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

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(chǔ)水水箱，由于現(xiàn)有技術(shù)的熱泵熱水器一般采用單級(jí)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，申請(qǐng)人提出了一種復(fù)疊式熱泵熱水器，包括：設(shè)置有第一換熱器的一級(jí)壓縮循環(huán)管路、設(shè)置有第二換熱器的二級(jí)壓縮循環(huán)管路、連接于一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路之間的第三換熱器以及設(shè)置在二級(jí)壓縮循環(huán)管路中的儲(chǔ)水箱，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)外界環(huán)境溫度的不同啟用不同的壓縮循環(huán)管路，在滿足加熱水的前提下，減少了不必要的能源浪費(fèi)。但是在只啟用二級(jí)壓縮循環(huán)管路時(shí)，由于壓縮循環(huán)管路中的熱量不足以加熱儲(chǔ)水箱中的水，此時(shí)需要啟動(dòng)第二換熱器，而該第二換熱器在一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路同時(shí)啟動(dòng)時(shí)并不工作，因此造成第二換熱器在兩級(jí)壓縮同時(shí)進(jìn)行時(shí)處于閑置狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)資源配置利用的最大化。

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)疊式熱泵熱水器在兩級(jí)壓縮同時(shí)進(jìn)行時(shí)一個(gè)換熱器處于閑置狀態(tài)，資源利用率較低的缺陷，從而提供一種在減少換熱器的數(shù)量的前提下，仍能夠保證兩級(jí)壓縮的換熱效率，以加熱冷水，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源配置利用的最大化的復(fù)疊式熱泵。

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，包括：

一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路，所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路設(shè)置有第一換熱器；

第二換熱器，內(nèi)部?jī)?chǔ)存有水，連接于所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路和所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路之間，用于將從所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路，或吸收所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的水；

儲(chǔ)水箱，設(shè)置在所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路中，用于吸收所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的水。

所述的復(fù)疊式熱泵，還包括進(jìn)出水管路，所述進(jìn)出水管路與所述第二換熱器和所述儲(chǔ)水箱同時(shí)連通，用于向所述第二換熱器和所述儲(chǔ)水箱中供水。

所述的復(fù)疊式熱泵，所述第二換熱器包括一個(gè)保溫水箱和設(shè)置于所述保溫水箱中的兩條管路，一條管路與所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路連通，另一條管路與所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路連通。

所述的復(fù)疊式熱泵，所述保溫水箱上分別設(shè)置有第一進(jìn)水口和第一出水口，所述儲(chǔ)水箱上分別設(shè)置有第二進(jìn)水口和第二出水口，所述第一進(jìn)水口、第二進(jìn)水口分別與所述進(jìn)出水管路的進(jìn)水管路連通，所述第一出水口和第二出水口分別與所述進(jìn)出水管路的出水管路連通。

所述的復(fù)疊式熱泵，在所述進(jìn)水管路和出水管路上分別設(shè)置有一用于控制所述進(jìn)出水管路與所述保溫水箱或所述儲(chǔ)水箱連通，使得水流在所述保溫水箱或所述儲(chǔ)水箱中保持流動(dòng)狀態(tài)的三通閥。

所述的復(fù)疊式熱泵，所述管路為盤管，兩條盤管在所述保溫水箱中交錯(cuò)分布。

所述的復(fù)疊式熱泵，所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路包括依次連接的一級(jí)壓縮機(jī)、第二換熱器、第一儲(chǔ)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(jí)壓縮循環(huán)管路包括依次連接的二級(jí)壓縮機(jī)、儲(chǔ)水箱、第二儲(chǔ)液器、第二節(jié)流裝置、第二換熱器和第二汽液分離器。

所述的復(fù)疊式熱泵，在所述第一換熱器的外側(cè)還設(shè)置有一用于提供對(duì)流的送風(fēng)裝置。

所述的復(fù)疊式熱泵，在所述一級(jí)壓縮機(jī)和所述第二換熱器之間以及所述二級(jí)壓縮機(jī)和所述儲(chǔ)水箱之間各設(shè)置有一換向閥。

所述的復(fù)疊式熱泵，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，第二換熱器內(nèi)部?jī)?chǔ)存有水，在一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路同時(shí)工作時(shí)，用于將從一級(jí)壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給二級(jí)壓縮循環(huán)管路，以加熱儲(chǔ)水箱中的水；當(dāng)只有一級(jí)壓縮循環(huán)管路工作時(shí)，第二換熱器直接吸收一級(jí)壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的水，即此時(shí)的第二換熱器作為儲(chǔ)水箱使用，同時(shí)第一換熱器處于正常工作狀態(tài)以提供所需的熱量，因此本發(fā)明雖然減少了一個(gè)換熱器，但是一級(jí)壓縮和兩級(jí)壓縮仍可以正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了資源配置利用的最大化。

