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí)，例如冬季，第一換熱器1和第三換熱器3工作，第二換熱器2不工作；當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時(shí)，例如春秋季節(jié)，第二換熱器2和第三換熱器3工作，第一換熱器1不工作。這樣不僅能夠保證可以將儲水箱4中的水及時(shí)加熱以滿足使用需求，還盡可能降低了能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了資源利用的最大化。

在本實(shí)施例中，所述一級壓縮循環(huán)管路包括依次連接的一級壓縮機(jī)5、第三換熱器3、第一儲液器6、第一節(jié)流裝置7、第一換熱器和1第一氣液分離器8；和所述二級壓縮循環(huán)管路包括依次連接的二級壓縮機(jī)9、儲水箱4、第二儲液器10、第二節(jié)流裝置11、第二換熱器2、第三換熱器3和第二汽液分離器12。一級壓縮機(jī)5和二級壓縮機(jī)9用于將循環(huán)管路中的冷媒由低溫低壓氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏簹怏w；第一儲液器6和第二儲液器10用于將冷媒與第三換熱器3或儲水箱4在熱交換后冷凝的液體進(jìn)行儲存；第一節(jié)流裝置7和第二節(jié)流裝置11用于將冷媒中的氣體進(jìn)行冷卻形成低溫低壓的氣液混合物；第一換熱器1和第二換熱器2用于將循環(huán)管路中的低溫低壓的氣液混合物與外界空氣進(jìn)行熱量交換，以吸收外界空氣中的熱量，蒸發(fā)后變成氣體；第一氣液分離器8和第二氣液分離器12用于將蒸發(fā)后的氣體中的少量液體進(jìn)行分離后分別送入一級壓縮機(jī)5和二級壓縮機(jī)9進(jìn)行壓縮，從而完成一個(gè)循環(huán)。

作為一種具體實(shí)施方式，在所述第二換熱器2的進(jìn)口設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)所述第二換熱器2與所述二級壓縮循環(huán)管路接通或斷開的控制裝置。所述控制裝置為并聯(lián)設(shè)置在所述第二換熱器2的進(jìn)口以及所述第二換熱器2的進(jìn)口與出口之間的第一開關(guān)13和第二開關(guān)14。在本實(shí)施例中，第一開關(guān)13和第二開關(guān)14分別為第一電磁閥和第二電磁閥。當(dāng)需要將第二換熱器2與二級壓縮循環(huán)管路接通時(shí)，只需閉合第一電磁閥，斷開第二電磁閥即可；當(dāng)需要將第二換熱器2與二級壓縮循環(huán)管路斷開時(shí)，只需閉合第二電磁閥，斷開第一電磁閥即可。

在所述第一換熱器1和所述第二換熱器2的外側(cè)還分別設(shè)置有一用于提供對流的送風(fēng)裝置15。在本實(shí)施例中，送風(fēng)裝置15為風(fēng)機(jī)，安裝在第一換熱器1和第二換熱器2的下方，以將外界空氣及時(shí)送入第一換熱器1和第二換熱器2中，加快熱量的交換。

在所述一級壓縮機(jī)5和所述第三換熱器3之間以及所述二級壓縮機(jī)9和所述儲水箱4之間各設(shè)置有一換向閥。所述換向閥為四通換向閥，分別為第一四通換向閥16和第二四通換向閥17。當(dāng)冷媒從一級壓縮機(jī)5和二級壓縮器9中輸出時(shí)，分別經(jīng)過第一四通換向閥16和第二四通換向閥17的下開口和上開口；當(dāng)冷媒從第一換熱器1和第二換熱器2中輸出時(shí)，則分別經(jīng)過第一四通換向閥16和第二四通換向閥17的左開口和右開口，再進(jìn)入第一氣液分離器8和第二氣液分離器12進(jìn)行氣體和液體的分離，這樣就保證了冷媒在循環(huán)過程中不同階段的獨(dú)立性，不會產(chǎn)生相互干擾，進(jìn)而形成一個(gè)工作循環(huán)，同時(shí)節(jié)省了換向閥的使用數(shù)量。

