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一种冷热联供二氧化碳热泵热水器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冷热联供二氧化碳热泵热水器。本发明包括安装在室内的机组以及水箱，所述机组包括风机以及二氧化碳制冷剂循环回路，所述二氧化碳制冷剂循环回路由依次连接的压缩机、气体冷却器、膨胀阀以及蒸发器构成，所述风机向所述蒸发器提供空气热源，所述水箱内的水流经所述气体冷却器水侧实现加热；所述风机出口与第一排风管道或第二排风管道连通，所述第一排风管道的出口位于室内，所述第二排风管道的出口位于室外。由于本发明整机均位于室内，冬季室内温度高于室外温度，可有效防止二氧化碳热水器的蒸发器结霜；夏季，可将蒸发器的冷量输回室内，实现冷风和热水的冷热联供。

Description

一种冷热联供二氧化碳热泵热水器
技术领域
本发明属于热水器领域，具体是涉及一种冷热联供二氧化碳热泵热水器。
背景技术
随着人们生活水平的提高和科技的发展，热水器已经作为一种常用家电进入各个家庭。目前市场上常用的热水器种类有：电热水器、燃气热水器以及太阳能热水器。其中：电热水器和燃气热水器功耗大，电热水器还存在很多不安全因素，燃气热水器对环境影响又较大；太阳能热水器受天气影响大，有时不能保证热水的正常供应。近年来，空气源热泵热水器技术发展较快，并逐步进入市场应用。空气源热泵热水器利用传热工质把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能以此来加热水温。它具有高效节能的特点，制造相同的热水量，消耗费用的成本仅为电热水器的1/4、燃气热水器的1/3，比电辅助太阳能热水器利用能效高。二氧化碳是一种不破坏大气臭氧层(ODP＝0)且对全球气候变暖指数影响很小(GWP＝1)的天然环保制冷剂。同时，二氧化碳在热泵循环还具有优良的节能性能。二氧化碳热泵热水器将有效解决空调冷热源面临的资源与环境的压力,应用前景良好。然而，与电热水器、燃气热水器和太阳能热泵热水器相比，二氧化碳热泵热水器系统存在冬季蒸发器结霜的问题和夏季冷量浪费的问题，亟需解决。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种冷热联供二氧化碳热泵热水器，该热水器不仅能避免冬季蒸发器结霜又能在夏季对冷量进行回收利用。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种冷热联供二氧化碳热泵热水器，包括安装在室内的机组以及水箱，所述机组包括风机以及二氧化碳制冷剂循环回路，所述二氧化碳制冷剂循环回路由依次连接的压缩机、气体冷却器、膨胀阀以及蒸发器构成，所述风机向所述蒸发器提供空气热源，所述水箱内的水流经所述气体冷却器水侧实现加热；所述风机出口与第一排风管道或第二排风管道连通，所述第一排风管道的出口位于室内，所述第二排风管道的出口位于室外。
进一步，所述第一排风管道上安装有第一风阀，所述第二排风管道上安装有第二风阀。
进一步，所述压缩机采用卧式压缩机，所述气体冷却器采用套管式气体冷却器，所述膨胀阀采用电子膨胀阀，所述蒸发器采用翅片管式风冷蒸发器，所述风机采用离心式风机。
进一步，所述水箱上设有冷水出口以及热水进口，所述冷水出口与所述气体冷却器的水侧进口连通，所述热水进口与所述气体冷却器的水侧出口连通。
进一步，该热水器还包括控制单元以及安装在室外的温度传感器，当所述温度传感器检测到室外温度高于冬夏季切换值时所述控制单元控制所述第一风阀开启、第二风阀关闭，当所述温度传感器检测到室外温度低于冬夏季切换值时所述控制单元控制所述第一风阀关闭、第二风阀开启。
进一步，所述蒸发器的翅片管管路采用L形布置。
进一步，所述风机以及二氧化碳制冷剂循环回路集成安装在壳体内。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明二氧化碳制冷剂循环回路在工作时：二氧化碳制冷剂经过压缩机的压缩后，形成高温高压二氧化碳并进入气体冷却器的制冷剂侧管道中，在气体冷却器中与水换热，在加热水的同时被冷却降温，从气体冷却器出来后经过膨胀阀节流降压，然后进入蒸发器中，在风机的作用下与空气进行换热，蒸发吸热后从蒸发器的出口返回压缩机的吸气口，进入下一个压缩热泵循环。
