本實用新型涉及熱水工程領域，特別涉及一種加熱系統及熱泵系統。

背景技術：

目前，在賓館、飯店、學校、工廠、洗浴中心等場所由于具有供水量大、供水突變性大的特點，一般都廣泛采用大容量的儲水箱進行供應熱水，以便及時滿足供應要求。在正常用水的情況下，上述場所選配的儲水箱噸位可以滿足熱水的供應，當用戶停止用水時，選配的加熱單元對新進冷水進行加熱，加熱完成的熱水再輸送至儲水箱進行存儲。在正常用水的情況下，大容量的儲水箱可以保證其內部的水溫不低于某一溫度。但是，正是由于上述幾種場所其用水量大的特點，其在某一時間內可能出現用戶用水量特別大的情況，如此，大容量的儲水箱到達某一時刻后首先其無法保證輸出水溫的穩定程度，且其無法保證內部的水溫不低于某一溫度。所以，此時需要通過加熱單元直接對新進冷水進行加熱，將加熱后的熱水直接輸送給用戶進行使用。由于普通單一的流量控制閥其流量控制范圍和流量控制精度都有限制：流量控制范圍較大的流量控制閥，其流量控制精度都較低，單位開度水量變化大，且開度-流量線性度差，在小出水流量情況下難以實現精細調節，出水溫度波動大；流量控制精度較高的流量控制閥，其流量控制范圍都較小，且單位開度水流量變化小，無法滿足新進冷水流量的變化范圍和調節速度。由于用戶側通常為多個用水點，其熱水用量時時變化且用水量變化范圍也大，在單一流量控制閥下，新進冷水的流量無法與加熱單元的功率及時準確進行匹配以使得加熱后的熱水處于穩定的目標溫度，由于精度調節的限制，單一流量控制閥在調節過程中，用戶側使用的熱水溫度會存在一定的波動，甚至會出現忽冷忽熱，導致用戶體驗較差。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型實施例所要解決的技術問題是提供了一種加熱系統及熱泵系統，其能夠有效減小用戶側水溫的波動。

本實用新型實施例的具體技術方案是：

一種加熱系統，所述加熱系統包括：

第一加熱單元，其能夠對水進行加熱；

級聯水箱，其能與第一加熱單元相連通，所述級聯水箱能夠接收并存儲經所述第一加熱單元加熱后的水；

與所述第一加熱單元相連通的流量調節單元，所述流量調節單元包括并聯連接的流量控制閥和步進閥。

優選地，所述流量調節單元至少具有三種狀態：在第一種狀態下，所述流量控制閥處于關閉狀態，所述流量調節單元僅通過所述步進閥調節液體流量；在第二種狀態下，所述流量調節單元通過所述步進閥和所述流量控制閥調節液體流量，在第三種狀態下，所述步進閥處于關閉狀態，所述流量調節單元僅通過所述流量控制閥調節液體流量。

優選地，所述流量控制閥包括能夠進行開度調節的閥門。

優選地，在所述第二種狀態下，通過所述閥門對其自身開度的調節和所述步進閥的調節以達到調節液體流量的目的。

優選地，所述流量控制閥至少包括球閥、節流閥、蝶閥和閘閥其中之一。

優選地，所述流量控制閥為電動閥。

優選地，所述加熱系統還包括與所述級聯水箱和所述第一加熱單元相連通的供水口，所述級聯水箱內設置有溫度傳感器，當所述溫度傳感器測得的溫度滿足預定條件一時，由所述級聯水箱向所述供水口進行供水；當所述溫度傳感器測得的溫度滿足預定條件二時，由所述第一加熱單元向所述供水口進行供水。

優選地，當所述加熱系統滿足預定條件三時，經所述第一加熱單元加熱的水通入所述級聯水箱進行儲存。

優選地，所述級聯水箱的數量為一個，所述級聯水箱包括N個順序連通的水箱，在N個水箱中至少包括分別位于N個水箱的首末端的第一級水箱和第N級水箱；所述級聯水箱的出水口設置于所述第一級水箱，所述第一級水箱能與所述第一加熱單元連通；所述級聯水箱具有設置在所述第N級水箱上的第一入水口和第二入水口，所述第N級水箱的第一入水口能與所述流量調節單元相連通，所述第N級水箱的第二入水口能與水源相連通；其中N為大于1的正整數。

