CN101532725A - 热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水器，包括承压水箱、给水回路总管、换热器、热水回路总管、热水供给管，所述承压水箱上沿冷水补入端向热水供给端方向至少两个不同的位置处设有给水回路支管，每条给水回路支管分别通过一个阀门与给水回路总管连接。当承压水箱内的温水低于使用需求温度时，可以控制开启不同的给水回路支管，温水通过换热器进行二次加热后，直接达到使用需求温度，可以继续使用。提高了热水的利用率，并且在使用时能够及时补充有效热水，由此就能够减小承压水箱的容积，使热水储存时的散热减少，节约了使用费用，并带来热泵热水器的安装空间减小，更有利于家庭使用的普及。

Description

热泵热水器

技术领域

本发明涉及一种采取承压水箱储存热水的热泵热水器。

背景技术

热泵热水器是利用热泵技术工作原理进行设计的，现有的热泵热水器的构成原理图如图3所示，包括压缩机、换热器、节流装置、蒸发器、承压水箱、水泵、给水回路总管、热水回路总管、冷水补入管、热水供给管，使用前热水器将水加热的工作原理如下：

热泵系统工作原理：冷媒在图3右端所示的封闭热泵系统中循环。压缩机排出的高温高压气体，进入换热器散热(与水进行热交换，使水升温)冷凝成为中温高压液体，经节流装置节流后成为低温低压液体，进入蒸发器吸收热源(如：水、空气等)中的热量进行蒸发，成为低温低压气体，被吸入压缩机通过压缩做功成为高温高压气体，如此往复循环实现在蒸发器中吸热、在换热器中放热。

水路系统工作原理：水流在图3左端所示的封闭水路系统中循环。在热泵热水器中，热泵系统的换热器就是冷媒与水的热交换器。承压水箱中的低温水通过水泵运行经给水回路总管进入换热器吸收冷媒放出的热量，经热水回路总管回到承压水箱中，如此循环反复，使水温逐渐提高，并最终达到设定温度后，热泵系统和水路系统停止运行。

当承压水箱中的热水通过热水供给管放出使用时，同时冷水因冷水补入管网压力作用从冷水补入管进入水箱，冷水进入承压水箱后将会与热水混合，导致承压水箱的水温降低，随着热水放出量和冷水补给量的增多，当承压水箱水温低于一定值时，热泵系统和水泵又将启动运行，给水加热。

从现有的热泵热水器可以看出它存在以下的问题：

1.承压水箱热水利用率低：承压水箱水温达到设定温度后，热泵热水器处于停机状态，当开始使用热水时，热水从热水供给管输出，冷水同时从冷水补入管进入承压水箱并与热水混合，使承压水箱的水温逐渐下降，当水温降到使用所需温度以下时，则无法继续使用，但此时承压水箱中的水温仍然高出冷水补入管的冷水温度很多，还存有大量的热量，致使承压水箱所储的热水不能充分利用，热水利用率很低。

2.承压水箱越大、散热越多，使用成本增加：因为承压水箱中的热水利用率低，所以为满足热水的使用，承压水箱容积较大。在热水不使用处于储存状态的时候，承压水箱虽然有保温层，但仍然不可避免热量的损失，且承压水箱与空气接触的面积越大，单位时间的热量损耗越多，机器用于保温工作的时间越长，所消耗的电能增加，带来使用费用的增加。

3.机器安装占用的空间大：承压水箱体积越大，所占用的安装空间就越大，不利于家庭使用的普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高承压水箱的热水利用率、承压水箱容积较小、减少热量损耗的热泵热水器。

本发明提供的这种热泵热水器，包括承压水箱、给水回路总管、换热器、热水回路总管、热水供给管，所述承压水箱上沿冷水补入端向热水供给端方向至少两个不同的位置处各设有给水回路支管，每条给水回路支管分别通过一个阀门与给水回路总管连接。

所述给水回路总管上连有一个调节水流量大小的调节阀，在热水回路总管上装有热水回路温度传感器，该传感器把采集到的换热器输出水温信号传给用于控制调节阀的控制器

本发明由于在承压水箱沿冷水补入端向热水供给端方向不同位置处增设了给水回路支管，并且每条支管能分别通过各自的阀门与给水回路总管连通，给水回路总管再通过调节阀与换热器连接，当承压水箱内的温水低于使用需求温度时，可以开启不同的给水回路支管将承压水箱中的温水输入换热器进行二次加热，迅速达到使用需求温度而能继续使用。如此既提高了储存热水的利用率，又补充了新的热量，因而能减小承压水箱的容积，进而使热水储存时的散热减少，并减小安装空间，有利于家庭使用的普及。

