本發(fā)明涉及熱水器領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種熱泵熱水器的分層循環(huán)加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在環(huán)境污染與能源短缺面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)的當(dāng)下，可再生能源利用技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在熱水器領(lǐng)域熱泵熱水器、太陽(yáng)能熱水器等受到廣泛的推廣利用。而太陽(yáng)能熱水器依賴太陽(yáng)光熱，太陽(yáng)能具有不穩(wěn)定、密度低、受時(shí)間天氣等因素限制等特點(diǎn)。相比之下熱泵熱水器受到限制因素較少又節(jié)能環(huán)保而受到廣泛的推廣應(yīng)用。熱泵熱水器是通過(guò)冷媒吸收室外空氣或其他熱源的熱量，使低品位熱能轉(zhuǎn)換為高品位熱能使之輸送到冷凝器加熱水。冷凝器加熱方式可以分為三種，分別為對(duì)全部容積的水直接進(jìn)行加熱，對(duì)全部的水進(jìn)行循環(huán)加熱以及一次性將水加熱到設(shè)定的溫度再輸送到保溫箱的直熱式加熱方式。對(duì)全部容積的水直接進(jìn)行加熱的方式和對(duì)全部的水進(jìn)行循環(huán)加熱方式，不能靈活調(diào)節(jié)水箱熱水量，均存在用戶用水量少的時(shí)候造成極大的能源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，而加熱完送到保溫水箱的方式適用于大型用水場(chǎng)所或缺熱水的場(chǎng)所，不適用于小戶型家庭，同樣存在能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，并且能夠滿足用戶不同使用需求的熱泵熱水器循環(huán)加熱系統(tǒng)，能夠有效提升熱泵熱水器運(yùn)行效率和使用效率，減少系統(tǒng)運(yùn)行功耗，減少資源能源的浪費(fèi)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種熱泵熱水器分層循環(huán)加熱系統(tǒng)，其特征是，包括水箱6、第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11及水箱加熱管路14；所述第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11通過(guò)導(dǎo)熱硅脂與水箱外表面緊密接觸，所述第一盤管9位于水箱6的上部，所述第二盤管10位于水箱6的中部，所述第三盤管11位于水箱6的下部，且所述第一盤管9與第二盤管10三分之二部分相重疊，所述第二盤管10與所述第三盤管11三分之二部分相重疊，所述第一盤管9與所述第三盤管11三分之一部分相重疊；所述第一盤管9始于水箱6的上部，所述第二盤管10始于第一盤管9的三分之一位置處，所述第三盤管11始于第二盤管10的三分之一位置處，所述第一盤管9結(jié)束于第二盤管10的三分之二位置處，所述第二盤管10結(jié)束于第三盤管11的三分之二位置處，所述第三盤管11結(jié)束于水箱6的底部；；所述水箱加熱管路14的進(jìn)口管路分為第一加熱支路21、第二加熱支路22和第三加熱支路23，所述第一盤管9的入口通過(guò)第一電磁閥7與第一加熱支路21相連，所述第二盤管10的入口與第二加熱支路22相連，所述第三盤管11的入口通過(guò)第二電磁閥8與第三加熱支路23相連；所述水箱加熱管路14的出口管路分為第一出口支路24、第二出口支路25、第三出口支路26，所述第一盤管9的出口通過(guò)第一單向閥12與第一出口支路24相連，所述第二盤管10的出口與第二出口支路25相連，所述第三盤管11通過(guò)第二單向閥13與第三出口支路26相連；所述水箱加熱管路14的出口管路與節(jié)流閥4的進(jìn)口相連，所述節(jié)流閥4的出口與蒸發(fā)器3的進(jìn)口相連，所述蒸發(fā)器3的出口與壓縮機(jī)1的吸氣口相連，所述壓縮機(jī)1的排氣口與所述水箱加熱管路14的進(jìn)口管路相連。

所述第一盤管、第二盤管和第三盤管與水箱外表面的接觸是面接觸，盤管形式可以為D型或矩形。

所述第一盤管、第二盤管和第三盤管在水箱外表面盤繞圈數(shù)分別為2圈，4圈、6圈、8圈、10圈、12圈、14圈、16圈、18圈或20圈。優(yōu)選的盤繞圈數(shù)為6圈。

