CN102620425A - 热泵除湿热水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用逆卡诺循环工作原理实现的热泵装置。本发明的热泵除湿热水机由压缩机、冷凝器、水箱、膨胀装置、蒸发器、风扇和过滤干燥器组成。压缩机的电机和风扇的电机先并联后再串联于一个常开的间接控制开关的开关端，而后该部分再接入在两根电源线之间，同时该常开电磁开关的控制端还串联一个控制单元并接入两根电源线之间，该控制单元是由第二温度开关和湿度开关串联后与第一温度开关组成。本发明用于实现低价位节能环保的热泵除湿热水机，同时实现制除湿、热水和冷气的功能，特别适用于湿度大地区使用。

Description

热泵除湿热水机

技术领域

本发明涉及利用逆卡诺循环工作原理实现的热泵装置，不仅能够实现冷却空气、调节空气湿度的空调除湿机功能，同时实现加热水的热水器功能，称之为热泵除湿热水机，IPC分类号属于F24H小类。

背景技术

热泵是一种热量提升装置，热泵从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源，具有高效节能的特点。

空气能热泵热水器（或称为空气源热泵热水器）通过冷媒把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温。空气经过空气能热泵热水器的蒸发器失去能量降低温度的同时，大量的水蒸气被冷凝，因而释放的冷气湿度大大降低，相当于具有除湿的效果。高湿环境易导致细菌滋生，诱发呼吸道疾病、风湿病，造成财务损失。因此，空气能热泵热水器集节能中央热水、局部除湿功能于一体，具有安全舒适、省电省钱、低碳环保的特点，大大挺高的产品的性价比和使用性能。空气源热泵是目前学校宿舍、酒店餐饮、洗浴美容中心等场所的大、中、小热水集中供应系统的最佳解决方案。

目前空气能热泵热水器与除湿机制作技术十分成熟，自成一体，分别满足家庭热水的供给与室内环境的湿度控制。由于空气能热水器具备热水、除湿和冷气的多重功能，所以出现了一些集热水和除湿于一体的产品和专利。

如芬尼冷气热水器，其室外机同时完成热水和冷却空气两种功能，通过室内埋管和安装冷风送风管将热水和冷气传输到室内。管路上冷气和热量会有损失，布管程序也相对复杂。

又如中国专利200910070896.X所揭示的一种室内整体式壁挂型除湿热泵热水器，通过人体感应器及水流感应，判断人在洗浴时，除湿功能才开启，除湿时间短不能有效除湿，且经除湿后的空气排出室外，无法发挥除湿的功效。

再如中国专利200710031726.1所揭示的一种带除湿功能的热泵热水装置及其控制方法，该装置能够同时或分别实现制热水、除湿两种运行模式的切换，包括带有蓄热水箱的热泵热水系统和制冷除湿系统，两个系统共用的部件有压缩机、汽液分离器、节流阀、蒸发器、贮液器、风机、风道、风向开关。该装置设计结构复杂，制作成本高。

在一些湿度大的地区，湿度过大带来的问题常常困扰当地的居民。如湿度大的地区房子容易发生霉变引发不必要的疾病，长期居住在湿度大的房子内易患风湿病等。另外，人们使用热水的习惯是：使用热水高峰期发生再上班或下班的早晚，其他漫长的白天和夜晚一般不使用热水。而上述的热泵热水装置均是直接快速降温和快速加热水箱，因此起不到好的除湿效果，基本上不能适用于湿度大的沿海地区日常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种除湿控制更合理更简单的低价位节能环保的热泵除湿热水机，同时实现制除湿、热水和冷气的功能，可以获得良好的除湿效果且满足热水供应需求，特别适用于湿度大的沿海地区使用。

本发明的具体技术方案如下：

热泵除湿热水机由压缩机、冷凝器、水箱、膨胀装置、蒸发器、风扇和过滤干燥器组成。压缩机的电机和风扇的电机先并联后再串联于一个常开的间接控制开关的开关端，而后该部分再接入在两根电源线之间，同时该常开的间接控制开关的控制端还串联一个控制单元并接在两根电源线之间，该控制单元是由第二温度开关和湿度开关串联后与第一温度开关联组成，其中：湿度开关是高于湿度预设值H1时闭合，低于预设值H1时断开的湿度开关，第一温度开关是低于温度预设值T1时闭合，高于预设值T1时断开的温度开关，第二温度开关是低于温度预设值T2时闭合，高于预设值T2时断开的温度开关，且温度预设值T1低于温度预设值T2。

进一步的，所述的常开的间接控制开关可以是常开的电磁继电器、IGBT模块、大功率电子开关管或光耦元件。在考虑成本的前提下，一般选用最常见的常开电磁继电器。

优选的，热泵除湿热水机使用的冷媒是R134a冷媒。当然的，也可以选用其他的冷媒。

优选的，所述的压缩机是冰箱压缩机。冰箱压缩机早已实现量产，因此不仅寿命长、价格便宜、使用环境要求宽松，且更加适合本发明的注重除湿的要求。

进一步的，还包括一电热器，该电热器设置于所述风扇吹动空气并流经蒸发器后的出风口位置，以加热出风口释放出的冷空气。这样，在冬季可以利用电热器加热蒸发器排出的冷空气，提高室内温度和改善人体舒适度。

