技术领域：

本发明涉及冷暖空调器和热泵热水器的节能技术领域，具体包括水冷凝结换热器技 术，四季适用节流技术和热泵除霜技术。

背景技术：

热泵空调和热泵热水器以空气或水为热源，通过压缩制冷剂的方式生产热气或热水， 具有明显的节的效果。

热泵空调技术较成熟，而风源热泵热水器存在技术问题比较多。它涉及水冷凝结换热 器高效紧凑稳定廉价技术，节流器四季适用技术和冬季热泵除霜技术。

水冷凝结换热器是热泵热水器关键设备。现有热泵热水器中采用的水冷凝结换热器主 要有两类形式：一类是储热换热型，即把盘管直接置于储水箱内底部的浸泡式盘管凝结换 热器；另一类是直流换热型，如套管式、板式、壳管式的逆流式凝结换热器。见专利号为 85202970、90201632、90217674、93206750.6、94216590、94237059、95222060、95237765、 95228722在内的热泵热水器实用新型15项，发明专利有：90109269.X“用于调节空气 和供给热/冷水的方法”、92110270.4、“制冷热泵热水机”，02116049.X，02220342.7 “一种四季节能冷暖空调热水三用机”等等。

前一类浸泡式凝结换热器的换热器和储热水箱合二为一，结构简单，其缺点是：①换 热能力差：②受盘管加热的热水上升时与箱内的冷水掺混，造成了能量的损失，理论上说 是因掺混使熵增大， 损失：③需长时间加热才能用到热水；④如果用户每次用热水量不 大，两次用热水之间又有较长的时间间隔，这种换热形式也非要整箱的冷水加热不可，于 是增加了在间隔时间段内水箱的散热损失；⑤加热过程水温不断上升，使凝结器的制冷剂 压力不断变化，制冷工作状况不稳定，尤其后期容易造成超压危险。

后一类直流换热型的逆流式凝结换热器虽有换热能力高等优点，几乎克服了前者的所 有缺点，但它做直流式热水器时，每次使用热水都必须起动热泵，频繁起动不仅不便，用 水量小的时候也费电；冬季使用时不能同时兼顾水温和流量都合适；当配用储热水箱以解 决上述矛盾时，又产生了结构复杂，成本大增，控制麻烦，故障多的缺点；为了保持用水 的压力和使箱内残存的水能重新被加热使用，非承压储水箱，又得增添增压泵，并使供水 回路复杂化。

因此，配备上述两类水冷凝结换热器的热泵热水器都存在不足，或是从冷水加热到热 水耗时长，使用不便，或是要长期热水保温，对千家万户用热水不频繁的家庭会造成能量 的浪费，或是设备复杂，成本增加，使新技术缺乏竞争力。

风源热泵热水器在四季使用中蒸发器所遇到的环境温度变化比冷暖空调器的更大，冷 暖空调器夏季室温为22～28℃，蒸发温度为5～8℃，冬季制热，蒸发温度为0～-5℃， 特殊的到-10℃。而热水器夏季室外温度高达32～40℃，此时热泵面临高蒸发压力问题， 冬季室外温度-5℃，蒸发温度要降到-10℃以下，而所用热水的温度基本还是在45～55 ℃不变，则冷凝温度要求基本不变。因此在这样大范围的环境温度变化条件下单一节流毛 细管或热力膨胀阀的节流器调节流量能力都不够；多路循环的热泵热水器，如“一种四季 节能冷暖空调热水三用机”(专利号：02116049.X)虽然较好地解决了四种回路的切换循 环，但在制取50～60℃热水时会出现部分制冷剂分流到室内换热器而使制取高温热水时 系统热效率降低。因此，空气源热泵热水器，特别是多路循环的节流机构极待改进，。

另外，风源热泵热水器也存在化霜问题需要解决。不设化霜机构的风源热泵热水器在 冬季长江流域区，不能很好工作。

发明内容：

本发明提出的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器，是为了克服现有热泵热 水器的四季性能不稳，储热型水冷凝结换热器的冷热水掺混，出热水速度慢，换热性能差， 能量损失大等不足，以及冬季空气源热泵除霜不彻底的问题，使新提案的热泵热水器的节 流器能使四季有别，冬季化霜彻底，且新提案的水冷凝结换热器既有逆流换热特性，又可 以避免被加热的热水与冷水掺混，既可在开机后数分钟出热水，又可以根据需要用的热水 量，在储水箱总容积范围内变容量储存热水，还可以保证供热水的流量、压力和温度都满 足需求；

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的技术方案I是：单空气源热 泵热水器，包括有制冷剂循环回路，水路系统，信号采集与电路控制系统；由室外机O 和换热储热水箱H的两件体组成；室外机O内装有压缩机1、四通阀2、节流器J、室外 风冷换热器3和室外机风扇4；换热储热水箱H由带保温壳的换热储热水箱9和内装的水 冷凝结换热器8组成，换热储热水箱上有冷水进水管11、热水出水管12、过高压力安全 阀30，进水管上装有水逆止阀17和放水阀18；室外机上有两个接口阀，气流接口阀Oa 和液流接口阀Ob，水冷凝结换热器8的出液接口16与室外机的液流接口阀Ob用连接管 连接；水冷凝结换热器8的进气接口15与室外机的气流接口阀Oa用连接管连接；压缩机 1的排气口与四通阀2的公共高压气进口连接，四通阀2的公共低压气出口与储液罐7的 进口连接，四通阀2的高压气常通出口与室外机的气流接口阀Oa连接，四通阀2的低压 气常通路进口与室外风冷换热器3的气流接口连接，室外风冷换热器3的液流接口与节流 毛细管J的出口连接；上述连接回路内装有制冷剂，热泵制热水的循环回路是：压缩机1 →四通阀2→水冷凝结换热器8→节流毛细管J→室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机； 信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水温显示控制器14装在换热储热水箱H的壳 体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路主控制器22装在室外机O上；当水温低 于设定值时，起动压缩机；高于设定值时，切断压缩机电源；其特征在于：

所述的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结换热器的 换热管8绕制成螺旋换热管，直立于水箱内壁和导流套筒之间、或两个直径较小的导流套 筒之间、或更小直径的单个导流套筒之内，螺旋换热管与导流套筒之间留有间隙，导流套 筒的上下端两端分别与换热储热水箱的顶板和底板之间留有间距，螺旋换热管与导流套筒 由支架固定于水箱内，由此构成带导流套筒换热器的新型储水箱H；新型储水箱H上的 热水出水管12的内端口设在导流套筒和螺旋换热管的上方，冷水进水管11的内端口设在 水箱靠底部下方；螺旋换热管8的热端在上，冷端在下，制冷剂是从螺旋换热管的顶圈流 向底圈；螺旋换热管的数目至少一根，在单个导流套筒之内的多根螺旋换热管，采用交叉 套圈形式为好；螺旋换热管的进口管15、出口管16采用机械密封方式从水箱的底板，或 水箱的侧板上穿出；

除霜控制：当室外风冷换热器的温度传感器21探测的温度低于设定的除霜温度下限 值时，四通阀2的线圈通电，四通阀换位，制冷剂作反热泵循环流动；当室外风冷换热器 的温度传感器21探测的温度回复到设定除霜温度上限值时，四通阀2的线圈断电；

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的技术方案II是：带导流套筒 换热器储水箱的双热源热泵热水器，其中第一热源为室外空气源，第二热源为室内空气或 水热源；