優選地，所述級聯水箱的數量為至少2個，多個所述級聯水箱之間并聯連接，每一個所述級聯水箱包括N個順序連通的水箱，在N個水箱中至少包括分別位于N個水箱的首末端的第一級水箱和第N級水箱；所述級聯水箱的出水口設置于所述第一級水箱，所述第一級水箱能與所述第一加熱單元連通；所述級聯水箱具有設置于所述第N級水箱上的第一入水口和第二入水口，所述第N級水箱的第一入水口能與所述流量調節單元相連通，所述第N級水箱的第二入水口能與水源相連通；其中N為大于1的正整數。

優選地，所述水箱為承壓式水箱。

優選地，所述加熱系統還包括第二加熱單元，所述第二加熱單元具有入水端、第一出水端和第二出水端，所述第二加熱單元入水端與所述第一加熱單元連通，所述第二加熱單元第一出水端能與所述級聯水箱連通，所述第二加熱單元第二出水端能與所述流量調節單元連通。

優選地，所述第二加熱單元包括儲水箱以及設置在所述儲水箱內的電加熱棒。

優選地，所述第二加熱單元為容積式燃氣熱水器。

優選地，所述加熱系統還包括與所述第一加熱單元相連通的水泵單元，所述水泵單元包括并聯連接的第一水泵和第二水泵。

優選地，所述第一水泵和所述第二水泵為變頻水泵。

一種熱泵系統，所述熱泵系統包括上述任一的所述加熱系統，所述第一加熱單元為熱交換裝置，所述熱交換裝置具有能通入待加熱液體的第一通道和能通入制冷劑的第二通道，以使待加熱液體與制冷劑進行熱交換。

優選地，所述第一加熱單元具有入口端和出口端，所述第一加熱單元的入口端為所述第一通道的一端，所述第一加熱單元的出口端為所述第一通道的另一端。

本實用新型的技術方案具有以下顯著有益效果：

1、當用戶側需要供水時，級聯水箱內的存儲的熱水先向用戶側進行供水。當級聯水箱內的熱水被用戶側消耗到預設值后，啟動第一加熱單元對水加熱后直接進行供水。通過級聯水箱和第一加熱單元供水的配合使用，可以有效保證用戶側出水溫度的穩定性。

2、當由第一加熱單元對水加熱后直接供水時，由于進水時通過并聯的流量控制閥和步進閥結合同時對新進冷水進行控制，如此，不但可以對新進冷水有一個較大的流量控制范圍，而且還可以在流量控制范圍大的前提下保持一個較高的流量控制精度。這樣以后，流量調節單元可以及時且準確的控制新進冷水，以使新進冷水的流量與第一加熱單元的功率相匹配，使得輸出水的溫度快速趨近于出水的目標溫度，進而達到穩定的出水溫度。

3、本加熱系統中使用了并聯連接的第一水泵和第二水泵，當通過第一加熱單元的水流量小于預設值時，使用第一水泵；當通過第一加熱單元的水流量大于預設值時，使用第一水泵和第二水泵。這樣以后可以有效減小水泵開閉或調整功率時造成管內水流的大幅度不穩定，且可以提高水泵的調節精度，最終可以減小用戶側水溫出現波動的程度。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本實用新型的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。

圖1為本實用新型實施例中加熱系統的結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例中具有第二加熱單元的加熱系統的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例中具有多個并聯的加熱機組的加熱系統的結構示意圖。

以上附圖的附圖標記：1、第一加熱單元；2、級聯水箱；21、第一級水箱；22、第N級水箱；23、溫度傳感器；3、流量調節單元；31、流量控制閥；32、步進閥；4、供水口；5、第二加熱單元；51、入水端；52、第一出水端；53、第二出水端；54、儲水箱；55、電加熱棒；6、水泵單元；61、第一水泵；62、第二水泵；7、水源。