本發(fā)明的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是：通過(guò)將水箱加熱盤管分為第一加熱支路、第二加熱支路和第三加熱支路，在第一加熱支路與第一盤管、第三加熱支路與第三盤管之間分別設(shè)有第一電磁閥和第二電磁閥，并通過(guò)用戶需求控制電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得該熱水器可以滿足用戶不同用水量和不同用熱水溫度的需求，并減少熱泵熱水器運(yùn)行能耗，減少水資源和能源的浪費(fèi)；并使三個(gè)盤管在水箱上盤繞位置相對(duì)交錯(cuò)布置，基于上述控制，使得熱泵系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)半膽快速分層加熱模式、整膽快速均勻加熱模式和整膽快速均勻加熱模式，提升了整個(gè)制熱循環(huán)的能效比并具有較高的制熱速率。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明一種熱泵熱水器分層循環(huán)加熱系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；

圖2所示為水箱加熱管路14進(jìn)口支路與出口分支路示意圖；

圖中：1.壓縮機(jī)，2.風(fēng)機(jī)，3.蒸發(fā)器，4.節(jié)流閥，5.控制器，6.水箱，7.第一電磁閥，8.第二電磁閥，9.第一盤管,10.第二盤管，11.第三盤管，12.第一單向閥，13.第二單向閥，14.水箱加熱管路。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一種熱泵熱水器分層加熱模式及循環(huán)系統(tǒng)包括所述壓縮機(jī)1、風(fēng)機(jī)2、蒸發(fā)器3、節(jié)流閥4、控制器5、水箱6、第一電磁閥7、第二電磁閥8、第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11、第一單向閥12、第二單向閥13，水箱加熱管路14。

本發(fā)明一種熱泵熱水器分層循環(huán)加熱系統(tǒng)包括水箱6、第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11及水箱加熱管路14。所述第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11通過(guò)涂抹導(dǎo)熱硅脂與水箱外表面緊密接觸，接觸形式為面接觸，所述第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11可以是D型管道，也可以是矩形管道，盤管可以為銅管或鋁管。所述第一盤管9、第二盤管10、第三盤管11的盤繞圈數(shù)分別可為2圈，也可為4圈、6圈、8圈、10圈、12圈、14圈、16圈、18圈和20圈，本實(shí)施例中各盤管優(yōu)選盤繞圈數(shù)均為6圈。三個(gè)盤管相對(duì)位置分別為：所述第一盤管9位于所述水箱6的上部，所述第二盤管10位于水箱6的中部，所述第三盤管11位于水箱6的下部，且所述第一盤管9與第二盤管10三分之二部分相重疊，所述第二盤管10與所述第三盤管11三分之二部分相重疊，所述第一盤管9與所述第三盤管11三分之一部分相重疊；進(jìn)一步的，所述第一盤管9始于水箱上部，所述第二盤管10始于第一盤管9的三分之一位置處，所述第三盤管11始于第二盤管10的三分之一位置處，所述第一盤管9結(jié)束于第二盤管10的三分之二位置處，所述第二盤管10結(jié)束于第三盤管11的三分之二位置處，所述第三盤管11結(jié)束于水箱6的底部。所述水箱加熱管路14的進(jìn)口管路分為第一加熱支路21、第二加熱支路22和第三加熱支路23，所述第一盤管9的入口通過(guò)所述第一電磁閥7與所述第一加熱支路21相連，所述第二盤管10的入口與所述第二加熱支路22相連，所述第三盤管11的入口通過(guò)所述第二電磁閥8與所述第三加熱支路23相連。所述水箱加熱管路14的出口管路分為出口支路24、支路25、支路26，所述第一盤管9的出口通過(guò)所述第一單向閥12與所述支路24相連，所述第二盤管10出口與所述支路25相連，所述第三盤管11通過(guò)所述第二單向閥13與所述支路26相連。所述水箱加熱管路14的出口管路與所述節(jié)流閥4的進(jìn)口相連，所述節(jié)流閥4的出口與所述蒸發(fā)器3的進(jìn)口相連，所述蒸發(fā)器3的出口與所述壓縮機(jī)1的吸氣口相連，所述壓縮機(jī)1的排氣口與所述水箱加熱管路14的進(jìn)口管路相連。