而本发明所述水箱内的水流经所述气体冷却器内水侧与气体冷却器内制冷剂完成热交换后，水温得到升高，因此本发明可以不断向外界供应热水。
本发明在冬季运行时，室内温度一般不低于10℃，所述风机出口与第二排风管道连通，风机从室内吸入温度较高的空气，经蒸发器冷却后通过第二排风管道排出室外，由于蒸发器的进风温度较高，可以有效防止蒸发器的结霜；在夏季运行时，二氧化碳热泵热水器的蒸发温度通常在10-20℃之间，对应的蒸发器出风温度约为20-30度之间，适宜用于室内降温，所述风机出口与第一排风管道连通，风机从室内吸入温度较高的空气，经蒸发器冷却后通过第一排风管道返回室内，实现室内空气的降温。
由于本发明整机均位于室内，冬季室内温度高于室外温度，可有效防止二氧化碳热水器的蒸发器结霜；夏季，可将蒸发器的冷量输回室内，实现冷风和热水的冷热联供。
(2)本发明通过室外温度传感器测得室外温度，并在控制电路中预设冬夏季切换值(该值可修改)，当室外温度低于冬夏季切换值时控制回路开启第二风阀并关闭第一风阀，风机从室内吸入较高温度的空气并将经蒸发器降温后的冷风吹往室外，可有效解决热泵热水器在冬季运行时蒸发器结霜问题；当室外温度高于冬夏季切换值时控制回路关闭第二风阀并开启第一风阀，风机从室内吸入空气并经蒸发器将室内高温的空气进行冷却并输送回室内，实现冷风和热水的冷热联供，本发明易于控制。
(3)本发明整机可以采用吊装方式安装在房间吊顶上，其中：为了满足吊装的高度要求，该热水器的压缩机采用卧式二氧化碳压缩机；气体冷却器采用套管式气体冷却器；膨胀阀采用电子膨胀阀；蒸发器采用翅片管式风冷蒸发器，所述蒸发器的换热管长度较长时可采用L型布置；由于普通轴流式的风机高度较高，因此本发明采用的风机为高度较低的离心式风机。本发明中所述机组与水箱整体采用吊装的形式放置于房间吊顶上，在实现室内安装的同时布置紧凑，大幅减小了二氧化碳热泵热水器占用的空间。
本发明所述风机、压缩机、气体冷却器、膨胀阀以及蒸发器集成安装在壳体内构成机组整体，便于安装且节约空间，利于市场应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图中标记的含义如下：
1-压缩机 2-气体冷却器 3-膨胀阀 4-蒸发器
5-风机 5.1-第一风阀 5.2-第二风阀 6-水箱
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
如图1所示，本发明包括安装在室内的机组以及水箱6，所述机组包括风机5以及二氧化碳制冷剂循环回路，所述二氧化碳制冷剂循环回路由依次连接的压缩机1、气体冷却器2、膨胀阀3以及蒸发器4构成，所述风机5向所述蒸发器4提供空气热源，所述水箱6向所述气体冷却器2提供冷源；所述风机5出口与第一排风管道或第二排风管道连通，所述第一排风管道的出口位于室内，所述第二排风管道的出口位于室外。
所述第一排风管道上安装有第一风阀5.1，所述第二排风管道上安装有第二风阀5.2。
所述水箱6上设有冷水出口以及热水进口，所述冷水出口与所述气体冷却器2的水侧进口连通，所述热水进口与所述气体冷却器2的水侧出口连通。
本发明二氧化碳制冷剂循环回路在工作时：二氧化碳制冷剂经过压缩机1的压缩后，形成高温高压二氧化碳并进入气体冷却器2的制冷剂侧管道中，在气体冷却器2中与水换热，在加热水的同时被冷却降温，从气体冷却器2出来后经过膨胀阀3节流降压，然后进入蒸发器4中，在风机5的作用下与空气进行换热，蒸发吸热后从蒸发器4的出口返回压缩机1的吸气口，进入下一个压缩热泵循环。
而本发明所述水箱6内的水流经所述气体冷却器2内水侧与气体冷却器2内制冷剂完成热交换后，水温得到升高，因此本发明可以不断向外界供应热水。
本发明在冬季运行时，所述风机5出口与第二排风管道连通，风机5从室内吸入温度较高的空气，经蒸发器4冷却后通过第二排风管道排出室外，由于蒸发器4的进风温度较高，可以有效防止蒸发器4的结霜；在夏季运行时，所述风机5出口与第一排风管道连通，风机5从室内吸入温度较高的空气，经蒸发器4冷却后通过第一排风管道返回室内，实现室内空气的降温。