双热源热泵热水器包括有制冷剂双循环回路，水路系统，信号采集与电路控制系统； 由室外机O、换热储热水箱H和第二热源换热器组件的三部分组成；室外机O内装有压 缩机1、双回路切换机构、节流器J、室外风冷换热器3和室外风扇4；换热储热水箱H 由带保温壳的换热储热水箱9和内装的水冷凝结换热器8组成，换热储热水箱上有冷水进 水管11、热水出水管12、过高压力安全阀30，进水管上带有水逆止阀17、放水阀18； 第二热源换热器组件I，包括有第二热源换热器5，若是室内空气源换热器时还带有室内 机风扇；信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水温显示控制器14装在换热储热水 箱的壳体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路主控制器22装在室外机O上；第 二热源换热器上装有温度传感器23；电路主控制器22有导线与室外风冷换热器的温度传 感器21、水温传感器13和第二热源温度传感器23连接，并有线路控制压缩机，室外机 风扇4，第二热源换热器的室内风冷换热器的室内机风扇6或水源换热器的循环水泵，双 回路切换机构的阀等，使按要求模式自动运转；当水温低于设定值时，起动压缩机；高于 设定值时，切断压缩机电源；其特征在于：

所述的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结换热器的 换热管8绕制成螺旋换热管，直立于水箱内壁和导流套筒之间、或两个直径较小的导流套 筒之间、或更小直径的单个导流套筒之内，螺旋换热管与导流套筒之间留有间隙，导流套 筒的上下端两端分别与换热储热水箱的顶板和底板之间留有间距，螺旋换热管与导流套筒 由支架固定于水箱内，由此构成带导流套筒换热器的新型储水箱H；新型储水箱H上的 热水出水管12的内端口设在导流套筒和螺旋换热管的上方，冷水进水管11的内端口设在 水箱靠底部下方；螺旋换热管8的热端在上，冷端在下，制冷剂是从螺旋换热管的顶圈流 向底圈；螺旋换热管的数目至少一根，在单个导流套筒之内的多根螺旋换热管，采用交叉 套圈形式为好；螺旋换热管的进口管15、出口管16采用机械密封方式从水箱的底板，或 水箱的侧板上穿出；

所述的室外机O内还包括有四通阀2、三通阀24、单通阀P1、四个室外机接口阀， 即第一、二、三、四室外机接口阀O1，O2，O3，O4；所述的双回路切换机构由四通阀2 和三通阀24组成，其连接方式是：压缩机1的排气口与四通阀2的公共高压气进口连接， 四通阀的公共低压气出口与储液罐7连接，四通阀的高压气常通出口与室外机上第三接口 阀O3连接，四通阀的低压气常通进口与室外风冷换热器3的气流接口和单向阀P1的出口 共连接，单向阀P1的进口与室外机的第二接口阀O2连接；三通阀24的进口与室外机上 的第四接口阀O4连接，其常闭出口与第一节流毛细管J1的进口连接，其常通出口与第二 节流毛细管J2的进口连接；第一节流毛细管J1的出口与室外机的第一接口阀O1连接； 第二节流毛细管J2的出口与室外风冷换热器3的液流接口连接；再用四根连接管，分别 把室外机的第一接口阀O1与第二热源换热器的液流接口I1，室外机的第二接口阀O2与第 二热源换热器的气流接口I2，室外机的第三接口阀O3与水冷凝结换热器的换热管8，即 螺旋换热管8的进口管15，室外机的第四接口阀O4与水冷凝结换热器的换热管，即螺旋 换热管8的出口管16连接构成回路，回路内灌注制冷剂；

所述的三通阀24是类似于四通阀的电磁辅阀24a带动的气动三通阀，其电磁辅阀24a 的高压进气管用连接管L1连接到压缩机1的排气管上，电磁辅阀的低压进气管用连接管 L2连接到压缩机的吸气管上；

制冷剂有三种循环方式：

第一种循环是用室外空气为热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常 通通路→水冷凝结换热器8→三通阀24的常通接口→第二节流毛细管J2→室外风冷换热 器3→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机；四通阀2和三通阀24的线圈以 及第二热源换热器5连带的风扇和水泵处于断电状态，压缩机、室外机风扇通电运转；

第二种循环是用第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常通通路 →水冷凝结换热器8→三通阀24的常闭接口→第一节流毛细管J1→第二热源换热器5→ 单向阀P1→四通阀2(低压气常通通路)→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈处于断电态， 压缩机和三通阀24的线圈都处于通电状态，第二热源换热器5连带的风扇和水泵也通电 运转；

第三种循环是化霜用，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常闭通路→室外风冷 换热器3→第二节流毛细管J2→三通阀24的常通接口→水冷凝结换热器8→四通阀2的 低压气常闭通路→储液罐7→压缩机；当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜设定 温度下限值时，电路控制器使压缩机1和四通阀2的线圈都处于通电状态，三通阀24的 线圈和室外机风扇处于断电状态；当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度 的上限值时，使四通阀2和三通阀24的线圈都处于断电状态，室外机风扇回复通电状态；

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的技术方案III是：带导流套筒 换热器储水箱的双热源多循环热泵热水器，其中第一热源为室外空气源，第二热源为室内 空气或水热源，制冷剂有四种循环回路，总系统中还包括水路系统，信号采集与电路控制 系统；总系统由室外机O、第二热源换热器的室内机I、换热储热水箱H三大件构成；

室外机O包括：压缩机1、三通阀D、四通阀2、室外风冷换热器3、室外风冷换热 器的温度传感器21、室外机风扇4、节流机构J、室外机的第一、二、三、四接口阀O1， O2，O3，O4；三通阀D是电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其连接方式是： 压缩机1的排气管与气路三通阀D的进气管连接，气路三通阀D的常通出口D1与四通阀2 的公共高压气进口连接，三通阀D的常闭出口D2与室外机第三接口阀O3连接；四通阀2 的公共低压气接口与储液罐7的进气口连接，四通阀2的高压气常通接口与室外风冷换热 器3的气流接口连接，四通阀2的高压气常闭接口与室外机的第二接口阀O2连接；其节 流器J设有制热水用、制冷用和制暖气用的三个进口，制热水用的节流器J的进口与室外 机第四接口阀O4连接，制冷用的节流器J的进口与室外风冷换热器3的液流接口连接， 制暖气用的节流器J的进口与室外机第一接口阀O1连接；三通阀D的电磁辅阀d的公共 低压排气管d0连接到系统的压缩机吸气管路上；再用四根连接管，分别把室外机的第一 接口阀O1与第二热源换热器的液流接口I1，室外机的第二接口阀O2与第二热源换热器的 气流接口I2，室外机的第三接口阀O3与水冷凝结换热器的换热管，即螺旋换热管8的进 口管15，室外机的第四接口阀O4与水冷凝结换热器的换热管，即螺旋换热管8的出口管 16连接起来，所构成的回路内灌注制冷剂；

信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水温显示控制器14装在换热储热水箱壳 体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路主控制器22装在室外机O上；第二热源 换热器上装有温度传感器23；电路主控制器22有导线与室外风冷换热器的温度传感器21、 水温传感器13和第二热源温度传感器23连接，并有线路控制压缩机，室外机风扇4，第 二热源换热器的室内风冷换热器的室内机风扇6或水源换热器的循环水泵，多回路切换机 构的阀等按要求模式自动运转；当水温低于设定值时，起动压缩机；高于设定值时，切断 压缩机电源；其特征在于：

所述的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结换热器的 换热管8绕制成螺旋换热管，直立于水箱内壁和导流套筒之间、或两个直径较小的导流套 筒之间、或更小直径的单个导流套筒之内，螺旋换热管与导流套筒之间留有间隙，导流套 筒的上下端两端分别与换热储热水箱的顶板和底板之间留有间距，螺旋换热管与导流套筒 由支架固定于水箱内，由此构成带导流套筒换热器的新型储水箱H；新型储水箱H上的 热水出水管12的内端口设在导流套筒和螺旋换热管的上方，冷水进水管11的内端口设在 水箱靠底部下方；螺旋换热管8的热端在上，冷端在下，制冷剂是从螺旋换热管的顶圈流 向底圈；螺旋换热管的数目至少一根，在单个导流套筒之内的多根螺旋换热管，采用交叉 套圈形式为好；螺旋换热管的进口管15、出口管16采用机械密封方式从水箱的底板，或 水箱的侧板上穿出；

