CN101650075A - 空气源低温热泵热水器 - Google Patents

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Abstract

一种空气源低温热泵热水器，包括主机、蓄热保温水箱、控制器、四通阀、喷气增焓压缩机、高压开关、套管冷凝器、储液器、干燥过滤器、电磁阀、辅助热力膨胀阀、经济器、主膨胀阀、翅片式蒸发器、汽液分离器、低压开关、止回阀，四通阀D向通过高压开关接喷气增焓压缩机排气管、C向接套管冷凝器进气口、S向通过汽液分离器、低压开关接喷气增焓压缩机吸气口、E向接翅片式蒸发器出气口，套管冷凝器出口通过储液器、干燥过滤器后分为两路，主路直接进入经济器后再通过主热力膨胀阀进入翅片式蒸发器进液口，辅路通过液路电磁阀、辅助热力膨胀阀进入经济器后再通过止回阀进入喷气增焓压缩机的辅助进气口。它能确保在北方全天候、全季节供应热水。

Description

空气源低温热泵热水器
技术领域
本发明属于能源类供热技术领域，涉及一种热水装置，特别是指对现有空气源热泵热水器热水供给系统做了改进的一种节能环保型的空气源热泵热水器。
背景技术
目前我国热泵热水器市场上普遍销售的主要是空气源热泵热水器和水源热泵热水器两种。常规气候下，环境温度远高于水温，产生同样温度热水所消耗的功率要比水源热泵热水器要低的多。而在我国北方地区，冬天寒冷季节环境温度均在-15℃左右，而水温普遍保持在10℃以上，且北方冬季一般持续4个月之久，产生同样温度热水所消耗的功率要比水源热泵热水器要高的多。虽然在春、夏、秋三个季节，空气源热泵热水器在北方仍然能满足使用要求，但是在寒冷的冬季，却因为消耗功率过高，让人望而生畏，也就是说空气源热泵热水器在北方不能满足全年的使用要求，在使用和节能方面受到极大的限制，更使空气源热泵热水器在北方的推广面临严峻考验。
本申请人曾设计一种“空气源热泵热水器”(中国，公开号CN1818498A，公开日2006.8.16)，包括主机、蓄热保温水箱和控制器，主机由翅片管式蒸发器、辅助化霜换热器、汽液分离器、压缩机、套管换热器、储液器、电子膨胀阀、换向阀、电磁阀、单向阀及相关制冷配件以极为紧凑的结构形式组合起来，套管换热器分别与制冷剂管路、热水循环管路进行连接，使制冷剂与水进行热交换；采用外置循环水泵提供热水回路的循环动力；蓄热保温水箱采用非承压结构，进水管通过进水电磁阀与自来水管网连接；蓄热保温水箱上、下部分别设有循环热水管，并与套管换热器和循环水泵连接，从而形成闭合的热水循环回路。它具有适用范围广、可靠性高、节能等优点的全天侯热水供应系统。但它还适宜在北方能全年全天候使用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，对现有的空气源热泵热水器的逆卡诺循环系统上做了“喷气增焓”的技术改进，提供一种新型结构的空气源低温热泵热水器，它能确保在北方全天候、全季节供应热水，具有适用范围广、可靠性高、节能等优点。
为达到上述目的，本发明的采取解决方案是：一种空气源低温热泵热水器，它包括含有制冷系统的主机、蓄热保温水箱和控制器，控制器采用单片机控制，环境温度传感器、盘管温度传感器、水箱温度传感器信号输入控制器，控制器输出信号用于控制循环水泵、喷气增焓压缩机、风机、四通阀、液路电磁阀，风机对准翅片式蒸发器设置，蓄热保温水箱上、下部分分别通过循环热水管和循环水泵与套管冷凝器连接，从而形成闭合的热水循环回路，主机中的制冷系统由喷气增焓压缩机、高压开关、四通阀、套管冷凝器、储液器、干燥过滤器、电磁阀、辅助热力膨胀阀、经济器、主膨胀阀、翅片式蒸发器、汽液分离器、低压开关、止回阀以及配管组成一闭合的制冷剂回路，四通阀D向通过高压开关接喷气增焓压缩机排气管、C向接套管冷凝器进气口、S向通过汽液分离器、低压开关接喷气增焓压缩机吸气口、E向接翅片式蒸发器出气口，套管冷凝器出口通过储液器、干燥过滤器后分为两路，主路直接进入经济器后再通过主热力膨胀阀进入翅片式蒸发器进液口，辅路通过液路电磁阀、辅助热力膨胀阀进入经济器后再通过止回阀进入喷气增焓压缩机的辅助进气口。
它在现有的空气源热泵热水器的基础上，采用了喷气增焓压缩机、经济器、辅助热力膨胀阀及液路电磁阀等相关制冷配件以极为紧凑的结构形式组合起来。在环境温度小于或等于设定温度时候，喷气增焓压缩机排出的高温、高压制冷剂气体，经套管冷凝器将热量传递给载热介质后变为液体，从套管冷凝器出来的高压制冷剂液体经储液器，通过干燥过滤器后分为两路，主路的制冷剂液体直接进入经济器内，辅路的制冷剂液体先经过一个液路电磁阀，再经过辅助热力膨胀阀节流降压后变为气液混合物后也进入经济器内，二者在经济器中产生热交换，辅路的制冷剂液体吸热后变为气体通过止回阀被喷气增焓压缩机的辅助进气口吸入，主路的制冷剂放热变为过冷液体经主热力膨胀阀节流降压后进入翅片式蒸发器。在翅片式蒸发器内，主路的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体被喷气增焓压缩机吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在喷气增焓压缩机工作腔内混合，再进一步压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。从而来增加排气量，降低排气温度，提升制热能力，有效地降低了机组的功耗，提高了机组的COP值。它具有适用范围广、可靠性高、节能等优点，能全季节、全天候供应热水。
