[发明专利]一种新型高效高温空气源热泵热水机组

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型高效高温空气源热泵热水机组，特别是涉及一种能高温制热水、 可靠供热水、小容量高温储水及循环保温、低环温稳定运行的直热式空气源热泵热水机组。

背景技术：

现有的空气源热泵热水机组多是由压缩机、风侧换热器、风机、水侧换热器、节流元 件、制冷剂R22、智能控制系统及相应的水系统组成。其工作原理是制冷剂R22在风侧换 热器中蒸发吸收空气中的热量，经压缩机压缩后在水侧换热器中冷凝放热，把吸收的热量 释放到水系统中，向用户提供生活热水。这种制热水方式COP值高，节能环保，综合经济 效益好。

根据水系统加热方式的不同，现有空气源热泵热水机组大致分为循环加热式和直热式 两种：循环加热式的工作原理如图2所示；直热式的工作原理如图3所示。

循环加热式空气源热泵热水机组的优点是供水简单、可靠，储水箱采用承压式结构， 使用时依靠自来水的压力把水箱中的热水压出，自来水和热水压力一致，混水容易；省去 了供水泵及其控制系统，降低了机组的设计成本及使用能耗。但由于现有的R22制冷系统 自身的特点，存在以下突出问题：

一、出水温度受限，不能满足高水温要求

现有的循环加热式制冷系统对冷凝温度有一限定值，所以循环加热式空气源热泵热水 机组的水箱最终温度不能超过某一极限值(一般为55℃)，当温度超过此值时，机组的压 力和温度急剧升高，机组不能正常工作甚至造成事故。

二、水箱温度波动大，减小水箱的有效容积，影响使用的舒适性

循环加热式空气源热泵热水机组补水直接到水箱中，再经过机组循环加热使水温逐渐 达到使用要求，这就造成机组刚开启时，水箱水温很低，随着机组的运行水温逐渐升高， 直到水温达到使用要求，因而等待时间较长。另外，在使用过程中为保证水位要求，冷水 直接补入水箱与水箱中的高温水混合，使水箱水温下降，最终不能使用。现有的水箱有效 热水利用率只有50％左右，影响使用的舒适性。

直热式空气源热泵热水机组采用的是冷水进热水出的加热方式，由电子膨胀阀调节水 流量，冷水经过机组出来就是高温热水直接到保温水箱，所以不存在循环式的上述弊端。 并且在相同的出水温度下，机组的冷凝压力低，效率更高。但这种方式也有其先天不足：

一、储水箱为开式结构，水箱中的热水压力为大气压力；自来水先经过机组加热，出 来的高温热水直接到保温水箱；使用时，通过供水泵抽取保温水箱中的热水到使用侧与自 来水混合，这种方式的益处是热水侧的温度、流量稳定；热水利用率高，理论上可达100％。 但在使用中存在严重缺陷：

1、现有机组的供水泵多为定速增压泵，扬程较大，供水状态不可调节，在自来水压力 低时混水困难甚至热水倒灌入自来水管网。如采用变频水泵，则控制复杂，成本过高。

2、现有机组只通过一个压力开关控制供水泵的启/停，具体地：当水泵出口压力低于 某值，水泵开启；当水泵出口压力高于某值，水泵停机。此压力值一经确定，不能更改， 所以适应性很差。如果控制水泵停机的高压值设定偏高，则水泵在某些情况下(诸如用户 电压低、水泵使用久效率下降等)可能不停水泵；如控制水泵停机的高压值设定偏低，因 用户侧的水管网阻力不定，则水泵可能频繁启停，不能正常供水。

3、供水泵的体积、重量、功耗均较大，机组的设计成本和使用成本高。

二、在冬季低环温、低水温条件下，由于机组的制热量衰减较大，为获得高的水温， 经过机组的水流量很小，对电子膨胀阀的调节精度提出了更高要求，机器在短时间内不能 达到稳定的出水状态。启动过程中，为避免机器压力过大，水流量调节幅度大，再加上冷 机器的热损失，水箱中会混入大量的凉水，影响后续的储水过程；出水温度波动大、周期 长，甚至在水箱制满水时水温还达不到设定值。

为满足使用要求，上述两种形式空气源热泵热水机组都需要配备大水箱，并且采用热 泵循环加热进行保温，由此带来的弊端是：1、成本高；2、安装空间受限；3、储水温度受 限；4、水箱保温需要消耗更多的能量。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型高效高温空气源热泵热水机 组，实现机组的高温制热水、可靠供热水、低环温稳定运行、小容量高温储水及循环保温。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：