具體實施方式

結合附圖和本實用新型具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節。但是，在此描述的本實用新型的具體實施方式，僅用于解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導下，技術人員可以構想基于本實用新型的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本實用新型的范圍。

圖1為本實用新型實施例中加熱系統的結構示意圖，如圖1所示，本申請提出了一種加熱系統，加熱裝置包括：第一加熱單元1，其能夠對水進行加熱；級聯水箱2，其能與第一加熱單元1相連通，級聯水箱2能夠接收并存儲經第一加熱單元1加熱后的水；與第一加熱單元1相連通的流量調節單元3，流量調節單元3包括并聯連接的流量控制閥31和步進閥32。在上述加熱系統中，流量調節單元3至少具有三種狀態：在第一種狀態下，流量控制閥31處于關閉狀態，流量調節單元3僅通過步進閥32調節液體流量；在第二種狀態下，流量調節單元3通過步進閥32和流量控制閥31調節液體流量，在第三種狀態下，步進閥32處于關閉狀態，流量調節單元3僅通過流量控制閥31調節液體流量。

通過第一加熱單元1將新進冷水進行加熱，加熱至滿足要求的溫度后將熱水輸送至級聯水箱2進行存儲。當用戶側需要供水時，級聯水箱內的存儲的熱水先向用戶側進行供水。當級聯水箱內的熱水杯用戶側消耗到預設值后，啟動第一加熱單元對水加熱后直接進行供水。通過級聯水箱和第一加熱單元供水的配合使用，可以有效保證用戶側出水溫度的穩定性。

當由第一加熱單元1對水加熱后直接進行供水時，由于進水時通過并聯的流量控制閥31和步進閥32結合同時對新進冷水進行控制，如此，不但可以對新進冷水有一個較大的流量控制范圍，而且還可以在流量控制范圍大的前提下保持一個較高的流量控制精度。這樣以后，流量調節單元3可以及時且準確的控制新進冷水，以使新進冷水的流量與第一加熱單元1的功率相匹配，使得輸出水的溫度快速趨近于出水的目標溫度，進而達到穩定的溫度。

為了進一步了解本加熱系統，下面將對本實用新型實施例中加熱系統做進一步解釋和說明。第一加熱單元1用于對新進冷水進行加熱，凡是能對水進行加熱的裝置均滿足該第一加熱單元1的要求，具體而言第一加熱單元1可以是電加熱裝置，例如電熱水器，也可以是熱泵裝置、燃氣熱水裝置等。

能與第一加熱單元1相連通的級聯水箱2，級聯水箱2能夠接收并存儲經第一加熱單元1加熱后的水。加熱系統還包括與級聯水箱2和第一加熱單元1相連通的供水口4，級聯水箱2內設置有溫度傳感器23，當溫度傳感器23測得的溫度滿足預定條件一時，由級聯水箱2向供水口4進行供水；當溫度傳感器23測得的溫度滿足預定條件二時，由第一加熱單元1向供水口4進行供水。當加熱系統滿足預定條件三時，經第一加熱單元1加熱的水通入級聯水箱2進行儲存。

