CN101975450A

CN101975450A - 空气源热泵热水器

Info

Publication number: CN101975450A
Application number: CN 201010530616
Authority: CN
Inventors: 陈剑波; 李芬; 李贺
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN101975450B

Abstract

本发明公开了一种空气源热泵热水器，包括高温环路以及低温环路，其中在低温循环中低温压缩机的排气端节点g与室外换热器L7之前的节点e之间设有除霜支路，由电磁阀L12控制，另外本发明采用板式换热器HL1、HL2进行换热。本发明复叠式空气源热泵热水器可以根据室外环境温度的高低选择高温循环和低温循环的开启；其利用复叠式空气源热泵循环可实现大温差的工作环境，能够在环境空气温度-25℃的时仍能正常提供80℃的热水。

Description

空气源热泵热水器

技术领域

本发明涉及一种热水器，特别是涉及一种在室外环境温度极低工况下拥有良好制热效果的空气源热泵热水器。

背景技术

目前，市场上销售的普通空气源热泵热水器，在室外环境温度极低的工况下，制热量的衰减十分严重，甚至无法正常启动，而且在室外温度较低的工况下运行，室外换热器由于温度低、湿度大而容易结霜，这样会使蒸发温度下降、制热能力下降及机组性能衰减等现象。

另外，空气源热泵热水器的除霜方式主要有四通换向阀除霜和电加热除霜。四通换向阀除霜是通过四通阀换向，将冷凝器与换热器角色对换来实现除霜，这种除霜系统结构复杂，且除霜时吸气压力和排气压力变换剧烈，对压缩机的冲击比较大。电加热除霜是通过电加热方式对换热器除霜，起消耗功率大、除霜效率低，增大机器成本。

发明内容

为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种新型的复叠式空气源热泵热水器，其除霜时不采用常规的四通换向阀来进行换向，且能有效除霜。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种空气源热泵热水器，包括高温环路和低温环路。所述的高温环路中，压缩机H1的排气口与板式换热器HL1的第四进口相连，板式换热器HL1的第三出口与储液器H2的进口连接，储水箱H13的出口与直流水泵H14连接，直流水泵H14的出口与板式换热器HL1的第一进口相连，板式换热器HL1的第二出口与储水箱H13进水口相连接，板式换热器HL1与高温压缩机H1之间接有温度传感器T4，储液器H2的出液口与高温干燥过滤器H3进口相连，高温干燥过滤器H3出口与视液镜H4进口相连，视液镜H4出口与高温节流阀H5的进口连接，高温节流阀H5的出口、室外换热器H7的进口之间有一个三通阀H12，三通阀H12的一个出口与电磁阀H9进口连接，室外换热器H7的出口与电磁阀H8进口连接，电磁阀H8的出口与电磁阀H9的出口连接到一个节点a上，电磁阀H10的进口与电磁阀H11的进口连接到节点b上，节点a与节点b之间用铜管连接，电磁阀H11的出口与板式换热器HL2的第一进口连接，电磁阀H10的出口与板式换热器HL2的出口2连接到节点c，节点c与高温压缩机H1的吸气口连接，形成高温环路的闭合通道，节点c与高温压缩机H1之间接有温度传感器T3；

所述的低温环路中，压缩机L1的出口与节点g连接，低温压缩机L1的出口与节点g之间接有温度传感器T2，节点g一端与旁通电磁阀L12的进口相连，一端与板式换热器HL2的第四进口相连，板式换热器HL2的第三出口与储液器L2的进口相连，板式换热器HL2的第三出口与储液器L2的进口之间接有温度传感器T8，储液器L2的出口与低温干燥过滤器L3进口相连，低温干燥过滤器L3出口与视液镜L4进口相连，视液镜L4出口有一个支点d，支点d一端与电磁阀L9的进口连接，一端与电磁阀L10的进口相连，电磁阀L9的出口与低温节流阀L5相连，低温节流阀L5出口有一个支点e，支点e一端与室外换热器L7的进口相连，另一端与电磁阀L12的进口相连，支点e与室外换热器L7之间接有温度传感器T5，室外换热器L7上接有传感器T6，室外换热器L7的出口与气液分离器L8的入口相连，室外换热器L7的出口与气液分离器L8的之间接有温度传感器T7，电磁阀L10的出口与低温节流阀L11的进口相连，低温节流阀L11的出口与气液分离器L8的出口连接到节点t上，节点t通过铜管与低温压缩机L1的吸气口连接到一起，形成低温环路的闭合通道，节点t与低温压缩机L1的吸气口之间接有温度传感器T1。