所述的节流机构J是四通路的毛细管节流器，它由第一、二共两个单向阀P1、P2和 第一、二、三、四节流毛细管J1、J2、J3、J4共四段毛细管，以及一个三通阀24构成； 其连接方式是：单向阀P2的进口为制热水用的节流器J的进口，单向阀P2的出口与三通 阀24的进口连接，三通阀24的常通出口与第三节流毛细管J3的进口连接，三通阀24 的常闭出口与第四节流毛细管J4的进口连接；第三节流毛细管J3的出口和第一节流毛细 管(J1)的进口与室外机第一接口阀O1连接，其共同接口为制暖气用的节流器J的进口； 第四节流毛细管J4的出口、第二节流毛细管J2)制暖气用时的出口与第一单向阀P1的进 口的并接端与室外风冷换热器的液流接口连接，为制冷用的节流器J的进口；第一单向阀 P1的出口、第二节流毛细管的进口和第一节流毛细管在制暖气用时的出口，也即制冷回 路时为进口共连接；

所述的三通阀24是电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其电磁辅阀24a 的公共高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管上，电磁辅阀的低压进气管用连接管 L2连接到压缩机吸气管上；

制冷剂有五种循环方式，可组织制冷、制暖气、制热水兼制冷、热泵制热水、通风、 除湿和除霜功能模式运行；

第一种循环是制冷循环，其流程是，压缩机1→三通阀D的常通通路D1→四通阀2的 高压气常通通路→室外风冷换热器3→室外第一单向阀P1→第一节流毛细管J1→第二热 源换热器5→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机1；控制方式：压缩机1、室 外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵有电，三通阀D、四通阀2和三通阀24的线 圈无电；

第二种循环是制暖气循环，其流程是，压缩机1→三通阀D的常通通路D1→四通阀2 的高压气常闭通路→第二热源换热器5→第一节流毛细管J1→第二节流毛细管J2→室外 风冷换热器3→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7)→压缩机1；控制方式：压缩机1、 室外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵、四通阀2的线圈部有电，三通阀D和三 通阀24的线圈无电；

第三种循环是制热水兼制冷循环，从第二热源吸热，其流程是，压缩机1→三通阀D(常 闭通路D2→水冷凝结换热器8→第二单向阀P2→三通阀24的常通通路→第三节流毛细管 J3→第二热源换热器5→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机1；控制方式： 压缩机1、三通阀D的线圈和第二热源换热器5的风扇或水泵有电，室外机风扇4、四通 阀2和三通阀24的线圈无电；

第四种循环是热泵制热水循环，从室外空气吸热，其流程是，压缩机1→三通阀D的 常闭通路D2→水冷凝结换热器8→第二单向阀P2→三通阀24的常闭通路→第四节流毛细 管J4→室外风冷换热器3→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7→压缩机1；控制方式： 压缩机1、室外机风扇4、三通阀D、四通阀2和三通阀24的线圈有电，第二热源换热 器5的风扇或水泵无电；

第五种循环为除霜循环，除霜时制冷剂的循环流程同第一种的制冷循环，但控制方式 不同；在热泵制热水或制暖气模式运行时，当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜 设定温度下限值时，电路控制器使三通阀D、四通阀2、三通阀24的线圈、室外机风扇4 和第二热源换热器5的风扇或水泵无电，都处于断电状态，只保留压缩机1处于通电状态； 当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限值时，系统重新回复到热泵 制热水循环模态，即使压缩机1、室外机风扇4、三通阀D、四通阀2和三通阀24的线 圈有电，第二热源换热器5的风扇或水泵无电，或回复到制暖气的模态，即压缩机1、室 外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵、四通阀2的线圈都有电，三通阀D和三通 阀24的线圈无电；

执行的控制原则是：除霜优先于制热水，制热水优先于空调，即在除霜、制热水和空 调都要执行时，先执行除霜模式运行，次执行制热水模式运行，再执行空调模式运行；

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的技术方案IV、V都是技术方 案III的带导流套筒换热器储水箱的双热源多循环热泵热水器的修改方案；

技术方案IV与技术方案III的改动处在节流机构J，技术方案IV的节流机构J为五通路 的毛细管节流器，它由第一、二、三共三个单向阀P1、P2、P3和第一、二、三、四节流 毛细管J1、J2、J3、J4共四段毛细管，以及一个三通阀24构成；其连接方式是：三通阀 24的进口为制热水用的节流器的进口，三通阀24的常通出口与第三节流毛细管J3的进 口连接，三通阀24的常闭出口与第四节流毛细管J4的进口连接；第三节流毛细管J3的 出口与第二、三单向阀P2、P3的进口连接；第二单向阀P2的出口和第一节流毛细管J1 的进口与室外机第一接口阀O1连接，其共同接口为制暖气用的节流器的进口；第四节流 毛细管J4的出口、第二节流毛细管J2在制暖气用时的出口以及第三单向阀的出口与第一 单向阀P1的进口的并接端与室外风冷换热器3的液流接口连接，为制冷用的节流器的进 口；第一单向阀P1的出口、第二节流毛细管的进口和第一节流毛细管在制暖气用时的出 口，即制冷回路时为进口共连接；所述的三通阀24是有电磁辅阀24a的气动三通阀，类 似于四通阀的结构；其电磁辅阀24a的公共高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管 上，电磁辅阀的低压进气管用连接管L2连接到压缩机吸气管上；

方案IV所述的节流机构比方所述的节流机构，使系统增加一个热泵制热水的循环回路 是：从水冷凝结换热器8流出的高压制冷剂液体流经三通阀24的常通通路，再依次流经 第三节流毛细管J3、第三单向阀P3、室外风冷换热器3、四通阀2的低压气常闭通路、 储液罐7、压缩机1，再经三通阀D流到水冷凝结换热器8；

技术方案V与技术方案III的改动处也在节流机构J，技术方案V的节流机构J为简化 的四通路的毛细管节流器，它由第一、二、三共三个单向阀P1、P2、P3和第一、二、三 节流毛细管J1、J2、J3共三段毛细管构成；其连接方式是：第三节流毛细管J3的进口为 制热水用的节流器的进口，第三节流毛细管J3的出口与第二、三单向阀P2、P3的进口 连接；第二单向阀P2的出口和第一节流毛细管J1的进口与室外机第一接口阀O1连接， 其共同接口为制暖气用的节流器的进口；第二节流毛细管J2在制暖气用时的出口和第三 单向阀的出口与第一单向阀P1的进口的并接端与室外风冷换热器3的液流接口连接，为 制冷用的节流器的进口；第一单向阀P1的出口、第二节流毛细管的进口和第一节流毛细 管在制暖气用时的出口，即制冷用时为进口共连接。

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的技术方案VI、VII都是技术方 案I的带导流套筒换热器储水箱的单热源热泵热水器的修改方案；

技术方案VI与技术方案I的改动处是，单空气源热泵热水器的室外机O，还可以是包 括压缩机1、室外风冷换热器3、三通阀24、节流毛细管J、室外机风扇4、室外风冷换 热器的温度传感器21、储液罐7、两个室外机接口阀Oa、Ob；连接方式是：压缩机1的 排气管与室外机的气流接口阀Oa连接，室外机的液流接口阀Ob与三通阀24的进口连接， 三通阀24的常通出口与节流毛细管J的进口连接，三通阀24的常闭出口与旁通管L3连 接；旁通管L3和节流毛细管J的出口与室外风冷换热器3的液流接口连接，室外风冷换 热器3的气流接口与储液罐7的进口连接，储液罐7的出口与压缩机1的进口连接；所述 的三通阀24是有电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其电磁辅阀24a的公共 高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管上，电磁辅阀的低压进气管用连接管L2连接 到压缩机吸气管上；再用两根连接管，分别把室外机的液流接口阀Ob与水冷凝结换热器 8的制冷剂进口管15，室外机的气流接口阀Oa与水冷凝结换热器8的制冷剂出口管16 连接起来，所构成的回路内灌注制冷剂；