更进一步的，所述的电热器串联一个开关后再与所述的压缩机的电机或风扇的电机并联。

优选的，电热器选用金属丝电热器或陶瓷电热器。

进一步的，所述的冷凝器是直接放置于水箱内，以实现快速热交换。

本发明采用如上的技术方案，实现了除湿控制更合理更简单的热泵除湿热水机，同时实现制除湿、热水和冷气的功能。具体具有如下优点：

1）本发明的热泵除湿热水机与现有技术的不同，本发明的热泵除湿热水机是除湿和制热水功能并重，不追求快速加热水，以获得长时间的空气除湿功能；

2）分阶段除湿热水，当水温达到一阶段预设温度值T1且空气湿度低于预设值H1时装置停止工作；当水温达到一阶段预设温度值T1但空气湿度高于预设值H1时，装置继续运行发挥除湿的功能，在水温达到二阶段预设温度值T2时，装置停止工作。采用此除湿控制方式，可以获得更长的除湿时间，且有利于延长冷凝器和水箱的寿命；

3）采用电磁开关、温度开关、湿度开关来实现除湿控制方式，方案简单可靠，成本更低；

4）冷凝器是直接放置于水箱内，以实现快速热交换；

5）本发明的热泵除湿热水机除湿后干空气留于室内，夏季具有除湿冷气功效，冬季可对除湿后的冷气加热，提高室内温度和改善人体舒适度；

6）优选采用最为通用的R134a冷媒，更加绿色环保；

7）此外，本发明可以采用分离式或一体式设计，同时具有低碳节能、结构简单、制作成本低的优点。

附图说明

图1是本发明的实施例1的各部件连接示意图。

图2是本发明的实施例1的电气连接示意图。

图3是本发明的实施例2的各部件连接示意图。

图4是本发明的实施例2的电气连接示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

参阅图1所示，本实施例的热泵除湿热水机由压缩机1、冷凝器2、水箱3、膨胀装置4、蒸发器5、风扇6和过滤干燥器8组成。压缩机1将回流的冷媒压缩后，变成高温高压的冷媒气体排出，高温高压的冷媒气体流经水箱3内的冷凝器2，热量经冷凝器2的铜管传导到水箱3内，加热水箱3内贮存的水，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀装置4后进入蒸发器5，由于蒸发器5的压力骤然降低，液态的冷媒在蒸发器5内迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量，同时，在风扇6的作用下，大量的空气流过蒸发器5外表面，室内空气中的热能被蒸发器5吸收，空气温度迅速降低，且空气中大量的水蒸气被冷凝，变成干燥的冷空气被吹出，蒸发器5内的冷媒经过滤干燥器8进行过滤和干燥后回流到压缩机1，进入下一个循环。本实施例就是利用这种逆卡诺循环工作原理同时实现制除湿、热水和冷气的功能。

参阅图2所示，压缩机的电机CM1和风扇的电机FM1先并联后再串联于一个常开的间接控制开关K1的开关端SR1，而后该部分作为一个整体再接入在两根电源线L1、L2之间，同时该常开的间接控制开关K1的控制端R1还串联一个控制单元并接在两根电源线L1、L2之间，该控制单元是由第二温度开关ST2和湿度开关SH1串联后与第一温度开关ST1并联组成，其中：湿度开关SH1是高于湿度预设值H1时闭合，低于预设值H1时断开的湿度开关，第一温度开关ST1是低于温度预设值T1时闭合，高于预设值T1时断开的温度开关，第二温度开关ST2是低于温度预设值T2时闭合，高于预设值T2时断开的温度开关，且温度预设值T1低于温度预设值T2。。当然的，第一温度开关ST1和第二温度开关ST2是设置于靠近水箱3处或其它易于检测水箱水温的位置处。湿度开关SH1是设置于靠近蒸发器5后的出风口位置处或其它易于检测室内空气湿度的位置处。

所述的常开的间接控制开关K1只要是能在控制端R1通电时而使开关端SR1被控制导通的电子元件模块均可满足（驱动功率、耐流、耐压必须足够），可以是常开的电磁继电器、IGBT模块、大功率电子开关管或光耦元件。在考虑成本的前提下，一般选用最常见的常开电磁继电器作为间接控制开关使用。

本实施例的控制方式是：当水箱3中的水温低于一阶段的预设温度值T1时温度开关ST1闭合，常开间接控制开关K1的控制端R1通电，而使该常开间接控制开关K1的开关端SR1闭合，则压缩机1的电机CM1和风扇6的电机FM1通电，热泵除湿热水机处于运行状态，即进行空气除湿、加热水箱中的水、制冷气。当水箱3中的水温加热至一阶段的预设温度值T1时，第一温度开关ST1断开。此时，水箱3中的水温仍低于二阶段的预设温度值T2，若空气湿度仍高于预设湿度值H1，湿度开关SH1闭合，则常开间接控制开关K1的控制端R1通电，常开间接控制开关K1的开关端SR1仍然闭合，压缩机1的电机CM1和风扇6的电机FM1依旧保持通电，热泵除湿热水机继续除湿、制热水、制冷气。当水箱3中的水温加热至二阶段的预设温度值T2时，第二温度开关ST2断开，则常开间接控制开关K1的控制端R1断电，该常开间接控制开关K1的开关端SR1断开，则压缩机1的电机CM1和风扇6的电机FM1断电，热泵除湿热水机停止运行。