實(shí)施例：系統(tǒng)啟動(dòng)后在風(fēng)機(jī)2的作用下，所述蒸發(fā)器3中的冷媒吸收流過(guò)的空氣中的熱能而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的冷媒被壓縮機(jī)1吸收并壓縮成為高溫高壓冷媒，高溫高壓冷媒隨之進(jìn)冷凝盤管并釋放熱量加熱冷水實(shí)現(xiàn)熱泵制熱水功能，冷凝后的高壓冷媒經(jīng)過(guò)節(jié)流閥4節(jié)流降壓后變?yōu)閮上酄顟B(tài)并隨即進(jìn)入蒸發(fā)器3，完成冷媒循環(huán)。根據(jù)用戶使用需求的不同，通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉使得實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)如下四種運(yùn)行模式：

運(yùn)行模式1：普通加熱模式。當(dāng)所述控制器5獲得普通加熱指令時(shí)，所述第一電磁閥7和第二電磁閥8關(guān)閉，所述壓縮機(jī)1排出的高溫高壓氣體通過(guò)水箱加熱管路14的所述第二加熱支路22進(jìn)入所述第二盤管10冷凝并釋放高溫顯熱和潛熱加熱水箱部分水。冷凝后的高壓冷媒通過(guò)所述出口支路25進(jìn)入所述節(jié)流閥4，經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)器3吸收空氣熱能完成加熱過(guò)程。水箱里的冷水被冷凝釋放的高溫顯熱及潛熱快速加熱成高溫水，此時(shí)水箱上部及底部的冷水未被加熱，被加熱的水往上部和底部的冷水傳遞熱量，水的溫度與密度成反比，因此熱水在浮升力的作用下往上流動(dòng)，冷水在重力作用下往下流動(dòng)，上部的冷水與下面的熱水在混流的作用下加速熱量的交換，整個(gè)水箱的水快速被加熱。使用部分盤繞在水箱上的盤管加熱整個(gè)水箱的水，減短冷媒管路，減少冷媒損失，減少熱泵熱水器運(yùn)行能耗，同時(shí)降低能源的浪費(fèi)。

運(yùn)行模式2：半膽快速分層加熱模式。當(dāng)所述控制器5獲得半膽快速分層加熱指令時(shí)，所述第一電磁閥7開(kāi)啟，所述第二電磁閥8關(guān)閉，所述壓縮機(jī)1排出的高溫高壓氣體通過(guò)水箱加熱管路14，分別進(jìn)入所述第一加熱支路21和所述第二加熱支路22，第一加熱支路21通過(guò)所述第一電磁閥7與所述第一盤管9進(jìn)口相連，第二加熱支路22與所述第二盤管10進(jìn)口相連，冷媒在第一盤管9和第二盤管10中被冷凝并分別釋放高溫顯熱和潛熱加熱水箱部分水。冷凝后的高壓冷媒通過(guò)所述水箱加熱管路14的兩條出口支路24和支路25進(jìn)入所述節(jié)流閥4，其中所述第一盤管9出口通過(guò)所述單向閥12與所述出口支路24相連，所述第二盤管10出口與所述支路25相連。冷媒經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)器3吸收空氣熱能完成加熱過(guò)程。水箱里的水首先被第一盤管和第二盤管中的冷媒的高溫顯熱加熱，再被潛熱加熱，所述第一盤管9始于水箱上部，所述第二盤管10始于所述第一盤管9三分之一位置，所述第一盤管9結(jié)束于所述第二盤管10三分之二位置，結(jié)束于所述第三盤管11三分之二位置，因此水箱里的水從頂至第二盤管10結(jié)束依次被第一盤管顯熱加熱、被第一盤管顯熱和第二盤管顯熱加熱、被第二盤管顯熱和第一盤管潛熱加熱、被第二盤管加熱加熱。水箱里的水溫從上往下形成高到低的溫度分布，水的溫度與密度成反比，在浮升力的作用下水箱里形成明顯的溫度分層，分別是：被雙盤管高溫顯熱加熱的水箱上部熱水與被雙盤管潛熱加熱的相對(duì)較低溫的水形成明顯的溫度分層、被雙盤管潛熱加熱的水與被所述第二盤管底部單盤管潛熱加熱的水形成明顯的溫度分層以及所述第二盤管底部水與水箱最底部未被加熱的水形成溫度分層。此模式下用戶可分別從不同溫度分層中提取不同使用溫度的水。