制冷剂回路组织两种循环：热泵制热水循环，除霜循环；

热泵制热水循环的流程是：压缩机1→水冷凝结换热器8→三通阀24的常通通路→节 流毛细管J→室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机；控制方式：压缩机通电运转，三通 阀24的线圈无电，当水温传感器13测到的温度低于设定值时，起动压缩机；高于设定值 时，切断压缩机电源；

除霜循环的流程是：压缩机1→水冷凝结换热器8→三通阀24的常闭通路→旁通管 L3→室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机；控制方式：当室外风冷换热器的温度传感器 21低于除霜设定温度下限值时，电路控制器使三通阀24的线圈通电、压缩机继续有电； 当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限值时，系统重新回复到热泵 制热水循环模态，即使压缩机1、室外机风扇4有电、三通阀24的线圈断电；

技术方案VII与技术方案I的改动处还可以是，单空气源热泵热水器的室外机O，还可 以是包括压缩机1、四通阀2、室外风冷换热器3、三通阀24、两节流回路的第一和第二 节流毛细管J1和J2、室外机风扇4、室外风冷换热器的温度传感器21、储液罐7、两个 室外机接口阀Oa、Ob；连接方式是：压缩机1的排气管与四通阀2的公共高压气进口连 接，四通阀2的高压气常通出口与室外机的气流接口阀Oa连接，室外机的液流接口阀Ob 与三通阀24的进口连接，三通阀24的常通出口与第一节流毛细管J1的进口连接，三通 阀24的常闭出口与第二节流毛细管J2的进口连接；第一节流毛细管J1和第二节流毛细 管J2的出口与室外风冷换热器3的液流接口连接，室外风冷换热器3的气流接口与四通 阀2的低压气常通进口连接，四通阀2的公共低压气出口与储液罐7的进口连接，储液罐 7的出口与压缩机1的进口连接；所述的三通阀24是电磁辅阀的气动三通阀，类似于四 通阀的结构；其电磁辅阀24a的公共高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管上，电 磁辅阀的低压进气管用连接管L2连接到压缩机吸气管上；再用两根连接管分别把室外机 的液流接口阀Ob与水冷凝结换热器8制冷剂进口管15，室外机的气流接口阀Oa与水冷 凝结换热器8的制冷剂出口管16连接起来，所构成的回路内灌注制冷剂；

制冷剂回路组织三种循环：两种热泵制热水循环和除霜循环；

热季的热泵制热水循环的流程是：压缩机1→四通阀2的高压气常通通路→水冷凝结 换热器8→三通阀24的常通通路→第一节流毛细管J→室外风冷换热器3→四通阀2的低 压气常通通路→储液罐7→压缩机；控制方式：压缩机通电运转，三通阀24和四通阀2的 线圈无电，当水温传感器13测到的温度低于设定值时，起动压缩机；高于设定值时，切 断压缩机电源；

冷季的热泵制热水循环的流程是：压缩机(1)→四通阀(2)的高压气常通通路→水冷凝 结换热器(8)→三通阀(24)的常闭通路→第二节流毛细管(J2)→室外风冷换热器(3)→四 通阀(2)的低压气常通通路→储液罐(7)→压缩机；控制方式：压缩机通电运转，三通阀(24) 的线圈有电，四通阀(2)的线圈无电，当水温传感器(13)测到的温度低于设定值时，起动 压缩机；高于设定值时，切断压缩机电源；

除霜循环的流程是：压缩机(1)→四通阀(2)的高压气常闭通路→室外风冷换热器(3) →三通阀(24)→水冷凝结换热器(8)→四通阀(2)的低压气常闭通路→储液罐(7)→压缩 机；控制方式：当室外风冷换热器的温度传感器(21)低于除霜设定温度下限值时，电路控 制器使四通阀(2)的线圈通电、三通阀(24)的线圈和压缩机(1)继续有电，室外机风扇(4) 断电；当室外风冷换热器的温度传感器(21)高于除霜设定温度的上限值时，系统重新回复 到热泵制热水循环模态，即使压缩机(1)、室外机风扇(4)和三通阀(24)的线圈有电、四通 阀(2)的线圈断电；

技术方案VIII是技术方案II的简化方案，但又是能同时利用两个热源制热水的方案。

技术方案VIII与技术方案I的改动处是：

取消了四通阀24，把两根毛细管合并为1根。其节流器具体连接方式是：节流毛细 管J的进口与室外机的第四接口阀O4连接，节流毛细管J的出口分两路，分别与室外机 的第一接口阀O1和室外风冷换热器的液流接口连接；

系统可组织四种循环：

第一种循环是用室外空气为热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常 通通路→水冷凝结换热器8→节流毛细管J→室外风冷换热器3→四通阀2的低压气常通 通路→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈和第二热源换热器5连带的风扇和水泵处于断 电状态，压缩机、室外机风扇通电运转；

第二种循环是用第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常通通路 →水冷凝结换热器8→节流毛细管J→第二热源换热器5→单向阀P1→四通阀2(低压气常 通通路)→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈和室外机风扇处于断电态，压缩机和第二 热源换热器5连带的风扇和水泵也通电运转；

第三种循环是同时用室外空气和第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的 高压气常通通路→水冷凝结换热器8→节流毛细管J→分两路：第一路流经室外风冷换热 器3；第二路流经第二热源换热器5→单向阀P1；两路会合流经四通阀2(低压气常通通路) →储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈处于断电态，压缩机、室外机风扇和第二热源换热 器5连带的风扇6和水泵也通电运转；

第四种循环是化霜用，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常闭通路→室外风冷 换热器3→节流毛细管J→→水冷凝结换热器8→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7 →压缩机；当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜设定温度下限值时，电路控制器 使压缩机1和四通阀2的线圈都处于通电状态，室外机风扇和第二热源换热器5连带的风 扇6和水泵处于断电状态；当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限 值时，使四通阀2的线圈都处于断电状态，压缩机保持通电，室外机风扇回复通电状态。

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器，主要一个创新点在于采用了 带导流套筒的内加热储热一体水箱H的设计，由于螺旋换热管与水箱内壁和导流套筒， 或与更小直径的套筒之间都只留有小间隙(2～5毫米)，使螺旋换热管在夹层区内的水容量 远小于水箱的容水量；由于导流套筒的隔离作用使夹层区内少量的水会被螺旋换热管凝结 换热器迅速加热，密度变小，在浮升力作用下自动上升到水箱顶部，途中不会与冷水掺混， 夹层区外的水未被加热密度较大，夹层内外的水产生压差，使冷水不断下降并从箱底的导 流套筒下方流入夹层内，形成自然对流循环；

这种由于导流套管的隔离作用形成的无循环泵、无需自控调节器的自然对流循环就使 水冷凝结换热器成为逆流换热器，有较高的换热效率；加热量越大，循环水流越快，有自 动调节功能；使水箱内水温分层良好，热水在上，冷水在下，可根据需要的用热水量选择 加热时间，用热水量少时只要使水箱上部的水变热即可，因此有变容积储存热水功能；

出水口设在套筒上方是为了能迅速取到热水；

水箱承压，保证了喷淋所需的压力；

由于螺旋换热管和套筒的制作比螺旋套管制作工艺简单，适合批量生产；

省去了循环水泵和相应的控制系统，大幅度节约了成本；

套筒和螺旋换热管的圈直径是根据储热水箱的容积，制热水功率，螺旋换热管的换热 面积和螺旋换热管的管径，较小材料成本等条件下优选得到。对于容积在60升以下的储 热水箱，以水冷凝结换热器的螺旋换热管，置于水箱内壁和导流套筒之间的方式为好；对 于容积在80升以上，高度大于0.8米的储热水箱，把水冷凝结换热器的螺旋换热管卷成 小的圈径，几圈交叉置于小直径的单个导流套筒内更有利；