在一個實施方式中，級聯水箱2的數量為一個，級聯水箱2包括N個順序連通的水箱，在N個水箱中至少包括分別位于N個水箱的首末端的第一級水箱21和第N級水箱22；級聯水箱2的出水口設置于第一級水箱21，第一級水箱21能與第一加熱單元1連通；級聯水箱2具有設置在第N級水箱22上的第一入水口和第二入水口，第N級水箱22的第一入水口能與流量調節單元3相連通，第N級水箱22的第二入水口能與水源7相連通；其中N為大于1的正整數。該級聯水箱2中的水箱為承壓式水箱。當用戶側用水時，溫度傳感器23測得的溫度滿足預定條件一時，由級聯水箱2向供水口4進行供水。級聯水箱2中第一級水箱21中的水先流向供水口4(用戶側)，級聯水箱2中第2級水箱中的熱水補充至第一級水箱21中，第2級水箱中的熱水如此類推。同時，供水口還與級聯水箱2的第N級水箱22相連通，流向供水口4的水如果未被完全使用可以回流至第N級水箱22中。由于級聯水箱2都是承壓式水箱組成，水源7與第N級水箱22的第二入水口連通，水源7中的冷水流入第N級水箱22以補充級聯水箱2中的水，流入級聯水箱2中的冷水暫時不會影響級聯水箱2中第一級水箱21上出水口的出水溫度。通過上述方式，在一段時間內可以保持用戶側的用水溫度的穩定性。當溫度傳感器23測得的溫度滿足預定條件二時，即級聯水箱2內的熱水被用戶側消耗至預定值后，級聯水箱2中的溫度無法滿足要求，啟動第一加熱單元1對水加熱后向供水口4(用戶側)進行供水。通過級聯水箱和第一加熱單元供水的配合使用，進而有效保證用戶側出水溫度的穩定性。

在級聯水箱2中使用的水箱可以是標準模塊化的小水箱，其在出廠時即完成了整體發泡，具有較好的保溫性能。整個級聯水箱2相比較于大的一個承壓水箱而言，大的承壓水箱在工廠、旅館、酒店安裝時往往是在需要的安裝工程現場發泡制作保溫層，現場實施下工藝難以符合標準，保溫性能較差。準模塊化的小水箱還可以按照具體工程需要熱水的多少，靈活增減水箱數量，并且不會影響到整體的自動化控制。其次，標準模塊化的小水箱對于安裝場地更加靈活，由于占地面積小，可以通過不同位置放置再連接起來以安裝在大水箱無法安裝的狹窄位置，如此可以具有一個更好的市場應用度。

在另一個實施方式中，級聯水箱2的數量為至少2個，多個級聯水箱2之間并聯連接，每一個級聯水箱2包括N個順序連通的水箱，在N個水箱中至少包括分別位于N個水箱的首末端的第一級水箱21和第N級水箱22；級聯水箱2的出水口設置于第一級水箱21，第一級水箱21能與第一加熱單元1連通；級聯水箱2具有設置于第N級水箱22上的第一入水口和第二入水口，第N級水箱22的第一入水口能與流量調節單元3相連通，第N級水箱22的第二入水口能與水源7相連通；其中N為大于1的正整數。上述水箱均可以為承壓式水箱。通過上述方式，可以根據熱水使用場所的不同季節、營業淡旺季，由自動化控制只對其中幾個級聯水箱2進行儲備熱水，避免對全部的級聯水箱2儲備熱水而造成不必要的浪費。