由于本发明整机均位于室内，冬季室内温度高于室外温度，可有效防止二氧化碳热水器的蒸发器4结霜；夏季，可将蒸发器4的冷量输回室内，实现冷风和热水的冷热联供。
该热水器还包括控制单元以及安装在室外的温度传感器7，当所述温度传感器7检测到室外温度高于冬夏季切换值时所述控制电路控制所述第一风阀5.1开启、第二风阀5.2关闭，当所述温度传感器7检测到室外温度低于冬夏季切换值时所述控制单元控制所述第一风阀5.1关闭、第二风阀5.2开启。即本发明通过室外温度传感器7测得室外温度，并在控制电路中预设冬夏季切换值(该值可修改)，当室外温度低于冬夏季切换值时控制回路开启第二风阀5.2并关闭第一风阀5.1，风机5从室内吸入较高温度的空气并将经蒸发器4降温后的冷风吹往室外，可有效解决热泵热水器在冬季运行时蒸发器结霜问题；当室外温度高于冬夏季切换值时控制回路关闭第二风阀5.2并开启第一风阀5.1，风机5从室内吸入空气并经蒸发器4将室内高温的空气进行冷却并输送回室内，实现冷风和热水的冷热联供，本发明易于控制。
本发明整机可以采用吊装方式安装在房间吊顶上，其中：为了满足吊装的高度要求，该热水器的压缩机1采用卧式二氧化碳压缩机；气体冷却器2采用套管式气体冷却器；膨胀阀3采用电子膨胀阀；蒸发器4采用翅片管式风冷蒸发器，所述蒸发器4的换热管长度较长时可采用L型布置；由于普通轴流式的风机高度较高，因此本发明采用的风机5为高度较低的离心式风机。本发明中所述机组与水箱整体采用吊装的形式放置于房间吊顶上，在实现室内安装的同时布置紧凑，大幅减小了二氧化碳热泵热水器占用的空间。
本发明所述风机5、压缩机1、气体冷却器2、膨胀阀3以及蒸发器4集成安装在壳体内构成机组整体，便于安装且节约空间，利于市场应用。

Claims (7)

1.一种冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：包括安装在室内的机组以及水箱(6)，所述机组包括风机(5)以及二氧化碳制冷剂循环回路，所述二氧化碳制冷剂循环回路由依次连接的压缩机(1)、气体冷却器(2)、膨胀阀(3)以及蒸发器(4)构成，所述风机(5)向所述蒸发器(4)提供空气热源，所述水箱(6)内的水流经所述气体冷却器(2)水侧实现加热；所述风机(5)出口与第一排风管道或第二排风管道连通，所述第一排风管道的出口位于室内，所述第二排风管道的出口位于室外。
2.如权利要求1所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述第一排风管道上安装有第一风阀(5.1)，所述第二排风管道上安装有第二风阀(5.2)。
3.如权利要求1所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述压缩机(1)采用卧式压缩机，所述气体冷却器(2)采用套管式气体冷却器，所述膨胀阀(3)采用电子膨胀阀，所述蒸发器(4)采用翅片管式风冷蒸发器，所述风机(5)采用离心式风机。
4.如权利要求1所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述水箱(6)上设有冷水出口以及热水进口，所述冷水出口与所述气体冷却器(2)的水侧进口连通，所述热水进口与所述气体冷却器(2)的水侧出口连通。
5.如权利要求2所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：该热水器还包括控制单元以及安装在室外的温度传感器(7)，当所述温度传感器(7)检测到室外温度高于冬夏季切换值时所述控制单元控制所述第一风阀(5.1)开启、第二风阀(5.2)关闭，当所述温度传感器(7)检测到室外温度低于冬夏季切换值时所述控制单元控制所述第一风阀(5.1)关闭、第二风阀(5.2)开启。
6.如权利要求3所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述蒸发器(4)的翅片管管路采用L形布置。
7.如权利要求5所述的冷热联供二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述风机(5)以及二氧化碳制冷剂循环回路集成安装在壳体内。
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