螺旋管与导流套筒之间只保留小至3～10毫米的间隙，是为了使螺旋换热管受到较 快流水的冲击而有较高的传热效率。

单导流套筒内的多条螺旋换热管采用两两套圈交叉形式可以增加换热效果，节省空 间。

本发明的第二个创新点在于，各种形式的热泵热水器都设计有良好的除霜循环，在单 热源热泵热水器中的技术方案I、VII中采用四通阀(2)的换向方式，使除霜时制冷剂是从 储热水箱的热水中吸热，经压缩机压缩送入室外风冷换热器，化霜快，但是在四通阀(2) 的换向时需要一点平衡时间；技术方案VI中采用三通阀(24)的换向方式化霜，制冷剂直接 从储热水箱的热水中吸热，流入室外风冷换热器，化霜快且不改变制冷剂流向，效果很好。 在双热源双循环热泵热水器中的技术方案II，也是采用四通阀(2)的换向方式化霜，为了 使四通阀(2)的换向时制冷剂不至于流到第二热源换热器中，在回路中加了一个单向阀 P1，这种方式使双热源双热泵热水器结构最省。在双热源多循环的热泵热水器中的技术方 案III、IV和V中都采用四通阀(2)和三通阀(D)都换向的方案，利用空调器制冷循环回路执 行化霜，自动控制中采用化霜优先原则，效果很好，2005年2月10～18的雨雪天气中， 本发明方案除霜效果很好。

本发明的第三个创新点在于，为适应空气源热泵制热水器在一年四季的大温度变化情 况，设计有两种长度的毛细管的热泵制热水的循环回路，例如在技术方案IV中采用三通阀 24和第三、第四节流毛细管J3和J4；和在技术方案VII中采用三通阀24和第一、第二节 流毛细管J1和J2的结构。

本发明的第四个创新点在于，对双源热泵采用了互不干扰独立节流的制热水循环回 路，例如技术方案II中，采用三通阀24和第一、第二节流毛细管J1和J2的结构；在技 术方案III和IV中，采用三通阀24和第三、第四节流毛细管J3和J4的结构。

本发明的第五个创新点在于，提出使用电磁辅阀的气动三通阀24，并成功地在系统 的回路中找到电磁辅阀的控制气源的连接法，即“所述的三通阀(24)是电磁辅阀的气动三 通阀，类似于四通阀的结构；其电磁辅阀(24a)的公共高压进气管用连接管(L1)连接到压 缩机排气管上，电磁辅阀的低压进气管用连接管(L2)连接到压缩机吸气管上。”这一技术 上的突破，解决了市场上没有适用的三通阀的难题，使多回路的热泵循环的自动化变得有 可能了。

本发明的第六个创新点在于，提出双热源分用和共用的热泵制热水方案，见技术方案 VIII，巧妙处在于通过热源换热器的风扇的开停来控制换热器的工作与否。

第二热源换热器为室内风冷换热器时，是可以在制热水时供室内冷气；第二热源换热 器为为水热源换热器时，可以利用废水，如淋浴后废水的热量。

本发明的带导流套筒换热器储水箱的空气源多循环热泵热水器，经实验和实际使用证 明有比一般热泵热水器的更多优点，不仅一年四季可制热水，平均比电热水器节能70％ 以上，还可以在夏季制冷气增加制冷量有双效节能效果；在冬季供暖气，能有效彻底除霜， 提高热效率；可以作直流加热式、自循环加热储热式以及直流加热储热补热式三种方式运 行，更加节能，可在开机后数分钟出热水；水箱内水温分层良好，可做变容积储热水箱用； 带压力供热水而无需增压泵；螺旋管、套筒和水箱制作容易，适合大批量生产工艺；仅需 调节调温调流阀，用户就能随时获得合适温度和流量的热水，水温可在40～55℃调节， 一个喷淋头水量可达6～7升/分，使用十分方便，结构十分简单。

附图说明：

下面结合附图通过实施例进一步详细说明本发明的快热储热式四季用风源热泵热水 器的结构和工作原理。

附图1是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例1，一种单空 气源热泵热水器的的主要部件、连接关系原理示意图。

附图2是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例2，一种双热 源双循环热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。

附图3是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例3，一种双热 源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。

附图4是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例4，又一种双 热源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。特点是：用室外空气 热源制热水有两种节流回路。

附图5是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例5，再一种双 热源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，为简化的节流回路。

附图6是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例6，又一种单 空气源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，三通阀24和节流毛细管的旁通管 除霜法。

附图7是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例7，再一种单 空气源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，双节流毛细管回路。

附图8是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例8，又一种双 热源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。特点：结构简化，有同时使用两热源 吸热的功能。

附图9是本发明的带导流套筒换热器储水箱的一种结构示意图。

附图10是本发明的带导流套筒换热器储水箱的又一种结构示意图，换热器可拆卸式。

具体实施例：

附图1是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例1，一种单空 气源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。

附图1中两个虚线框O和H分别表示室室外机和换热储热水箱；室外机O内装有压 缩机1、四通阀2、节流器J、室外风冷换热器3和室外机风扇4；换热储热水箱H由带保 温壳的换热储热水箱9和内装的水冷凝结换热器8组成，换热储热水箱上有冷水进水管 11、热水出水管12、过高压力安全阀30，进水管上装有水逆止阀17和放水阀18；室外 机上有两个接口阀，气流接口阀Oa和液流接口阀Ob，水冷凝结换热器8的出液接口16 与室外机的液流接口阀Ob用连接管连接；水冷凝结换热器8的进气接口15与室外机的气 流接口阀Oa用连接管连接；压缩机1的排气口与四通阀2的公共高压气进口连接，四通 阀2的公共低压气出口与储液罐7的进口连接，四通阀2的高压气常通出口与室外机的气 流接口阀Oa连接，四通阀2的低压气常通路进口与室外风冷换热器3的气流接口连接， 室外风冷换热器3的液流接口与节流毛细管J的出口连接；上述连接回路内装有制冷剂 R22，热泵制热水的循环回路是：压缩机1→四通阀2→水冷凝结换热器8→节流毛细管J →室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机；信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水 温显示控制器14装在换热储热水箱H的壳体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路 主控制器22装在室外机O上；当水温低于设定值时，起动压缩机；高于设定值时，切断 压缩机电源；其特征在于：

所述的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结换热器的 换热管8绕制成螺旋换热管，直立于水箱内壁和导流套筒之间，螺旋换热管与导流套筒之 间留有间隙，导流套筒的上下端两端分别与换热储热水箱的顶板和底板之间留有间距5cm 和2cm，螺旋换热管与导流套筒由支架固定于水箱内，由此构成带导流套筒换热器的新型 储水箱H；新型储水箱H上的热水出水管12的内端口设在导流套筒和螺旋换热管的上方 3cm，冷水进水管11的内端口设在水箱靠底部下方；螺旋换热管8的热端在上，冷端在 下，制冷剂是从螺旋换热管的顶圈流向底圈；螺旋换热管的数目一根；螺旋换热管的进口 管15、出口管16采用机械密封方式从水箱的底板，或水箱的侧板上穿出；水箱直径35cm， 高55cm，冬季全水箱冷水时开机6分钟可取到40℃热水。

除霜控制：当室外风冷换热器的温度传感器21探测的温度低于设定的除霜温度下限 值-6℃时，四通阀2的线圈通电，四通阀换位，制冷剂作反热泵循环流动；当室外风冷 换热器的温度传感器21探测的温度回复到设定除霜温度上限值时，四通阀2的线圈断电；