流量調節單元3與第一加熱單元1相連通，其可以設置在第一加熱單元1的進水端，也可以設置在第一加熱單元1的出水端。流量調節單元3包括并聯連接的流量控制閥31和步進閥32。流量控制閥31可以包括能夠進行開度調節的閥門，閥門通過開度的調節以實現對流量大小的控制。例如，流量控制閥31可以是球閥、節流閥、蝶閥和閘閥等。為了便于自動化控制，上述流量控制閥31均可以是電動閥。流量調節單元3至少具有三種狀態，在第一種狀態下，流量控制閥31處于關閉狀態，流量調節單元3僅通過步進閥32調節液體流量。當通過第一加熱單元1直接給用戶側進行供水時，該狀態下，用戶側的用水量較小且不穩定，通過步進閥32調節可以達到對液體小流量調節的目的，同時還可以根據用戶側用水量不穩定的變化進行細微的微量調節，如此使得最終經過第一加熱單元1加熱的水的溫度較為穩定或整個調節過程水溫變化程度平緩直至達到目標出水溫度，不會出現忽冷忽熱的情況，如此可以提高用戶的舒適度。在第二種狀態下，流量調節單元3通過步進閥32和流量控制閥31調節液體流量。在該狀態下，用戶側的用水量較大且可能會發生不穩定變化，由于流量控制精度高的步進閥32的流量控制范圍較小，此時通過調整流量控制閥31的開度來滿足用水量大的情況。當用水量發生較大變化時，通過調整流量控制閥31來初步調節大的用水量變化，當然，第一加熱單元1的加熱功率也會隨之響應變化，以滿足對水的加熱要求使得出水溫度達到要求。由于流量控制閥31調節精度低，其只能將流量調節到大致與第一加熱單元1加熱功率相差不多的程度，此時再通過步進閥32做進一步流量調節，由于步進閥32的流量控制精度高，且步進閥32與流量控制閥31并聯連接，步進閥32能夠將經過流量調節單元3的新進冷水的流量精確調節至與第一加熱單元1的加熱功率相匹配的程度使得最終出水的溫度快速達到與目標溫度相同。同時在用水量發生小變化的情況下，步進閥32可以直接進行微調，如此使得最終的出水溫度相對穩定。在第三種狀態下，步進閥32處于關閉狀態，流量調節單元3僅通過流量控制閥31調節液體流量。當加熱系統滿足預定條件三時，經第一加熱單元1加熱的水通入級聯水箱2進行儲存。也就是說，當級聯水箱2中的水的溫度不滿足要求且用戶側不在用水時，由于級聯水箱2的最后一級水箱與流量調節單元3相連通，將級聯水箱2內的水通過流量調節單元3以及第一加熱單元1以進行加熱，加熱后的水再通入級聯水箱2的第一級水箱21，如此循環直至整個級聯水箱2中的水的溫度滿足要求。

其次，當加熱系統中的步進閥32處于失效情況下，可以將步進閥32的流量大小折算為流量控制閥31的經驗開度，并使用電動的流量控制閥31進行控制，這樣，加熱系統仍可以繼續使用。

在一個優選的實施方式中，圖2為本實用新型實施例中具有第二加熱單元5的加熱系統的結構示意圖，如圖2所示，加熱系統還可以包括第二加熱單元5，第二加熱單元5具有入水端51、第一出水端52和第二出水端53，第二加熱單元5入水端51與第一加熱單元1連通，第二加熱單元5第一出水端52能與級聯水箱2連通，第二加熱單元5第二出水端53能與流量調節單元3連通。具體而言，第二加熱單元5可以包括儲水箱54以及設置在儲水箱54內的電加熱棒55。當然的，第二加熱單元5的形式和種類不限制于上述方式，其還可以是容積式燃氣熱水器等，凡是具有能夠對水具有一定的存儲量且能夠對存儲的水進行加熱的裝置均滿足第二加熱單元5的要求。在該方式中，第二加熱單元5能夠存儲一定量的熱水，且根據實際情況能夠對該部分熱水進行再加熱。第一加熱單元1中加熱后的熱水先流入第二加熱單元5中的底部進行混合，而第二加熱單元5中上部的水流出供給用戶側使用，如此，當用戶側的用水量發生變化時，第一加熱單元1加熱功率不能及時響應，或響應后出水溫度仍然有一定的滯后，無法立刻加熱至目標溫度，此時，第一加熱單元1中未達到目標溫度的熱水不會立刻輸送至用戶側，而是流入第二加熱單元5與第二加熱單元5底部的熱水相混合，第二加熱單元5上部滿足目標溫度的水會先流出供給用戶側，第二加熱單元5啟到了緩沖的作用，大大減小了用戶側出水溫度的波動性，這樣可以有效提高用戶的舒服性。