分二阶段除湿热水的目的是为了获得更长的除湿时间，以降低空气湿度。在空气湿度低于预设湿度值H1 时，水温加热至预设温度值T1时装置自动停止运行，预设温度值T1下的热水可以满足正常的热水需求，且有利于延长冷凝器2和水箱3的寿命。

实施例2：

参阅图3所示，本实施例的热泵除湿热水机包括压缩机1、冷凝器2、水箱3、膨胀装置4、蒸发器5、风扇6和过滤干燥器8，此外还包括一电热器7。该电热器7设置于所述风扇6吹动空气并流经蒸发器5后的出风口位置，以加热出风口释放出的冷空气。这样，在冬季可以利用电热器7加热蒸发器排出的冷空气，提高室内温度和改善人体舒适度。

参阅图4所示，压缩机的电机CM1和风扇的电机FM1先并联后再串联于一个常开的间接控制开关K1的开关端SR1，而后该部分再接入在两根电源线L1、L2之间，同时该常开的间接控制开关K1的控制端R1还串联一个控制单元并接在两根电源线L1、L2之间，该控制单元是由第二温度开关ST2和湿度开关SH1串联后与第一温度开关ST1并联组成，其中：湿度开关SH1是高于湿度预设值H1时闭合，低于预设值H1时断开的湿度开关，第一温度开关ST1是低于温度预设值T1时闭合，高于预设值T1时断开的温度开关，第二温度开关ST2是低于温度预设值T2时闭合，高于预设值T2时断开的温度开关，且温度预设值T1低于温度预设值T2。。此外，电热器7串联一个开关M1后再与所述的压缩机的电机CM1或风扇的电机FM1并联。

优选的，上述2个实施例中的热泵除湿热水机使用的冷媒是R134a冷媒。压缩机1选用的是冰箱压缩机。电热器7选用金属丝电热器或陶瓷电热器。所述的开关M1选用手动开关或者遥控开关。所述的冷凝器2是直接放置于水箱3内，以实现快速热交换。

本发明实现了二阶段除湿热水控制的热泵除湿热水机，二阶段以上（如三阶段、四阶段……）除湿热水控制方法的热泵除湿热水机可以依此类推而实现。 

本发明的热泵除湿热水机一般第一阶段设定的温度预设值T1是45℃，从常温（30℃）加热到45℃通常需要3-4个小时达到，第二阶段的温度预设值是60℃，从第一阶段的45℃加热到60℃又需要3-4个小时达到。本发明的热泵除湿热水机可以分阶段进行2次除湿，可以获得十分良好的除湿效果，同时也满足热水供应使用规律，特别适用于湿度大地区的人们。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。  

Claims (9)

1.热泵除湿热水机，由压缩机（1）、冷凝器（2）、水箱（3）、膨胀装置（4）、蒸发器（5）、风扇（6）和过滤干燥器（8）组成，其特征在于：压缩机的电机（CM1）和风扇的电机（FM1）先并联后再串联于一个常开的间接控制开关（K1）的开关端（SR1），而后该部分再接入在两根电源线（L1、L2）之间，同时该常开的间接控制开关（K1）的控制端（R1）还串联一个控制单元并接在两根电源线（L1、L2）之间，该控制单元是由第二温度开关（ST2）和湿度开关（SH1）串联后与第一温度开关（ST1）并联组成，其中：湿度开关（SH1）是高于湿度预设值H1时闭合，低于预设值H1时断开的湿度开关，第一温度开关（ST1）是低于温度预设值T1时闭合，高于预设值T1时断开的温度开关，第二温度开关（ST2）是低于温度预设值T2时闭合，高于预设值T2时断开的温度开关，且温度预设值T1低于温度预设值T2。

2.根据权利要求1所述的热泵除湿热水机，其特征在于：还包括一电热器（7），该电热器（7）设置于所述风扇（6）吹动空气并流经蒸发器（5）后的出风口位置，以加热出风口释放出的冷空气。

3.根据权利要求2所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的电热器（7）串联一个开关（M1）后再与所述的压缩机的电机（CM1）或风扇的电机（FM1）并联。

4.根据权利要求2所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的电热器（7）是金属丝电热器或者陶瓷电热器。

5.根据权利要求2所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的开关（M1）是手动开关或者遥控开关。

6.根据权利要求1所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的热泵除湿热水机使用的冷媒是R134a冷媒。

7.根据权利要求1所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的常开的间接控制开关（K1）是常开的电磁继电器、IGBT模块、大功率电子开关管或光耦元件。

8.根据权利要求1所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的冷凝器（2）是直接放置于水箱（3）内。

9.根据权利要求1所述的热泵除湿热水机，其特征在于：所述的压缩机（1）是冰箱压缩机。

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