附图说明

图1为本发明的热泵热水器的工作原理示意图。

图2为本发明热水工作流程示意图。

图3为现有的热泵热水器的工作原理示意图。

具体实施方式

从图1可以看出，本发明仍包括承压水箱1、给水回路总管5、换热器8、热水回路总管10、热水供给管12、冷水补入管13，还包括给水回路支管3、调节阀7、给水回路温度传感器2、热水回路温度传感器9、控制器11，其中给水回路支管3至少有两条，本实施方式为立式水箱热泵热水器，采用了三条给水回路支管：下给水回路支管3-1、中给水回路支管3-2、上给水回路支管3-3，这三个给水回路支管分别对应布置在承压水箱1沿冷水补入端向热水供给端方向的三个不同位置，并且每个给水回路支管3上都分别装有一个阀门4，调节阀7安装在给水回路总管5上用于调节换热器8进水的流量大小。给水回路温度传感器2是用来检测承压水箱1不同高度位置处水温的，在每个给水回路支管3靠近承压水箱1处各设置一个，以随时采集承压水箱1在这些位置的温度信号，并将该信号传给控制器11，由控制器11控制每条给水回路支管上的阀门的开启与关闭。热水回路总管10一端与换热器8的出水口连接，另一端与热水供给管12连接，在热水回路总管10的管路上有一个热水回路温度传感器9，用于采集换热器8的出水温度信号，然后将该信号传至控制器11，由该控制器控制调节阀7的开启度，对流入换热器8的水流量进行调节，从而控制换热器8的出水温度(因为在热水器制热能力一定的情况下，水流量大则换热器8的进出水温差小，水流量小则换热器8的进出水温差大)，达到使用需要的温度。从换热器8加热后的水经过热水回路总管10进入热水供给管12，直接供给使用或流入承压水箱1储存。

结合图2可以看出，当承压水箱1的水达到使用所需要的温度后，热泵热水器处于停机状态。开始使用热水时，承压水箱1中的热水从热水供给管12输出，冷水同时从冷水补入管13进入承压水箱1，随着热水输出和冷水的进入，承压水箱1中的水温从冷水补入管13处向热水供给管12处逐渐降低，进而使不同位置处的给水回路温度传感器检测到的水温就不同。当下给水回路支管3-1的给水回路温度传感器检测到的水温(设为T1)降到某一设定温度(设为Tsl)以下时，下给水回路支管3-1的阀门开启(中给水回路支管3-2的阀门和上给水回路支管3-3的阀门处于关闭状态)，承压水箱1内的温水通过换热器8开始进行二次加热。控制器11根据热水回路温度传感器9检测的水温，调节换热器8的出水温度，使换热器8的出水温度达到使用所需要的温度。此时热水回路总管10和承压水箱1同时向热水供给管12供给热水。当中给水回路支管3-2的给水回路温度传感器检测的水温(设为T2)降到Tsl以下时，表明承压水箱1在中给水回路支管3-2的位置以下水温较低，中给水回路支管3-2的阀门开启，同时下给水回路支管3-1的阀门关闭。当上给水回路温度传感器3-3检测的水温(设为T3)降到Tsl以下时，表明承压水箱1在上给水回路支管3-3的位置以下水温较低，上给水回路支管3-3的阀门开启，同时中给水回路支管3-2的阀门关闭。当热水回路总管10和承压水箱1流出的混合热水的水流量和水温达不到使用要求时，停止热水使用。

本发明的热泵热水器在停止热水使用后，可以继续运行转向热水的储存，承压水箱1内的热水从热水供给管12向冷水补入管13方向逐渐增加。热水回路总管10的热水进入承压水箱1，当上给水回路支管3-3的给水回路温度传感器检测的水温T3升到某一设定温度(设为Ts2)时，即T3≥Ts2时，中给水回路支管3-2的阀门开启，上给水回路支管3-3的阀门关闭；承压水箱1中的热水继续增加，当中给水回路支管3-2的给水回路温度传感器检测到T2≥Ts2时，下给水回路支管3-1的阀门开启，中给水回路支管3-3的阀门关闭；当下给水回路支管3-1的给水回路温度传感器检测到T1≥Ts2时，说明承压水箱1已充满热水，下给水回路支管3-1的阀门关闭，热水器停止运行。采用这种加热方式，热水首先集中在承压水箱1的热水供给端，这样能够更方便地再次供给热水，而不必等到整个承压水箱全部充满热水。

本发明同样适用于卧式水箱热泵热水器，在卧式水箱热泵热水器中给水回路支管分别对应布置在承压水箱沿冷水补入端向热水供给端方向的至少两个不同位置处，其工作原理同立式水箱热泵热水器。

Claims (4)

1、一种热泵热水器，包括承压水箱(1)、给水回路总管(5)、换热器(8)、热水回路总管(10)、热水供给管(12)，其特征在于所述承压水箱(1)上沿冷水补入端向热水供给端方向至少两个不同的位置处各设有给水回路支管(3)，每条给水回路支管分别通过一个阀门(4)与给水回路总管(5)连接。

2、根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于所述给水回路总管(5)上连有一个调节水流量大小的调节阀(7)，在热水回路总管(10)上装有热水回路温度传感器(9)，该传感器把采集到的换热器(8)输出水温信号传给用于控制调节阀(7)的控制器(11)。

3、根据权利要求1或2所述的热泵热水器，其特征在于每条给水回路支管(3)在连接所述承压水箱(1)处分别有给水回路温度传感器(2)，这些传感器把采集到的承压水箱(1)不同位置的水温信号传给用于控制所述阀门(4)的控制器(11)。

4、根据权利要求3所述的热泵热水器，其特征在于所述承压水箱(1)上沿冷水补入端向热水供给端方向不同的三个位置处各设有一条给水回路支管。

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