所述的经济器一种中间冷却器，套管冷凝器下来的高压制冷剂，一部分在经济器中蒸发，使温度降到与喷气增焓压缩机辅助进气口(中间补气口)的中间压力相对应的中间温度，比如±0～-5℃左右，蒸发时产生的闪发气体由增焓压缩机辅助进气口(中间补气口)吸入，而通过经济器中盘管的高压制冷剂被冷却到±0～-5℃，使得进入翅片式蒸发器(11)(制冷蒸发器)的制冷剂所产生的闪发气体减少(还有一部分)，以提高蒸发气的制冷效率。那么，闪发气体是怎样影响制冷效率的？假设蒸发温度是-30℃，它液体焓是91.9大卡/公斤、气体焓是146.25大卡/公斤，汽化热是54.35大卡大卡/公斤，如果冷凝温度是+34℃，不经过经济器就供液，它的液体焓是110.77大卡/公斤，减去开始蒸发前的-30℃的液体焓91.9大卡/公斤，等于18.87大卡/公斤，这就是产生闪发气体的热量，而它将产生2.958升的闪发气体，这闪发气体进入翅片式蒸发器管道中吸收的热量甚微，而挤占管道空间却很大，使管道很大表面积失去液体传导的功能，这就是闪发气体的为害。这仅仅是对直接膨胀的系统而言，对有汽液分离器的系统，经济器并不能因此实际地提高制冷效率，因为经济器产生的闪发气体转嫁到喷气增焓压缩机里了，而汽液分离器同样阻断了闪发气体进入翅片式蒸发器管道，所产生的闪发气体同样转嫁到喷气增焓压缩机中。
所述的喷气增焓压缩机是最新一代涡旋压缩机，喷气增焓技术是指以喷气增焓压缩机为基础，优化了中压段冷媒喷射技术。原理是过增焓压缩机辅助进气口(中间补气口)吸入一部分中间压力的气体，与经过部分压缩的冷媒混合再压缩，实现以单台喷气增焓压缩机实现两级压缩，增加了套管冷凝器中的制冷剂流量，加大了主循环回路的焓差，从而大大提高了喷气增焓压缩机的效率。
经济器在整个系统中也起到了关键性的作用，一方面对主循环回路冷媒进行节流前过冷，增大焓差；另一方面，对辅助回路(这路冷媒将由喷气增焓压缩机中部导入直接参与压缩)中经过辅助热力膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，提供给喷气增焓压缩机进行二次压缩。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图。
图中：1、喷气增焓压缩机，2、高压开关，3、四通阀，4、套管冷凝器，5、储液器，6、干燥过滤器，7、液路电磁阀，8、辅助热力膨胀阀，9、经济器，10、主热力膨胀阀，11、翅片式蒸发器，12、汽液分离器，13、低压开关，14、蓄热保温水箱，15、循环水泵，16、热水循环管，17、风机，18、止回阀。
具体实施方式
以下结合实例及其附图对本发明作进一步阐述。
参见图1，一种空气源低温热泵热水器，它包括含有制冷系统的主机、蓄热保温水箱14和控制器，控制器采用单片机控制，环境温度传感器、盘管温度传感器、水箱温度传感器信号输入控制器，控制器输出信号用于控制循环水泵15、喷气增焓压缩机1、风机17、四通阀3、液路电磁阀7，风机17对准翅片式蒸发器11设置，蓄热保温水箱14上、下部分分别通过循环热水管16和循环水泵15与套管冷凝器4连接，从而形成闭合的热水循环回路，主机中的制冷系统由喷气增焓压缩机1、高压开关2、四通阀3、套管冷凝器4、储液器5、干燥过滤器6、电磁阀7、辅助热力膨胀阀8、经济器9、主膨胀阀10、翅片式蒸发器11、汽液分离器12、低压开关13、止回阀18以及配管组成一闭合的制冷剂回路，四通阀3D向通过高压开关2接喷气增焓压缩机1排气管、C向接套管冷凝器4进气口、S向通过汽液分离器12、低压开关13接喷气增焓压缩机1吸气口、E向接翅片式蒸发器11出气口，套管冷凝器4出口通过储液器5、干燥过滤器6后分为两路，主路直接进入经济器9后再通过主热力膨胀阀10进入翅片式蒸发器11进液口，辅路通过液路电磁阀7、辅助热力膨胀阀8进入经济器9后再通过止回阀18进入喷气增焓压缩机1的辅助进气口。
参见图1，所述的蓄热保温水箱14采用非承压结构，蓄热保温水箱14接进水管路，进水管路通过进水电磁阀与自来水管网连接。
为了保证客户在使用过程中的的安全性、高效性和可靠性，本机组采用控制器对系统进行自动控制，所有的控制功能由单片机来实现，操作十分方便。
参见图1，制冷循环过程如图所示沿实线箭头方向循环。当环境温度小于或等于设定温度时，液路电磁阀7闭合，制冷剂由喷气增焓压缩机1压缩成高温高压气体进入四通阀3D向，从四通阀C向出来后进入套管冷凝器4，在套管冷凝器4中将热量传递给载热介质对水进行加热后变为液体。从套管冷凝器4出来的高压制冷剂液体经储液器5，通过干燥过滤器6后分为两路，主路的制冷剂直接进入经济器9内，辅路的制冷剂先经过液路电磁阀7，再经过辅助热力膨胀阀8节流降压后变为气液混合物后也进入经济器9内，二者在经济器9中产生热交换，辅路的制冷剂液体吸热变为气体后通过止回阀18后被喷气增焓压缩机1的辅助进气口吸入，主路的制冷剂放热变为过冷液体通过主热力膨胀阀10节流降压后进入翅片式蒸发器11。在翅片式蒸发11器内，主路的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体进入四通阀3E向后从四通阀3S向出来，被喷气增焓压缩机1吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在喷气增焓压缩机1工作腔内混合，再进一步压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。
当环境温度大于设定温度时，液路电磁阀7断开，制冷剂由喷气增焓压缩机1压缩成高温高压气体进入四通阀3D向，从四通阀C向出来后进入套管冷凝器4，在套管冷凝器4中将热量传递给载热介质对水进行加热后变为液体。从套管冷凝器4出来的高压制冷剂液体经储液器5，通过干燥过滤器6后，制冷剂液体经过经济器9，通过主膨胀阀10节流降压后进入翅片式蒸发器11。在翅片式蒸发器11内，主路的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体进入四通阀3E向后从四通阀3S向出来，被喷气增焓压缩机1吸气口吸入。进行压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。