運(yùn)行模式3：整膽快速均勻加熱模式。當(dāng)所述控制器5獲得整膽快速均勻加熱指令時(shí)，所述第一電磁閥7關(guān)閉，所述第二電磁閥8開(kāi)啟，所述壓縮機(jī)1排出的高溫高壓氣體通過(guò)水箱加熱管路14，分別進(jìn)入所述第二加熱支路22和所述第三加熱支路23，第二加熱支路22與所述第二盤管10進(jìn)口相連，第三加熱支路23通過(guò)所述第二電磁閥8與所述第三盤管11進(jìn)口相連，冷媒在第二盤管10和第三盤管11中被冷凝并分別釋放高溫顯熱和潛熱加熱水箱部分水。冷凝后的高壓冷媒通過(guò)所述水箱加熱管路14的兩條出口支路25和支路26進(jìn)入所述節(jié)流閥4，其中所述第二盤管10出口與所述出口支路25相連，所述第三盤管11出口通過(guò)所述第二單向閥13與所述支路26相連。冷媒經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)器3吸收空氣熱能完成加熱過(guò)程。水箱里的水首先被第二盤管和第三盤管中的冷媒的高溫顯熱加熱，再被潛熱加熱。與所述運(yùn)行模式2不同的是，運(yùn)行模式2中水箱底部冷水未被加熱，而此運(yùn)行模式中水箱上部冷水未被加熱，從上部至底部水箱里水溫分布梯度是未被加熱的冷水、被雙盤管高溫顯熱加熱的熱水及被潛熱加熱的熱水。中間高溫水向兩邊傳遞熱量，并在浮升力作用下往上流動(dòng)，上部冷水由于密度高，在重力的作用下往下流動(dòng)與中間水形成擾流，加速換熱，整個(gè)水箱的在雙盤管的加熱下快速水達(dá)到均勻的溫度。此模式與第一模式相比適用于用水量大且快速制取熱水的用戶。

運(yùn)行模式4：整膽快速高溫加熱模式。當(dāng)所述控制器5獲得整膽快速高溫加熱指令時(shí)，所述第一電磁閥7關(guān)閉、第二電磁閥8均開(kāi)啟，所述壓縮機(jī)1排出的高溫高壓氣體通過(guò)水箱加熱管路14，分別進(jìn)入所述第一加熱支路21、第二加熱支路22和第三加熱支路23，所述第一加熱支路21通過(guò)所述第一電磁閥7與所述第一盤管9進(jìn)口相連，第二加熱支路22與所述第二盤管10進(jìn)口相連，第三加熱支路23通過(guò)所述第二電磁閥8與所述第三盤管11進(jìn)口相連，冷媒在第一盤管9、第二盤管10和第三盤管11中被冷凝并分別釋放高溫顯熱和潛熱加熱箱水里的水。冷凝后的高壓冷媒通過(guò)所述水箱加熱管路14的出口支路24、支路25和支路26進(jìn)入所述節(jié)流閥4，其中所述第一盤管9出口通過(guò)所述第一單向閥12與出口支路24相連，所述第二盤管10出口與所述出口支路25相連，所述第三盤管11出口通過(guò)所述第二單向閥13與所述支路26相連。冷媒經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)器3吸收空氣熱能完成加熱過(guò)程。三個(gè)盤管相對(duì)位置分別為所述第一盤管9位于所述第二盤管10之上，所述第一盤管9始于水箱上部，所述第二盤管10始于所述第一盤管9三分之一位置，所述第一盤管9結(jié)束于所述第二盤管10三分之二位置，所述第二盤管10位于所述第三盤管11之上，結(jié)束于所述第三盤管11三分之二位置，所述第三盤管11始于所述第二盤管10三分之一位置，所述第三盤管11結(jié)束于水箱底部。當(dāng)三個(gè)盤管同時(shí)運(yùn)行時(shí)水箱水，從所述第一盤管9三分之一位置至所述第三盤管11三分之二位置被冷媒釋放的相疊加的顯熱與潛熱加熱為高溫?zé)崴?、水箱上部至所述第一盤管9三分之一位置被第一盤管中冷媒釋放的顯熱加熱、所述第三盤管11三分之二位置至水箱底部被第三盤管11中冷媒釋放的潛熱加熱。水箱中部三個(gè)盤管疊加的部分由于溫度高與其下部水形成溫度分層，提高高品質(zhì)熱量利用率；與其上部水進(jìn)行熱量交換成為均勻高溫水。此模式用于用水量大，用水溫度高或較低溫度水的快速制取，為用戶提供高溫水與低溫水同時(shí)利用的便利選擇。