由于熱泵的能效系數隨著入水端水溫和環境溫度下降而降低。在上述過程中，若第一加熱單元1(如熱泵)加熱流出的水不僅可以滿足水溫的要求還具有較高的能效系數時，則可以不開啟第二加熱單元5，即僅僅使用第一加熱單元1進行加熱。當第一加熱單元1(如熱泵)加熱流出的水可以滿足水溫要求，但是由于其入水端水溫和環境溫度特別低，導致第一加熱單元1的能效系數特別低時，則可以開啟第二加熱單元5，即同時采用第一加熱單元1和第二加熱單元5進行加熱。通過第二加熱單元5對冷水進行加熱，以減少第一加熱單元1對冷水的加熱程度，從而在達到冷水加熱目標的情況下，提高對水進行加熱的經濟性。在另一種情況下，當第一加熱單元1加熱流出的水不能滿足要求時，也可以開啟第一加熱單元1和第二加熱單元5進行加熱。當第一加熱單元1(如熱泵)出現結霜現象時，可以使得第一加熱單元1和第二加熱單元5形成循環加熱，并開啟第二加熱單元5，從而將第二加熱單元5加熱后的水通入第一加熱單元1(熱泵)中以進行除霜，除霜后的水再進入第二加熱單元5。

在一個優選的實施方式中，加熱系統還包括與第一加熱單元1相連通的水泵單元6，水泵單元6包括并聯連接的第一水泵61和第二水泵62。第一水泵61和第二水泵62可以為變頻水泵。在本實施方式中，第一水泵61和第二水泵62并聯設置，而不是直接使用一個第一水泵61加第二水泵62兩者功率之和的大功率水泵，雖然一個大功率的變頻水泵可以實現輸出功率的調節，但是其調節精度低，且在其開閉時會造成管內水流的大幅度不穩定。當通過第一加熱單元1的水流量小于預設值時，使用第一水泵；當通過第一加熱單元1的水流量大于預設值時，使用第一水泵和第二水泵。這樣在相對較小流量下通過一個較小功率的水泵可以保持一個較好的調節精度，且減小了水泵開閉時對管線造成水流不穩定的程度。當水流量大于預設值時，再開啟兩個水泵以滿足水流量的要求。通過上述方式，可以有效減小用戶側水溫出現波動的程度。

在一個優選的實施方式中，圖3為本實用新型實施例中具有多個并聯的加熱機組的加熱系統的結構示意圖，如圖3所示，加熱系統可以包括多個第一加熱單元1和流量調節單元3，一個加熱單元和一個與加熱單元相連接的流量調節單元3組成一個加熱機組，多個加熱機組之間并聯連接，每個加熱機組的進水端與級聯水箱2的第N級水箱22相連通，和/或者加熱機組的進水端與第二加熱單元5相連通。加熱機組的出水端與級聯水箱2的第1級水箱相連通，和/或者加熱機組的出水端與第二加熱單元5相連通。由于本加熱系統可以適用于供水量大的公共場所，在級聯水箱2中的水用到一定程度無法滿足要求時而切換成由第一加熱單元1直接加熱供水下時，多個加熱機組可以有效保證在瞬時大流量用水下對新進冷水的加熱程度，而且加熱系統會根據用水量的程度開閉加熱機組運行的數量，避免所有加熱機組開啟而寶成不必要的浪費。

在本申請中還提出了一種熱泵系統，該熱泵系統包括上述任一的加熱系統，也就是說，第一加熱單元1為熱泵系統的熱交換裝置，熱交換裝置具有能通入待加熱液體的第一通道和能通入制冷劑的第二通道，以使待加熱液體與制冷劑進行熱交換。在熱泵系統中，第一加熱單元1(熱交換裝置)具有入口端和出口端，第一加熱單元1的入口端為第一通道的一端，第一加熱單元1的出口端為第一通道的另一端。熱泵系統可以采用第一加熱單元1的直熱以及通過整個系統循環的加熱模式，其能效更高。本熱泵系統也可以采用多臺直熱式加熱機組搭配多種功率的第二加熱單元5，由其中一臺加熱機組作為主機，同時控制第二加熱單元5加熱，并協調其他加熱機組的加熱以控制最終出水溫度，這樣可以有效保證整個熱泵系統經濟并可靠的運行，同時還可以保證在各種情況下最終出水溫度的穩定，避免出水溫度發生波動而影響用戶體驗的舒適性。

在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。