带导流套筒换热器储热水箱的热泵热水器的工作原理：带导流套筒换热器的储水箱在 满箱冷水时加热，即起动压缩机，制冷剂回路工作，由室外风冷换热器从室外吸热，水冷 凝结换热器加热的套筒内冷水，由于水量很少，迅速被加热上升到水箱顶部，套筒外冷水 密度大而下降，从套筒底部间隙补流到套筒内的下部，自动形成循环回流，并且有加热量 越大，水流速度越快的自动调节功能。由于套筒的隔离作用，热水上升时不会与冷水掺混， 减少了有效能损失。实施例实验时，水箱60升，初始水温21℃，室外温度18℃，压缩机 功率1.8kW，自循环不进冷水方式加热，开机5分钟后水箱顶部热水达42℃，水箱下部 21℃热10分钟后达52℃，25℃分钟后达58℃，水箱下部45℃。

应用了本发明的带导流套筒的内加热储水箱热泵热水器的有如下特点和特殊用处：

(1)套筒内(或夹层内)水被加热后升温快，可以在开始加热后短时间能获得热水，用 于少量用热水场合；

(2)水箱内温度分层明显，上面温度高下面温度底，有自循环功能，大水箱也可只加 热少量热水，有变容积功能；

(3)在有满箱热水时边加热边用热水时，可以长时间提供较大流量50～58℃的热水， 有增大供热功率功能，适合于冬季用热水洗澡；

(4)有长时间直流供给热水能力，1.8kW功率的压缩机供热功率在6～7kW左右，用 热水量大的场合；

使用热水时只要打开外接的进水阀，调节调温调流量阀的开启度，就能获得所需温度 和流量的热水。进水逆止阀是用于防止自来水管路断水时的储水箱内的水流失，放水阀是 用于检修时排放储水箱内的存水用。

单循环热泵热水器只适合于无霜区南方使用，有结构简单优点；它比电热水器节能 70％，但是它只从单一热源的吸热和单一节流方式，限制了它使用的地域性和时间性。

附图2是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例2，一种双热 源双循环热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。

附图2中两个虚线框O、I和H分别表示室室外机、第二热源换热器组件I和换热储 热水箱；其中第一热源为室外空气源，第二热源为室内空气或水热源；双热源热泵热水器 包括有制冷剂双循环回路，水路系统，信号采集与电路控制系统；由室外机O、换热储热 水箱H和第二热源换热器组件I的三部分组成；室外机O内装有压缩机1、双回路切换机 构、节流器J、室外风冷换热器3和室外风扇4；换热储热水箱H由带保温壳的换热储热 水箱9和内装的水冷凝结换热器8组成，换热储热水箱上有冷水进水管11、热水出水管 12、过高压力安全阀30，进水管上装有水逆止阀17、放水阀18；第二热源换热器组件I 包括有第二热源换热器5，若是室内空气源换热器时还带有室内机风扇，并独立为一组件， 若是水源换热器可带循环水泵；信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水温显示控 制器14装在换热储热水箱的壳体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路主控制器22 装在室外机O上；第二热源换热器上装有温度传感器23；电路主控制器22有导线与室外 风冷换热器的温度传感器21、水温传感器13和第二热源温度传感器23连接，并有线路 控制压缩机，室外机风扇4，第二热源换热器的室内风冷换热器的室内机风扇6或水源换 热器的循环水泵，双回路切换机构的阀等，使按要求模式自动运转；当水温低于设定值时， 例如50℃起动压缩机；高于设定值时，例如55℃时切断压缩机电源；其特征在于：

实施例2使用的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结 换热器的换热管8绕制成螺旋换热管。整体结构与实施例1的带导流套筒换热器的储水箱 结构相同。

实施例2的室外机O内还包括有四通阀2、三通阀24、单通阀P1、四个室外机接口 阀，即第一、二、三、四室外机接口阀O1，O2，O3，O4；所述的双回路切换机构由四通 阀2和三通阀24组成，其连接方式是：压缩机1的排气口与四通阀2的公共高压气进口 连接，四通阀的公共低压气出口与储液罐7连接，四通阀的高压气常通出口与室外机上第 三接口阀O3连接，四通阀的低压气常通进口与室外风冷换热器3的气流接口和单向阀P1 的出口共连接，单向阀P1的进口与室外机的第二接口阀O2连接；三通阀24的进口与室 外机上的第四接口阀O4连接，其常闭出口与第一节流毛细管J1的进口连接，其常通出口 与第二节流毛细管J2的进口连接；第一节流毛细管J1的出口与室外机的第一接口阀O1 连接；第二节流毛细管J2的出口与室外风冷换热器3的液流接口连接；再用四根连接管， 分别把室外机的第一接口阀O1与第二热源换热器的液流接口I1，室外机的第二接口阀O2 与第二热源换热器的气流接口I2，室外机的第三接口阀O3与水冷凝结换热器的换热管8， 即螺旋换热管8的进口管15，室外机的第四接口阀O4与水冷凝结换热器的换热管，即螺 旋换热管8的出口管16连接构成回路，回路内灌注制冷剂；

实施例2使用的三通阀24是类似于四通阀的电磁辅阀24a带动的气动三通阀，其电 磁辅阀24a的高压进气管用连接管L1连接到压缩机1的排气管上，电磁辅阀的低压进气 管用连接管L2连接到压缩机的吸气管上；

实施例2的系统的有三种制冷剂循环方式：

第一种循环是用室外空气为热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常 通通路→水冷凝结换热器8→三通阀24的常通接口→第二节流毛细管J2→室外风冷换热 器3→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机；四通阀2和三通阀24的线圈处 于断电状态，压缩机、室外机风扇通电运转；

第二种循环是用第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常通通路 →水冷凝结换热器8→三通阀24的常闭接口→第一节流毛细管J1→第二热源换热器5→ 单向阀P1→四通阀2(低压气常通通路)→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈处于断电态， 压缩机和三通阀24的线圈都处于通电状态，第二热源换热器5连带的风扇和水泵也通电 运转；

第三种循环是化霜用，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常闭通路→室外风冷 换热器3→第二节流毛细管J2→三通阀24的常通接口→水冷凝结换热器8→四通阀2的 低压气常闭通路→储液罐7→压缩机；当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜设定 温度下限值时，电路控制器使压缩机1和四通阀2的线圈都处于通电状态，三通阀24的 线圈和室外机风扇处于断电状态；当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度 的上限值时，使四通阀2和三通阀24的线圈都处于断电状态，室外机风扇回复通电状态；

附图3是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例3，一种双热 源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。实施例3的第一热源为 室外空气源，第二热源为室内空气热源。

附图3中的空气源热泵热水器由虚线框O、I、H所示的室外机O、第二热源换热器 的室内机I、换热储热水箱H三大件构成；制冷剂有四种循环回路，总系统中还包括水路 系统，信号采集与电路控制系统；

室外机O包括：压缩机1、三通阀D、四通阀2、室外风冷换热器3、室外风冷换热 器的温度传感器21、室外机风扇4、节流机构J、室外机的第一、二、三、四接口阀O1， O2，O3，O4；三通阀D是电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其连接方式是： 压缩机1的排气管与气路三通阀D的进气管连接，气路三通阀D的常通出口D1与四通阀2 的公共高压气进口连接，三通阀D的常闭出口D2与室外机第三接口阀O3连接；四通阀2 的公共低压气接口与储液罐7的进气口连接，四通阀2的高压气常通接口与室外风冷换热 器3的气流接口连接，四通阀2的高压气常闭接口与室外机的第二接口阀O2连接；其节 流器J设有制热水用、制冷用和制暖气用的三个进口，制热水用的节流器J的进口与室外 机第四接口阀O4连接，制冷用的节流器J的进口与室外风冷换热器3的液流接口连接， 制暖气用的节流器J的进口与室外机第一接口阀O1连接；三通阀D的电磁辅阀d的公共 低压排气管d0连接到系统的压缩机吸气管路上；再用四根连接管，分别把室外机的第一 接口阀O1与第二热源换热器的液流接口I1，室外机的第二接口阀O2与第二热源换热器的 气流接口I2，室外机的第三接口阀O3与水冷凝结换热器的换热管，即螺旋换热管8的进 口管15，室外机的第四接口阀O4与水冷凝结换热器的换热管，即螺旋换热管8的出口管 16连接起来，所构成的回路内灌注制冷剂；