在高温循环装置内装填的制冷剂是R134a；低温循环装置内装填的制冷剂是R410a。

所述制冷剂循环的闭合通道的各个部件之间的连接采用管路连接。

高温压缩机是定速涡旋压缩机，低温压缩机是交流变频涡旋压缩机。

与现有技术相比，本发明的有益效果可以是：

本发明复叠式空气源热泵热水器可以根据室外环境温度的高低选择高温循环和低温循环的开启；其利用复叠式空气源热泵循环可实现大温差的工作环境，能够在环境空气温度-25℃的时仍能正常提供80℃的热水。

附图说明

图1是本发明复叠式空气源热泵热水器的结构原理示意图。

图2是本发明复叠式空气源热泵热水器在室外环境温度较高时运行的结构原理示意图。

图3是本发明复叠式空气源热泵热水器在室外环境温度较低时运行的结构原理示意图。

图4是本发明复叠式空气源热泵热水器在室外环境温度极低时运行的结构原理示意图。

图5是本发明复叠式空气源热泵热水器在除霜工况时的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

本发明包括依次相连的定速涡旋压缩机、板式换热器、与板式换热器相连的储水箱、直流水泵、储液器、高温干燥过滤器、视液镜、高温节流阀、室外换热器、风扇、冷凝-蒸发板式换热器、一个三通阀、两个温度传感器和四个电磁阀组成的高温环路以及由交流变频涡旋压缩机、板式换热器、储液器、低温干燥过滤器、视液镜、低温节流阀、室外换热器、风扇、气液分离器、六个温度传感器和三个电磁阀组成的低温循环，其中在低温循环中低温压缩机的排气端节点g与室外换热器L7之前的节点e之间设有除霜之路，由电磁阀L12控制，另外本发明采用板式换热器HL1、HL2进行换热。

本发明高温循环中三通阀H12的一端接有一个旁通回路，用于室外环境温度极低时的切换环路。

本发明高温环路中节点b的一端接有一个旁通回路，用于室外环境较高时的切换环路。

本发明水泵H14使用的是直流水泵，低温环路中节点d与电磁阀L10、节流阀L11组成旁通环路，电磁阀L10的开度根据低温压缩机L1出口的压力温度来控制。

本发明复叠式空气源热泵热水器，在高温环路中根据温度传感器T3所感受的温度来控制高温节流阀H5的开度，在低温环路中根据温度传感器T1所感受的温度来控制低温节流阀L5的开度，根据温度传感器T2所感受的温度来控制电磁阀L10的开度，防止低温压缩机L1排气口温度过高，根据温度传感器T8所感受的温度来控制交流变频涡旋压缩机L1。

图1是本发明复叠式空气源热泵热水器的结构原理示意图。如图1所示，包括依次相连的定速涡旋压缩机H1、板式换热器HL1、与板式换热器HL1相连的储水箱、直流水泵H14、储液器H2、高温干燥过滤器H3、视液镜H4、高温节流阀H5、风扇H6、室外换热器H7、冷凝-蒸发板式换热器HL2、一个三通阀H12、两个温度传感器T3、T4和四个电磁阀H8、H9、H10、H11组成的高温环路以及由交流变频涡旋压缩机L1、板式换热器HL2、储液器L2、低温干燥过滤器L3、视液镜L4、低温节流阀L5和L11、风扇L6、室外换热器L7、气液分离器L8、六个温度传感器T1、T2、T5、T6、T7、T8和三个电磁阀L9、L10、L12组成的低温环路。高温环路压缩机H1的排气口与板式换热器HL1的第四进口相连，板式换热器HL1的第三出口与储液器H2的进口连接，储水箱H13的出口与直流水泵H14连接，直流水泵H14的出口与板式换热器HL1的另外第一进口相连，板式换热器HL1的第二出口与储水箱H13进水口相连接，板式换热器HL1与高温压缩机H1之间接有温度传感器T4，储液器H2的出液口与高温干燥过滤器H3进口相连，高温干燥过滤器H3出口与视液镜H4进口相连，视液镜H4出口与高温节流阀H5的进口连接，高温节流阀H5的出口、室外换热器H7的进口之间有一个三通阀H12，三通阀H12的一个出口与电磁阀H9进口连接，室外换热器H7的出口与电磁阀H8进口连接，电磁阀H8的出口与电磁阀H9的出口连接到一个节点a上，电磁阀H10的进口与电磁阀H11的进口连接到节点b上，节点a与节点b之间用铜管连接，电磁阀H11的出口与板式换热器HL2的第一进口连接，电磁阀H10的出口与板式换热器HL2的第二出口连接到节点c，节点c与高温压缩机H1的吸气口连接，形成高温环路的闭合通道，节点c与高温压缩机H1之间接有温度传感器T3；低温环路压缩机L1的出口与节点g连接，低温压缩机L1的出口与节点g之间接有温度传感器T2，节点g一端与旁通电磁阀L12的进口相连，一端与板式换热器HL2的第四进口相连，板式换热器HL2的第三出口与储液器L2的进口相连，板式换热器HL2的第三出口与储液器L2的进口之间接有温度传感器T8，储液器L2的出口与低温干燥过滤器L3进口相连，低温干燥过滤器L3出口与视液镜L4进口相连，视液镜L4出口有一个支点d，支点d一端与电磁阀L9的进口连接，一端与电磁阀L10的进口相连，电磁阀L9的出口与低温节流阀L5相连，低温节流阀L5出口有一个支点e，支点e一端与室外换热器L7的进口相连，另一端与电磁阀L12的进口相连，支点e与室外换热器L7之间接有温度传感器T5，室外换热器L7上接有传感器T6，室外换热器L7的出口与气液分离器L8的入口相连，室外换热器L7的出口与气液分离器L8的之间接有温度传感器T7，电磁阀L10的出口与低温节流阀L11的进口相连，低温节流阀L11的出口与气液分离器L8的出口连接到节点t上，节点t通过铜管与低温压缩机L1的吸气口连接到一起，形成低温环路的闭合通道，节点t与低温压缩机L1的吸气口之间接有温度传感器T1。