2.本發(fā)明提供的復(fù)疊式熱泵，還包括進(jìn)出水管路，進(jìn)出水管路與第二換熱器和儲(chǔ)水箱同時(shí)連通，可以隨時(shí)向第二換熱器和儲(chǔ)水箱中供水，并根據(jù)需求使得第二換熱器和儲(chǔ)水箱中的水分別保持流動(dòng)狀態(tài)，從而將加熱后的水及時(shí)輸送出系統(tǒng)并加以利用。

3.本發(fā)明提供的復(fù)疊式熱泵，第二換熱器包括一個(gè)保溫水箱和設(shè)置于保溫水箱中的兩條管路，一條管路與一級(jí)壓縮循環(huán)管路連通，另一條管路與二級(jí)壓縮循環(huán)管路連通；管路為盤管，兩條盤管在保溫水箱中交錯(cuò)分布，充分利用保溫水箱內(nèi)部的空間，增大兩條管路之間的換熱面積，提高換熱效率。

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(duì)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(jiǎn)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(duì)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-儲(chǔ)水箱；4-進(jìn)出水管路；5-三通閥；6-一級(jí)壓縮機(jī)；7-第一儲(chǔ)液器；8-第一節(jié)流裝置；9-第一氣液分離器；10-二級(jí)壓縮機(jī)；20-第二儲(chǔ)液器；30-第二節(jié)流裝置；40-第二氣液分離器；50-送風(fēng)裝置；60-第一四通換向閥；70-第二四通換向閥；21-保溫水箱；22-管路；31-第二進(jìn)水口；32-第二出水口；41-進(jìn)水管路；42-出水管路；211-第一進(jìn)水口；212-第一出水口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)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。基于本發(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)疊式熱泵的一種具體實(shí)施方式，包括一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路，所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路設(shè)置有第一換熱器1。每一級(jí)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。第二換熱器2，內(nèi)部?jī)?chǔ)存有水，連接于所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路和所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路之間，當(dāng)一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路同時(shí)工作時(shí)，用于將從所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路，或當(dāng)只有一級(jí)壓縮循環(huán)管路工作時(shí)，第二換熱器2用作儲(chǔ)水箱，吸收所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的水。在本實(shí)施例中，一級(jí)壓縮循環(huán)管路為圖1中的左側(cè)部分，二級(jí)壓縮循環(huán)管路為圖1中的右側(cè)部分，第二換熱器2位于圖1的中央，第二換熱器2設(shè)置在整個(gè)裝置的中間更便于將從一級(jí)壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量迅速傳遞給二級(jí)壓縮循環(huán)管路。儲(chǔ)水箱3，設(shè)置在所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路中，用于吸收所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路中的熱量以加熱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的水，以滿足人們對(duì)熱水的使用需求。儲(chǔ)水箱3吸收的熱量包括三部分：一級(jí)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(jí)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(jí)壓縮循環(huán)管路已經(jīng)預(yù)先提供了一定的熱量，二級(jí)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(duì)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(jí)壓縮循環(huán)管路的負(fù)擔(dān)，降低了生產(chǎn)成本。第一換熱器1和第二換熱器2均可以為雙介質(zhì)換熱器，也可以為三介質(zhì)換熱器。當(dāng)外界溫度較低時(shí)，例如冬季，第一換熱器1和第二換熱器2均作為換熱器使用；當(dāng)外界溫度較高時(shí)，例如春秋季節(jié)，第一換熱器1作為換熱器使用，第二換熱器2則作為儲(chǔ)水箱使用。這樣不僅能夠保證可以將儲(chǔ)水箱中的水及時(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)了資源配置利用的最大化。

還包括進(jìn)出水管路4，所述進(jìn)出水管路4與所述第二換熱器2和所述儲(chǔ)水箱3同時(shí)連通，用于向所述第二換熱器2和所述儲(chǔ)水箱3中供水。當(dāng)一級(jí)壓縮循環(huán)管路和二級(jí)壓縮循環(huán)管路同時(shí)工作時(shí)，先將第二換熱器2和儲(chǔ)水箱3中均充滿水，然后關(guān)閉第二換熱器2的進(jìn)水口和出水口，而儲(chǔ)水箱3進(jìn)水口和出水口則處于打開狀態(tài)，儲(chǔ)水箱3中的水被加熱后及時(shí)輸送至用戶端；第二換熱器2中的水則將從一級(jí)壓縮循環(huán)管路中吸收的熱量傳遞給經(jīng)過第二換熱器2的冷媒。當(dāng)只有一級(jí)壓縮循環(huán)管路工作時(shí)，儲(chǔ)水箱3的進(jìn)水口和出水口均處于關(guān)閉狀態(tài)，第二換熱器2的進(jìn)水口和出水口則處于打開狀態(tài)，第二換熱器2中的水被加熱后及時(shí)輸送至用戶端。

所述第二換熱器2包括一個(gè)保溫水箱21和設(shè)置于所述保溫水箱21中的兩條管路22，一條管路與所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路連通，另一條管路與所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路連通。在本實(shí)施例中，所述管路22為不銹鋼盤管，兩條盤管在所述保溫水箱21中交錯(cuò)分布，以增大換熱面積。