信号采集与电路控制系统的水温传感器13、水温显示控制器14装在换热储热水箱壳 体上，室外风冷换热器的温度传感器21，电路主控制器22装在室外机O上；第二热源 换热器上装有温度传感器23；电路主控制器22有导线与室外风冷换热器的温度传感器21、 水温传感器13和第二热源温度传感器23连接，并有线路控制压缩机，室外机风扇4，第 二热源换热器的室内风冷换热器的室内机风扇6或水源换热器的循环水泵，多回路切换机 构的阀等按要求模式自动运转；当水温低于设定值时，起动压缩机；高于设定值时，切断 压缩机电源；其特征在于：

所述的换热储热水箱H的换热储热水箱9内增加有导流套筒10；水冷凝结换热器的 换热管8绕制成螺旋换热管，直立于直径为15cm的单个导流套筒之内，螺旋换热管与导 流套筒之间留有5mm间隙，导流套筒的上下端两端分别与换热储热水箱的顶板和底板之 间留有6cm和2cm间距，螺旋换热管与导流套筒由支架固定于水箱内，由此构成带导流 套筒换热器的新型储水箱H；储水箱高70cm，直径32cm。新型储水箱H上的热水出水 管12的内端口设在导流套筒和螺旋换热管的上方约3～4cm，冷水进水管11的内端口设 在水箱靠底部下方；螺旋换热管8的热端在上，冷端在下，制冷剂是从螺旋换热管的顶圈 流向底圈；螺旋换热管的数目4根，采用交叉套圈形式为好；螺旋换热管的进口管15、 出口管16采用机械密封方式从水箱的底板，或水箱的侧板上穿出；

所述的节流机构J是四通路的毛细管节流器，它由第一、二共两个单向阀P1、P2和 第一、二、三、四节流毛细管J1、J2、J3、J4共四段毛细管，以及一个三通阀24构成； 其连接方式是：单向阀P2的进口为制热水用的节流器J的进口，单向阀P2的出口与三通 阀24的进口连接，三通阀24的常通出口与第三节流毛细管J3的进口连接，三通阀24 的常闭出口与第四节流毛细管J4的进口连接；第三节流毛细管J3的出口和第一节流毛细 管(J1)的进口与室外机第一接口阀O1连接，其共同接口为制暖气用的节流器J的进口； 第四节流毛细管J4的出口、第二节流毛细管J2)制暖气用时的出口与第一单向阀P1的进 口的并接端与室外风冷换热器的液流接口连接，为制冷用的节流器J的进口；第一单向阀 P1的出口、第二节流毛细管的进口和第一节流毛细管在制暖气用时的出口，也即制冷回 路时为进口共连接；

所述的三通阀24是电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其电磁辅阀24a 的公共高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管上，电磁辅阀的低压进气管用连接管 L2连接到压缩机吸气管上；

制冷剂有五种循环方式，可组织制冷、制暖气、制热水兼制冷、热泵制热水、通风、 除湿和除霜功能模式运行；

第一种循环是制冷循环，其流程是，压缩机1→三通阀D的常通通路D1→四通阀2的 高压气常通通路→室外风冷换热器3→室外第一单向阀P1→第一节流毛细管J1→第二热 源换热器5→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机1；控制方式：压缩机1、室 外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵有电，三通阀D、四通阀2和三通阀24的线 圈无电；

第二种循环是制暖气循环，其流程是，压缩机1→三通阀D的常通通路D1→四通阀2 的高压气常闭通路→第二热源换热器5→第一节流毛细管J1→第二节流毛细管J2→室外 风冷换热器3→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7)→压缩机1；控制方式：压缩机1、 室外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵、四通阀2的线圈部有电，三通阀D和三 通阀24的线圈无电；

第三种循环是制热水兼制冷循环，从第二热源吸热，其流程是，压缩机1→三通阀D(常 闭通路D2→水冷凝结换热器8→第二单向阀P2→三通阀24的常通通路→第三节流毛细管 J3→第二热源换热器5→四通阀2的低压气常通通路→储液罐7→压缩机1；控制方式： 压缩机1、三通阀D的线圈和第二热源换热器5的风扇或水泵有电，室外机风扇4、四通 阀2和三通阀24的线圈无电；

第四种循环是热泵制热水循环，从室外空气吸热，其流程是，压缩机1→三通阀D的 常闭通路D2→水冷凝结换热器8→第二单向阀P2→三通阀24的常闭通路→第四节流毛细 管J4→室外风冷换热器3→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7→压缩机1；控制方式： 压缩机1、室外机风扇4、三通阀D、四通阀2和三通阀24的线圈有电，第二热源换热 器5的风扇或水泵无电；

第五种循环为除霜循环，除霜时制冷剂的循环流程同第一种的制冷循环，但控制方式 不同；在热泵制热水或制暖气模式运行时，当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜 设定温度下限值时，电路控制器使三通阀D、四通阀2、三通阀24的线圈、室外机风扇4 和第二热源换热器5的风扇或水泵无电，都处于断电状态，只保留压缩机1处于通电状态； 当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限值时，系统重新回复到热泵 制热水循环模态，即使压缩机1、室外机风扇4、三通阀D、四通阀2和三通阀24的线 圈有电，第二热源换热器5的风扇或水泵无电，或回复到制暖气的模态，即压缩机1、室 外机风扇4、第二热源换热器5的风扇或水泵、四通阀2的线圈都有电，三通阀D和三通 阀24的线圈无电；

执行的控制原则是：除霜优先于制热水，制热水优先于空调，即在除霜、制热水和空 调都要执行时，先执行除霜模式运行，次执行制热水模式运行，再执行空调模式运行；

通风模式仅室内风机转动；除湿模式时制冷剂作制冷循环。

本实施例使用2匹柜式空调改造，输入功率1.85kW，11℃环境温度产热水功率5.8kw， COP为3.1，室外气温-5℃，自来水7℃还可产生55℃热水，COP约2.4。在室外气温- 3～3℃的雨雪天气，结霜严重，化霜频繁，严重时每20分钟要化霜一次，化霜时间约2～ 4分钟，化霜彻底。

附图4是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例4，又一种双 热源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，特点是：室外空气制 热水有两种节流回路。

附图4所示的实施例4的双热源多循环冷暖空调热泵热水器与附图3所示的实施例3 的双热源多循环冷暖空调热泵热水器的本质区别仅在于对节流机构J进行改动，技术方案 IV的节流机构J为五通路的毛细管节流器，把技术方案III的三通阀24之前的单向阀取消， 用接在第三节流毛细管J3出口的第二、三两个单向阀P2、P3代替，由于第二、三单向 阀P2、P3的出口是分别与室外机第一接口阀O1、室外风冷换热器3的液流接口连接，所 以使第三节流毛细管J3可以作为从室外空气源和从室内空气源取热，制热水的两种循环 的节流毛细管，而对于从室外空气源可以有两种长度节流毛细管J3和J4，增加了工况适 应性，可避免夏季超高压，冬季又会难以维持高温的情况。

附图5是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例5，再一种双 热源多循环冷暖空调热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，为简化的节流回路。

