CN102721172A

CN102721172A - 一种压缩机变容调节即热式热泵热水器

Info

Publication number: CN102721172A
Application number: CN2012101967408A
Authority: CN
Inventors: 汪南; 胡广良; 吴友朋; 周才欢
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明公开了一种压缩机变容调节即热式热泵热水器，包括制冷剂循环系统、供水系统、控制系统，供水系统包括冷水管、流量调节阀、混水阀、辅助储水箱、热水泵、电磁阀，所述冷水管分为两路，其中一路冷水管通过流量调节阀的出口与冷凝器的入口水管连接，由冷凝器的出口水管连通辅助储水箱，再由辅助储水箱连接到混水阀；另一路冷水管直接与混水阀连接；所述辅助储水箱还有一接口连接热水泵，热水泵再通过电磁阀连接流量调节阀的出口管路；辅助水箱解决了现有技术启动过程或中途停机过程的加热问题。本发明能效比高，节能效果好，低载启动降低了启动电流，不会影响其它家用电器的使用。

Description

一种压缩机变容调节即热式热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器，尤其是一种压缩机变容调节即热式热泵热水器。

背景技术

热泵热水器利用逆卡诺循环原理，通过消耗少量的电能，将低温环境的热量向高温环境（热水）转移，是一种生产卫生热水的节能产品，全年能效比达3.0左右。目前热泵热水器型式有两种：循环加热式和一次加热型两种，前者是通过将储水箱的水循环加热，最终将储水温度升高到50～60℃；后者则是将来至自来水管的水（温度5～35℃）一次性加热到45～60℃，一次加热型分直热式和即热式两种，直热式是将经冷凝器一次性加热到45～60℃后的热水先送到保温水箱，再从保温水箱送到用户，直热式主要用于工程机组，压缩机功率一般在5HP以上。即热式（仅见于专利）不设常规热水箱（水箱容积不低于40L），直接送到用户淋浴装置，采用无水箱的即热式热泵热水器结构简洁，所需空间少，不会漏水，是一种理想的热泵热水器产品，但目前市场上却无实际应用产品，原因在于一般采用通过水流量来控制加热量，进而控制水温，实际上这种方法是行不通的，原因在于热泵热水器的性能特征是随环境温度的变化，热泵热水器的加热量变化幅度大，环境温度在0℃左右时，能效比在2.5左右，而环境温度达到20℃以上时，能效比达到4.0以上，越是需要加热量大时的加热能力却越低。热泵热水器的选型设计是基于满足冬季用水需求的，热泵热水器在夏季使用时，能效比大，单靠水流控制无法有效调节加热量，水流量过小时容易造成热泵高压报警，加热出来的水温很高，用户无法使用。另外常规热泵压缩机，启动时电流很大，容易对其它家用电器造成电压冲击，有可能造成家用电器故障。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种使用安全便捷、效率高的压缩机变容调节即热式热泵热水器，解决了热泵热水器控制水温难、出水不稳定及热泵启动时对其它家用电器造成影响问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种压缩机变容调节即热式热泵热水器，包括制冷剂循环系统、供水系统、控制系统；

所述制冷剂循环系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、、二通电磁阀；所述蒸发器的出口通过管路与压缩机的进口连接；所述压缩机的出口通过管路分别与冷凝器的制冷剂入口及二通电磁阀的入口连接，所述二通电磁阀的出口通过管路与蒸发器的进口连接；所述冷凝器的制冷剂出口经过膨胀阀与蒸发器的入口连接；

所述供水系统包括冷水管、流量调节阀、混水阀、辅助储水箱、热水泵、电磁阀，所述冷水管分为两路，其中一路冷水管通过流量调节阀的出口与冷凝器的入口水管连接，由冷凝器的出口水管连通辅助储水箱，再由辅助储水箱连接到混水阀；另一路冷水管直接与混水阀连接；所述辅助储水箱还有一接口连接热水泵，热水泵再通过电磁阀连接流量调节阀的出口管路；

所述控制系统包括与模糊控制器连接的除霜检测传感器、水流检测传感器、水温传感器、压缩机变容无级调节控制器；所述除霜检测传感器设置于蒸发器上；所述水流检测传感器设置于流量调节阀的出口水管上；所述水温传感器为两个，其中一个设置在流量调节阀的进口水管上、另一个设置在水温传感器内；所述压缩机变容无级调节控制器与压缩机连接；所述模糊控制器还与二通电磁阀连接；

所述压缩机采用变频蜗旋压缩机；所述混水阀的出口安装淋浴器；所述蒸发器还包括一个风机。

本发明体积小，不占空间，不存在水箱腐蚀现象，方便，即开即用，低载低压软启动，不会对其它家用电器造成用电冲击，与即热式电热水器相比，本发明能效比高，节能。

本发明通过辅助水箱解决了现有技术启动过程或中途停机过程的加热问题。

本发明不仅启动电流低，通过压缩机输出量变容调节、水流量调节联合工作控制加热量，来控制水流温度，达到用户的需求，让用户随心使用热水。

本发明技术手段简便易行，具有积极地技术效果及推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1局部连接示意图，即短暂停机时制冷剂循环示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例