所述保溫水箱21上分別設(shè)置有第一進(jìn)水口211和第一出水口212，以及分別與兩條管路22連通的開口；所述儲(chǔ)水箱3上分別設(shè)置有第二進(jìn)水口31和第二出水口32。所述第一進(jìn)水口211、第二進(jìn)水口31分別與所述進(jìn)出水管路的進(jìn)水管路41連通，所述第一出水口212和第二出水口32分別與所述進(jìn)出水管路的出水管路42連通，水流通過不同的進(jìn)水管路41分別進(jìn)入保溫水箱21和儲(chǔ)水箱3中。

在所述進(jìn)水管路41和出水管路42上分別設(shè)置有一用于控制所述進(jìn)出水管路與所述保溫水箱21或所述儲(chǔ)水箱3連通，使得水流在所述保溫水箱21或所述儲(chǔ)水箱3中保持流動(dòng)狀態(tài)的三通閥5。三通閥5通電，進(jìn)出水管路與保溫水箱21連通；三通閥5斷電，進(jìn)出水管路與儲(chǔ)水箱3連通。

在本實(shí)施例中，所述一級(jí)壓縮循環(huán)管路包括依次連接的一級(jí)壓縮機(jī)6、第二換熱器2、第一儲(chǔ)液器7、第一節(jié)流裝置8、第一換熱器1和第一氣液分離器9；和所述二級(jí)壓縮循環(huán)管路包括依次連接的二級(jí)壓縮機(jī)10、儲(chǔ)水箱3、第二儲(chǔ)液器20、第二節(jié)流裝置30、第二換熱器2和第二汽液分離器40。一級(jí)壓縮機(jī)6和二級(jí)壓縮機(jī)10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(chǔ)液器7和第二儲(chǔ)液器20用于將冷媒與第二換熱器2或儲(chǔ)水箱3在熱交換后冷凝的液體進(jìn)行儲(chǔ)存；第一節(jié)流裝置8和第二節(jié)流裝置30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9和第二氣液分離器40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(jí)壓縮機(jī)和二級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，從而完成一個(gè)循環(huán)。

在所述第一換熱器1的外側(cè)還設(shè)置有一用于提供對(duì)流的送風(fēng)裝置50。在本實(shí)施例中，送風(fēng)裝置50為風(fēng)機(jī)，安裝在第一換熱器1的一側(cè)，以將外界空氣及時(shí)送入第一換熱器1中，加快熱量的交換。

在所述一級(jí)壓縮機(jī)6和所述第二換熱器2之間以及所述二級(jí)壓縮機(jī)10和所述儲(chǔ)水箱3之間各設(shè)置有一換向閥。在本實(shí)施例中，所述換向閥為四通換向閥，分別為第一四通換向閥60和第二四通換向閥70。當(dāng)冷媒從一級(jí)壓縮機(jī)6和二級(jí)壓縮機(jī)10中輸出時(shí)，分別經(jīng)過第一四通換向閥60和第二四通換向閥70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60和第二四通換向閥70的左開口和右開口，再進(jìn)入第一氣液分離器9和第二氣液分離器40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(huì)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，也可以在一級(jí)壓縮機(jī)6和二級(jí)壓縮機(jī)10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10℃時(shí)，復(fù)疊式熱泵啟動(dòng)雙級(jí)壓縮：為了防止第二換熱器中的壓力過高，一般是先啟動(dòng)二級(jí)壓縮循環(huán)管路60～90s后，再啟動(dòng)一級(jí)壓縮循環(huán)管路，此時(shí)二級(jí)壓縮循環(huán)管路關(guān)閉。一級(jí)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二換熱器中進(jìn)行放熱，第二換熱器中的水吸收熱量，二級(jí)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第二換熱器中水的熱量，以降低第二換熱器中的壓力；放熱后的冷媒進(jìn)入第一儲(chǔ)液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲(chǔ)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(jí)壓縮機(jī)中形成循環(huán)。

在啟動(dòng)一級(jí)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(jí)壓縮機(jī)，二級(jí)壓縮機(jī)將吸收了一級(jí)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(chǔ)水箱中，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)水箱中的水進(jìn)行加熱；放熱后的冷媒進(jìn)入第二儲(chǔ)液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲(chǔ)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铮瑲庖夯旌衔镞M(jìn)入第二換熱器中，吸收一級(jí)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(jí)壓縮機(jī)中形成循環(huán)。

在外界環(huán)境溫度高于10℃時(shí)，機(jī)組只啟動(dòng)一級(jí)壓縮機(jī)，只運(yùn)行一級(jí)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第二換熱器中的水，僅需要一級(jí)壓縮循環(huán)管路提供剩余的另一部分熱量即可，對(duì)熱量的需求較小。一級(jí)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二換熱器中，進(jìn)而對(duì)第二換熱器的保溫水箱中的水進(jìn)行加熱；放熱后的冷媒進(jìn)入第一儲(chǔ)液器中將冷凝后的液體進(jìn)行儲(chǔ)存，然后經(jīng)第一節(jié)流裝置轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔?，氣液混合物進(jìn)入第一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(jí)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(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)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(duì)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。