实施例5即是技术方案V，它的节流机构J为简化的四通路的毛细管节流器，它由第 一、二、三共三个单向阀P1、P2、P3和第一、二、三节流毛细管J1、J2、J3共三段毛细 管构成；其连接方式是：第三节流毛细管J3的进口为制热水用的节流器的进口，第三节 流毛细管J3的出口与第二、三单向阀P2、P3的进口连接；第二单向阀P2的出口和第一 节流毛细管J1的进口与室外机第一接口阀O1连接，其共同接口为制暖气用的节流器的进 口；第二节流毛细管J2在制暖气用时的出口和第三单向阀的出口与第一单向阀P1的进口 的并接端与室外风冷换热器3的液流接口连接，为制冷用的节流器的进口；第一单向阀 P1的出口、第二节流毛细管的进口和第一节流毛细管在制暖气用时的出口，即制冷用时 为进口共连接。与技术方案III和IV相比，省去了一个三通阀24和第四节流毛细管J4，结 构十分简单，运行也可靠，缺点是当冬天水温需要55℃高温时，在50℃起有少量制冷剂 串流到室内机换热器去，制热水效率略有降低。但实际使用中没有多少影响，因为制热水 的时间很短，50升水箱每分钟可升温1℃，大量时间还是用于制暖气。这种方案做家用的 冷暖空调热水三用机是适用的。冬季当水箱水温在55℃，并连续加热，可以满足50℃淋 浴需求。

附图6是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例6，又一种单 空气源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图，三通阀24和节流毛细管的旁通管 除霜法。

附图6所示的单空气源热泵热水器与附图1所示的区别在于，室外机O内取消了四 通阀2，而在节流毛细管前增加一个三通阀24和节流毛细管的旁通管；其改动的连接处 是：压缩机1的排气管与室外机的气流接口阀Oa连接，室外机的液流接口阀Ob与三通 阀24的进口连接，三通阀24的常通出口与节流毛细管J的进口连接，三通阀24的常闭 出口与旁通管L3连接；旁通管L3和节流毛细管J的出口与室外风冷换热器3的液流接口 连接，室外风冷换热器3的气流接口与储液罐7的进口连接，储液罐7的出口与压缩机1 的进口连接；所述的三通阀24是有电磁辅阀的气动三通阀，类似于四通阀的结构；其电 磁辅阀24a的公共高压进气管用连接管L1连接到压缩机排气管上，电磁辅阀的低压进气 管用连接管L2连接到压缩机吸气管上；系统再用两根连接管，分别把室外机的液流接口 阀Ob与水冷凝结换热器8的制冷剂进口管15，室外机的气流接口阀Oa与水冷凝结换热 器8的制冷剂出口管16连接起来，所构成的回路内灌注制冷剂；

制冷剂回路组织两种循环：热泵制热水循环，除霜循环；

热泵制热水循环的流程是：压缩机1→水冷凝结换热器8→三通阀24的常通通路→节 流毛细管J→室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机；控制方式：压缩机通电运转，三通 阀24的线圈无电，当水温传感器13测到的温度低于设定值时，起动压缩机；高于设定值 时，切断压缩机电源；

除霜循环的流程是：压缩机1→水冷凝结换热器8→三通阀24的常闭通路→旁通管 L3→室外风冷换热器3→储液罐7→压缩机；控制方式：当室外风冷换热器的温度传感器 21低于除霜设定温度下限值时，电路控制器使三通阀24的线圈通电、压缩机继续有电； 当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限值时，系统重新回复到热泵 制热水循环模态，即使压缩机1、室外机风扇4有电、三通阀24的线圈断电；

由于采用节流旁路除霜法，避免了制冷剂反向流动时的冲击。

附图7是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例7，再一种单 空气源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。特点：有双节流毛细管回路，仍用 四通阀除霜。

附图7所示的带导流套筒换热器储水箱的单空气源热泵热水器的附图7所示的区别在 于：把节流器J改为由一个液流三通阀24和第一节流毛细管J1和第二节流毛细管J2组 成；液流三通阀24的进口与室外机液流接口阀Ob连接，再经连接管与水冷凝结换热器8 的螺旋管下端口连接；液流三通阀24的两个常通和常闭的出口分别与第一、第二节流毛 细管J1、J2连接，第一、第二节流毛细管J1、J2的出口并接后与室外风冷换热器的液流 接口连接；双毛细管的热泵热水器可以组织两种不同毛细管长度的循环，天气较热，例如 20℃以上时，选用短毛细管；较冷时选用长的毛细管。这么做，可克服夏季因毛细管流量 不足造成高压超压和冬季又因毛细管流量过多使高压不足，水温达不到设计要求的毛病。

在制冷剂回路上所设的四通阀2是化霜用的，其工作原理同实施例1。

带除霜功能单热源双循环热泵热水器扩大了使用范围，可以提高设备平均COP值，但 是它只从单一热源的吸热，特别是利用室外空气热源的热泵在夏季不能利用其制冷，能量 综合利用不够。因此，有必要推广双热源热泵热水器。

附图8是本发明带导流套筒换热器储水箱的空气源热泵热水器的实施例8，又一种双 热源热泵热水器的主要部件、连接关系原理示意图。特点：结构简化，有同时使用两热源 吸热的功能。

附图8所示的双热源热泵热水器与附图2所示的区别点在于：取消了四通阀24，把 两根毛细管合并为1根。其节流器具体连接方式是：节流毛细管J的进口与室外机的第四 接口阀O4连接，节流毛细管J的出口分两路，分别与室外机的第一接口阀O1和室外风冷 换热器的液流接口连接；

系统可组织四种循环：

第一种循环是用室外空气为热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常 通通路→水冷凝结换热器8→节流毛细管J→室外风冷换热器3→四通阀2的低压气常通 通路→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈和第二热源换热器5连带的风扇和水泵处于断 电状态，压缩机、室外机风扇通电运转，；

第二种循环是用第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常通通路 →水冷凝结换热器8→节流毛细管J→第二热源换热器5→单向阀P1→四通阀2(低压气常 通通路)→储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈和室外机风扇处于断电态，压缩机和第二 热源换热器5连带的风扇和水泵也通电运转；

第三种循环是同时用室外空气和第二热源制热水，其流程是，压缩机1→四通阀2的 高压气常通通路→水冷凝结换热器8→节流毛细管J→分两路：第一路流经室外风冷换热 器3；第二路流经第二热源换热器5→单向阀P1；两路会合流经四通阀2(低压气常通通路) →储液罐7→压缩机；四通阀2的线圈处于断电态，压缩机、室外机风扇和第二热源换热 器5连带的风扇6和水泵也通电运转；

第四种循环是化霜用，其流程是，压缩机1→四通阀2的高压气常闭通路→室外风冷 换热器3→节流毛细管J→→水冷凝结换热器8→四通阀2的低压气常闭通路→储液罐7 →压缩机；当室外风冷换热器的温度传感器21低于除霜设定温度下限值时，电路控制器 使压缩机1和四通阀2的线圈都处于通电状态，室外机风扇和第二热源换热器5连带的风 扇6和水泵处于断电状态；当室外风冷换热器的温度传感器21高于除霜设定温度的上限 值时，使四通阀2的线圈都处于断电状态，压缩机保持通电，室外机风扇回复通电状态； 这种设计系统需要较大的储液罐，双热源取热时，制热水功率加大。

本方案的关键点是通过控制热源换热器的风扇的起停，来控制热源换热器工作与否。

附图9是本发明的带导流套筒换热器储水箱的一种结构示意图。

这是一种带有保温层储热水箱9内有螺旋换热管8直立于导流套筒10内形式的带导 流套筒换热器储水箱H；螺旋换热管8有两个卷筒，交叉嵌套；螺旋换热管的进气管15 和出液管16分别穿过水箱侧壁的上部和下部；导流套筒10和螺旋换热管8由支架31固 定于筒内，水箱顶部装有过压力安全阀31，侧壁下部有进水管11、上部有出水管12，出 水管位置高于导流套筒和螺旋换热管；侧壁上部还装有水温传感器13和水温显示设定器 14。

附图10是本发明的带导流套筒换热器储水箱的又一种结构示意图，换热器可拆卸式。

附图10所示的带导流套筒换热器储水箱与附图9的区别在于：螺旋换热管8和导流 套筒10是首先安装在底座法兰板28上，底座法兰板28再用机械连接件和密封垫固定密 封连接在水箱的底板上。