高温循环使用的制冷剂工质是R134a，低温循环使用的制冷剂工质是R410a。

如图2所示，在室外环境温度较高的工况下运行时，高温压缩机H1中被压缩的R410a制冷剂进入板式换热器HL1，散发的热量用于加热储水箱H13里的水，变成低温高压的液体，流经储液器H2，再流经串联的高温干燥-过滤器H3，在高温干燥-过滤器H3中受到干燥和过滤处理，再流经串联的视液镜H4后由高温节流阀H5节流降压，制冷剂温度下降，变成低温低压的液体，随即流入室外换热器H7中，在室外换热器H7中蒸发吸热，制冷剂在吸热后变成低压的气体，再经过管路节点a、节点b流经由电磁阀H10所在的环路，经由节点c流入高温压缩机1的进口被压缩，进行下一循环的工作，高温节流阀H5的开度是依据温度传感器T3所感受的温度控制的。在室外环境温度较高的工况下运行时，低温环路是关闭的。

如图3所示，在室外环境温度较低的工况下运行时，高温压缩机H1中被压缩的R410a制冷剂进入板式换热器HL1，散发的热量用于加热储水箱H13里的水，变成低温高压的液体，流经储液器H2，再流经串联的高温干燥-过滤器H3，在高温干燥-过滤器H3中受到干燥和过滤处理，再流经串联的视液镜H4后由高温节流阀H5节流降压，制冷剂温度下降，变成低温低压的液体，随即流入室外换热器H7中，在室外换热器H7中蒸发吸热，制冷剂在吸热后变成低压的气体，再经过管路节点a、节点b流经由电磁阀H11所在的环路，进入串联的板式换热器HL2进行换热，从板式换热器HL2的出口2流出的制冷剂经由节点c流入高温压缩机1的进口被压缩，进行下一循环的工作，高温节流阀H5的开度是依据温度传感器T3所感受的温度控制的。在室外环境温度较低的工况下运行时，低温环路的低温压缩机L1中被压缩的R410a制冷剂经过节点g进入板式换热器HL2，此时跟节点g相连的电磁阀L12是关闭的，制冷剂流经板式换热器HL2经过换热后，制冷剂变成低温高压的液体，流经储液器L2，再流经串联的低温干燥-过滤器L3，在低温干燥-过滤器L3中受到干燥和过滤处理，再流经串联的视液镜L4后经过节点d，再流过电磁阀L9后进入低温节流阀L5节流，经过节流的制冷剂变成低温低压的液体，经过节点e后进入室外换热器L7中，在室外换热器L7中蒸发吸热，制冷剂在吸热后变成低压的气体，进入串联的气液分离器L8，从气液分离器L8流出的气体通过节点t后进入低温压缩机L1的吸气口被压缩，进行下一循环的工作，节点d的一端连接电磁阀L9一端连接电磁阀L10，电磁阀L10的开度根据低温压缩机L1出口的温度传感器T2所感受的温度来控制，低温节流阀L5的开度根据温度传感器T1感受的温度来进行控制。

