[发明专利]循环回热高温热泵热水器及加热方法

说明书

本发明提供的循环回热高温热泵热水器及加热方法，包括由压缩机单元、热水换热器、回热换热器、节流元件、蒸发器、第一截止阀及第二截止阀组成的制冷剂循环回路及由所述回热换热器和热水换热器组成的热水加热回路，采用混合工质大温跨回热循环，充分利用压缩机冷凝热，在冷水进入水箱前就已加热到一定温度，回收了热量，减少了在水箱内的加热负荷，提高了压缩机单元的排气温度，可用于生产高温热水甚至开水；此外，利用混合工质大温跨特性，水箱及换热器中的换热温差保持在较小的范围内，相比纯工质大幅减少了不可逆损失，提高了系统效率。

技术领域

本发明涉及一种热水器，尤其是以混合物为工质、能够提供开水或高温热水的大温跨回热循环热泵热水器，属加热装置技术领域。

背景技术

90℃以上的高温热水在企事业单位、酒店、车站、机场、工厂、医院、部队、学校等公共场合具有广泛的需求。电加热是上述场合获得高温热水的主要手段，其原理是直接利用高品位电能转化为热能给水加热，由于存在漏热损失，其实际效率小于1。直接利用电加热获得高温热水会消耗大量电能。以普遍采用的9千瓦热水器为例，按照一天电热开水器加热时间4小时计算，单台全年耗电达13000度。据产业经济研究院提供的统计数据显示，2013年我国电热水器销售额达到60亿元，按均价1500折算为9千瓦热水器，则销量达到400万台，一年新增耗电520亿度，超过半个三峡水电站的发电量。若按照我国常规火电厂每度电排放二氧化碳(CO2)约0.9千克计算，可导致新增4680万吨CO2温室气体的排放。

热泵是一种高效的制热方式，其制热效率(COP)一般大于1。按照前述热水需求量，采用高温热泵代替电热开水器，即使高温热泵的制热COP按2.0保守计算，每年可节省电能260亿度，相当于减少CO2排放2340万吨。因此，开发高温热泵热水器，提高高温热水生产效率，对我国实现节能减排战略具有重要意义。

当前市场上常规空气源热泵热水器出水温度受压缩机工况限制，仅为55℃，多作为厨卫生活热水用。此类空气源热泵热水器目前技术相对成熟，市场上已经有规模销售的产品。从环境温度制取90℃以上的高温热水，是常规空气源热泵热水器难以实现的。采取跨临界CO2循环的热泵系统是目前市场上唯一实现90℃出水温度的空气源热泵产品，但也主要集中在部分发达国家，例如日本，国内市场上尚不多见此类产品。虽然CO2是一种自然工质，但其常压沸点低，在开水工况下将处于超临界状态，为达到较高的制热效率，其运行高压要达到10MPa以上，需要专门设计制造的CO2压缩机，而热泵系统的其他部件也要进行高压设计，技术成本投入巨大，同时高压也带来了不可忽视的安全问题。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种可使热泵机组高效实现高温制热的目的循环回热高温热泵热水器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种循环回热高温热泵热水器，包括制冷剂循环回路和热水加热回路；

所述制冷剂循环回路包括由压缩机单元、热水换热器、回热换热器、节流元件、蒸发器、第一截止阀及第二截止阀组成的回路，其中：

所述压缩机单元的高压出口经所述第二截止阀连接所述热水换热器的制冷剂侧入口，所述热水换热器的制冷剂侧出口连接所述回热换热器的高压制冷剂侧入口，所述回热换热器的高压制冷剂侧出口连接所述节流元件的入口，所述节流元件的出口连接所述蒸发器的入口，所述蒸发器的出口连接所述回热换热器的低压制冷剂侧入口，所述回热换热器的低压制冷剂侧出口连接所述压缩机单元的低压回气管路以形成回路；

所述压缩机单元的高压出口还经所述第一截止阀连接所述节流元件的入口，所述节流元件的出口连接所述蒸发器的入口，所述蒸发器的出口连接所述回热换热器的低压制冷剂侧入口，所述回热换热器的低压制冷剂侧出口连接所述压缩机单元的低压回气管路以形成回路；