作為一種替代實(shí)施方式，在第二換熱器2的進(jìn)口設(shè)置的控制裝置也可以一單刀雙擲開關(guān)，根據(jù)第二換熱器2的接入需求，將單刀雙擲開關(guān)的任一線路接通即可。

作為另一種替代實(shí)施方式，也可以在一級壓縮機(jī)5和二級壓縮機(jī)9的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)雙向換向閥，將上述各個(gè)組件順次連接即可。

在外界環(huán)境溫度低于零下30℃時(shí)，復(fù)疊式熱泵熱水器啟動(dòng)雙級壓縮：為了防止第三換熱器中的壓力過高，一般是先啟動(dòng)二級壓縮循環(huán)管路60～90s后，再啟動(dòng)一級壓縮循環(huán)管路，此時(shí)二級壓縮循環(huán)管路關(guān)閉。一級壓縮機(jī)將其中的冷媒壓縮后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭怏w經(jīng)第一四通換向閥輸送至第三換熱器中進(jìn)行放熱，二級壓縮循環(huán)管路由于預(yù)先啟動(dòng)了一定時(shí)間，因此此時(shí)管路中的冷媒可以吸收一級壓縮循環(huán)管路中放出的熱量，以降低第三換熱器中的壓力；放熱后的冷媒進(jìn)入第一儲液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲存，然后經(jīng)過第一節(jié)流裝置轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔?，再進(jìn)入第一換熱器與外界空氣進(jìn)行換熱，吸收外界空氣的熱量后，再次經(jīng)第一四通換向閥進(jìn)入第一氣液分離器中進(jìn)行氣體和液體的分離，最后回到一級壓縮機(jī)中形成循環(huán)。

在啟動(dòng)一級壓縮機(jī)一定的時(shí)間后，該時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行設(shè)定，啟動(dòng)二級壓縮機(jī)，二級壓縮機(jī)將吸收了一級壓縮循環(huán)管路中的熱量的冷媒壓縮后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭怏w經(jīng)第二四通換向閥輸送至儲水箱中，進(jìn)而對儲水箱中的水進(jìn)行加熱；放熱后的冷媒進(jìn)入第二儲液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲存，然后經(jīng)第二節(jié)流裝置轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔?，此時(shí)第一電磁閥是斷開的，第二電磁閥是閉合的，氣液混合物經(jīng)第二電磁閥進(jìn)入第三換熱器中，吸收一級壓縮循環(huán)管路的熱量，并再次經(jīng)過第二四通換向閥進(jìn)入第二氣液分離器中進(jìn)行氣體和液體的分離，最后回到二級壓縮機(jī)中形成循環(huán)。

在外界環(huán)境溫度高于20℃時(shí)，機(jī)組只啟動(dòng)二級壓縮機(jī)，只運(yùn)行二級壓縮循環(huán)管路，這是由于外界環(huán)境溫度較高，能夠提供一部分熱量用于加熱儲水箱中的水，僅需要二級壓縮循環(huán)管路提供剩余的另一部分熱量即可，對熱量的需求較小。二級壓縮機(jī)將其中的冷媒壓縮后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭怏w經(jīng)第二四通換向閥輸送至儲水箱中，進(jìn)而對儲水箱中的水進(jìn)行加熱；放熱后的冷媒進(jìn)入第二儲液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲存，然后經(jīng)第二節(jié)流裝置轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔?，此時(shí)第一電磁閥是閉合的，第二電磁閥是斷開的，氣液混合物進(jìn)入第二換熱器中與外界空氣進(jìn)行換熱，吸收外界空氣的熱量后，經(jīng)第三換熱器(此時(shí)第三換熱器由于一級壓縮循環(huán)管路并沒有開啟，只作為冷媒的流經(jīng)通道，并不進(jìn)行熱量的交換)和第二四通換向閥進(jìn)入第二氣液分離器中進(jìn)行氣體和液體的分離，最后回到二級壓縮機(jī)中形成循環(huán)。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。