如图1所示，本发明一种压缩机变容调节即热式热泵热水器，包括制冷剂循环系统、供水系统、控制系统，

所述制冷剂循环系统包括压缩机1、蒸发器2、冷凝器10、膨胀阀6、风机3、二通电磁阀11；所述蒸发器2的出口通过管路与压缩机1的进口连接；所述压缩机1的出口通过管路分别与冷凝器10的制冷剂入口及二通电磁阀11的入口连接，所述二通电磁阀11的出口通过管路5与蒸发器2的进口连接；所述冷凝器10的制冷剂出口经过膨胀阀6与蒸发器2的入口连接；压缩机1采用变频蜗旋压缩机；所述蒸发器还包括一个风机。

所述供水系统包括冷水管15、流量调节阀14、混水阀8、辅助储水箱21、热水泵22、电磁阀23，所述冷水管15分为两路，其中一路冷水管15通过流量调节阀14的出口与冷凝器10的入口水管连接，由冷凝器10的出口水管通过辅助储水箱21，再通过辅助储水箱21连接到混水阀8；另一路冷水管15直接与混水阀8连接；所述辅助储水箱21还有一接口连接热水泵22，热水泵22再通过电磁阀23连接流量调节阀14的出口管路；混水阀8的出口安装淋浴器7（或者水龙头）。

所述控制系统包括与模糊控制器17连接的除霜检测传感器12、水流检测传感器13、水温传感器9、压缩机变容无级调节控制器16；所述除霜检测传感器12设置于蒸发器2上；所述水流检测传感器13设置于流量调节阀14的出口水管上；所述水温传感器9为两个，其中一个设置在流量调节阀14的进口水管15上、另一个设置在水温传感器9内；所述压缩机变容无级调节控制器16与压缩机1连接；所述模糊控制器17还与二通电磁阀11连接；

通过改变压缩机1的运行频率来改变容量输出，从而调节制热量；压缩机1频率改变幅度是0～70HZ,每次运行启动都是从0HZ开始,频率变化幅度是1HZ/秒,达到稳定运行状态时需要1分钟左右的时间,需要放出大量的冷水,中途停机后的启动也需1分钟的放冷水时间,因此需要采用辅助措施来弥补启动过程或中途停机过程的加热问题;本实例辅助储水箱21的容量为10L左右。

在用户非用水时，模糊控制器17通过设置在辅助储水箱21内的水温传感器9感知水温，当水温低于温度下限（如45℃）时，模糊控制器17发出指令使电磁阀23打开，热水泵22启动，对辅助储水箱21内的水循环加热，当辅助储水箱21内的水温达到预设温度（如55℃）时，热水泵22关闭，同时模糊控制器17发出指令使电磁阀23关闭。

用户开始用水时，热水泵22也随之启动，电磁阀23关闭，未加热的水，先进入到冷凝器10初步加热后再进入辅助储水箱21，1分钟左右，原先储存在辅助储水箱21内的热水基本被用完，此时，热泵加热能力达到设定值，通过冷凝器10加热后的水温就能达到所需水温（如40℃以上），便可直接使用。然而，用户在洗浴过程中，可能会出现需要短暂关闭淋浴器7（或者水龙头）的情况，此时，压缩机1变频将降低，电磁阀23打开，热水泵22启动，开始对辅助储水箱21内的水循环加热，当辅助储水箱21内的水温度达预定温度（55℃）时，循环加热结束。

图2是图1的局部示意图，目的是为了更清楚、快捷的理解热水器短暂停机时制冷剂的循环路径。

由图2可见，除了上面描述的用于洗浴过程中短暂的关闭淋浴器7时的运行状态外，还用于除霜过程：在冬季室外气温较低（10℃以下）时，蒸发器2上通常会结霜，如果连续运行时间很长（超过1小时）时，蒸发器2上结霜厚度对换热造成不利影响，需要除霜，为避免在淋浴过程中突然出现化霜现象，在压缩机1运行间隔时间内强行化霜，二通电磁阀11打开，制冷剂蒸汽直接从压缩机1出口直接进入到蒸发器2，将其表面的霜化掉。当然，除了采用通过上述及管路5构成的旁通除霜法之外，还可以采用在蒸发器1上敷设电热丝的方法除霜。

如上所述，便可较好地实现本发明。

上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种压缩机变容调节即热式热泵热水器，包括制冷剂循环系统、供水系统、控制系统，其特征在于：

所述制冷剂循环系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、二通电磁阀；所述蒸发器的出口通过管路与压缩机的进口连接；所述压缩机的出口通过管路分别与冷凝器的制冷剂入口及二通电磁阀的入口连接，所述二通电磁阀的出口通过管路与蒸发器的进口连接；所述冷凝器的制冷剂出口经过膨胀阀与蒸发器的入口连接；

所述控制系统包括与模糊控制器连接的除霜检测传感器、水流检测传感器、水温传感器、压缩机变容无级调节控制器；所述除霜检测传感器设置于蒸发器上；所述水流检测传感器设置于流量调节阀的出口水管上；所述水温传感器为两个，其中一个设置在流量调节阀的进口水管上、另一个设置在水温传感器内；所述压缩机变容无级调节控制器与压缩机连接；所述模糊控制器还与二通电磁阀连接。

2.根据权利要求1所述的压缩机变容调节即热式热泵热水器，其特征在于，所述压缩机采用变频蜗旋压缩机。

3.根据权利要求3所述的压缩机变容调节即热式热泵热水器，其特征在于，所述混水阀的出口安装淋浴器。

4.根据权利要求3所述的压缩机变容调节即热式热泵热水器，其特征在于，所述蒸发器还包括一个风机。