如图4所示，在室外环境温度极低的工况下运行时，高温压缩机H1中被压缩的R410a制冷剂进入板式换热器HL1，散发的热量用于加热储水箱H13里的水，变成低温高压的液体，流经储液器H2，再流经串联的高温干燥-过滤器H3，在高温干燥-过滤器H3中受到干燥和过滤处理，再流经串联的视液镜H4后由高温节流阀H5节流降压，制冷剂温度下降，变成低温低压的液体，经过三通阀H12后经过电磁阀H9流经节点a，电磁阀H8是关闭状态，制冷剂再经过管路节点a、节点b流经由电磁阀H11所在的环路，进入串联的板式换热器HL2进行换热，从板式换热器HL2的出口2流出的制冷剂经由节点c流入高温压缩机1的进口被压缩，进行下一循环的工作，高温节流阀H5的开度是依据温度传感器T3所感受的温度控制的。在室外环境温度较低的工况下运行时，低温环路的低温压缩机L1中被压缩的R410a制冷剂经过节点g进入板式换热器HL2，此时跟节点g相连的电磁阀L12是关闭的，制冷剂流经板式换热器HL2经过换热后，制冷剂变成低温高压的液体，流经储液器L2，再流经串联的低温干燥-过滤器L3，在低温干燥-过滤器L3中受到干燥和过滤处理，再流经串联的视液镜L4后经过节点d，再流过电磁阀L9后进入低温节流阀L5节流，经过节流的制冷剂变成低温低压的液体，经过节点e后进入室外换热器L7中，在室外换热器L7中蒸发吸热，制冷剂在吸热后变成低压的气体，进入串联的气液分离器L8，从气液分离器L8流出的气体通过节点t后进入低温压缩机L1的吸气口被压缩，进行下一循环的工作，节点d的一端连接电磁阀L9另一端连接电磁阀L10，电磁阀L10的开度根据低温压缩机L1出口的温度传感器T2所感受的温度来控制，低温节流阀L5的开度根据温度传感器T1感受的温度来进行控制。

如图5所示，在除霜工况下运行时，高温环路处于关闭状态，低温环路中低温压缩机L1中被压缩的R410a制冷剂经过节点g再通过电磁阀L12经过节点e后进入室外换热器L7进行除霜，此时电磁阀L9、L10处于关闭状态，经过室外换热器L7放热后的制冷剂在进入气液分离器L8再经过节点t后进入低温压缩机L1的吸气口被压缩，进行下一循环的工作，除霜工况根据温度传感器T6所感受的温度进行工作。

本发明利用复叠式空气源热泵循环可实现大温差的工作环境，能够在环境温度-25℃的环境下正常工作，并能制取80℃的热水，本发明的除霜结构简单、成本低，本发明安装及操作方便等优点，便于推广使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视权利要求书所界定范围为准。

Claims

1.一种空气源热泵热水器，包括高温环路和低温环路，其特征在于：

所述的高温环路中，压缩机H1的排气口与板式换热器HL1的第四进口相连，板式换热器HL1的第三出口与储液器H2的进口连接，储水箱H13的出口与直流水泵H14连接，直流水泵H14的出口与板式换热器HL1的第一进口相连，板式换热器HL1的第二出口与储水箱H13进水口相连接，板式换热器HL1与高温压缩机H1之间接有温度传感器T4，储液器H2的出液口与高温干燥过滤器H3进口相连，高温干燥过滤器H3出口与视液镜H4进口相连，视液镜H4出口与高温节流阀H5的进口连接，高温节流阀H5的出口、室外换热器H7的进口之间有一个三通阀H12，三通阀H12的一个出口与电磁阀H9进口连接，室外换热器H7的出口与电磁阀H8进口连接，电磁阀H8的出口与电磁阀H9的出口连接到一个节点a上，电磁阀H10的进口与电磁阀H11的进口连接到节点b上，节点a与节点b之间用铜管连接，电磁阀H11的出口与板式换热器HL2的第一进口连接，电磁阀H10的出口与板式换热器HL2的出口2连接到节点c，节点c与高温压缩机H1的吸气口连接，形成高温环路的闭合通道，节点c与高温压缩机H1之间接有温度传感器T3；

2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于在高温循环装置内装填的制冷剂是R134a；低温循环装置内装填的制冷剂是R410a。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于所述制冷剂循环的闭合通道的各个部件之间的连接采用管路连接。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于高温压缩机是定速涡旋压缩机，低温压缩机是交流变频涡旋压缩机。