Claims (2)

1、一种空气源低温热泵热水器，它包括含有制冷系统的主机、蓄热保温水箱(14)和控制器，控制器采用单片机控制，环境温度传感器、盘管温度传感器、水箱温度传感器信号输入控制器，控制器输出信号用于控制循环水泵(15)、喷气增焓压缩机(1)、风机(17)、四通阀(3)、液路电磁阀(7)，风机(17)对准翅片式蒸发器(11)设置，蓄热保温水箱(14)上、下部分分别通过循环热水管(16)和循环水泵(15)与套管冷凝器(4)连接，从而形成闭合的热水循环回路，其特征在于：主机中的制冷系统由喷气增焓压缩机(1)、高压开关(2)、四通阀(3)、套管冷凝器(4)、储液器(5)、干燥过滤器(6)、电磁阀(7)、辅助热力膨胀阀(8)、经济器(9)、主膨胀阀(10)、翅片式蒸发器(11)、汽液分离器(12)、低压开关(13)、止回阀(18)以及配管组成一闭合的制冷剂回路，四通阀(3)D向通过高压开关(2)接喷气增焓压缩机(1)排气管、C向接套管冷凝器(4)进气口、S向通过汽液分离器(12)、低压开关(13)接喷气增焓压缩机(1)吸气口、E向接翅片式蒸发器(11)出气口，套管冷凝器(4)出口通过储液器(5)、干燥过滤器(6)后分为两路，主路直接进入经济器(9)后再通过主热力膨胀阀(10)进入翅片式蒸发器(11)进液口，辅路通过液路电磁阀(7)、辅助热力膨胀阀(8)进入经济器(9)后再通过止回阀(18)进入喷气增焓压缩机(1)的辅助进气口。
2、根据权利要求1所述的空气源低温热泵热水器，其特征在于：所述的蓄热保温水箱(14)采用非承压结构，蓄热保温水箱(14)接进水管路，进水管路通过进水电磁阀与自来水管网连接。
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