CN103900250A - 即热式热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种利用热泵进行加热的即热式热水器。包括控制器、水路与2个以上的热泵循环回路；水路依水流方向依次包括：进水口、加热部与出水口；热泵循环回路包括：压缩机、蒸发器、冷凝器，所述压缩机与控制器相连接，所述冷凝器与水路中的加热部热传导接触；所述控制器用于：对压缩机的状态进行判断并开启或关闭压缩机，所述对压缩机的状态进行判断为：若压缩机处于未运行状态，且距离上次关机的时间间隔大于预设值，则判断该压缩机为待用压缩机，否则判断该压缩机为非待用压缩机；控制器开启压缩机时，在待用压缩机中选择压缩机开启。
Description
技术领域
本发明涉及一种即热式热水器，也涉及一种利用热泵进行加热的热水器。
背景技术
通常即热式热水器又称为快速或、快热式热水器，其特点是：冷水过热水出，只要开启出水阀门，短时间内即能源源不断地供给热水，不用热水时，关上出水阀门切断水路即可在短时间内停止加热。目前的即热式热水器多为电加热式与燃气式。
电加热式即热式热水器的原理是用较大功率的电加热器对流经加热区域的冷水进行快速加热，使之迅速达到预定的使用温度，达到冷水进热水出的目的，由于其取消了储热式热水器上的储水装置（例如家用电热水器动储水装置的容积一般高达数十升），因此其体积小巧，安装方便。又由于其使用前无需将储水装置中的储存水加热到一定温度，用水量也不会受到存储水量与温度的限制，而可以即开即用，因此较之储热式热水器大为方便，而且其即开即用的特性，待机时无需对存储水进行加热保温，大大节约了能源消耗，更为节能环保。
但是电加热式即热热水器由于其功率较大，在某些电路环境下不具备安装条件，由于电加热的特点，其热量转换效率也不能令人满意。
燃气即热热水器使用范围也较为广泛，但是其所使用的燃气（天然气、液化石油气或水煤气等）为不可再生能源，因此对宝贵的自然资源是一种浪费，而且燃气式热水器由于燃烧不充分等原因，存在一氧化碳中毒等风险。
空气能热水器又称空气源热泵热水器是近年来异军突起的一种热水器类型，其原理是利用热水器中热泵中的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，从而对水进行加热。由于采用热泵转移热量进行加热的方式，这种热水器具有高效节能的特点，有报道称其节能效果是电热水器的4倍，是燃气热水器的3倍。
现有的空气能热水器采用的空气能热泵供热供暖系统一般由三部分组成，一是主机部分，二是水箱部分，三是供暖系统部分；对于家用型水箱来说，1、容量一般在150-320L，水箱体积庞大，安装时需占据很大一部分的建筑面积，即使有的水箱使用支架安装于墙外，由于水箱本身加水的重量，此类安装方式是相当危险的；2、水箱内胆本身所采用的材料及工艺，不管是不锈钢内胆还是搪瓷内胆，由于制造工艺的缺陷，水箱漏水是难以避免的；3、水箱内部的换热器一般采用铜管或者不锈钢管，在水质较差地区，换热管会被腐蚀并穿孔，导致冷媒泄漏，一旦发生泄漏，对于机组来说将是致命性的；4、主机与水箱之间需要连接管相连，这样很难避免安装时人为产生的冷媒泄漏现象；5、由于储水式热泵的特性，需将水温升至较高温度，并且所需时间较长，不能满足即时用水要求，并且到用水后期，水温波动较大，影响使用的舒适性；另外，冷凝温度的高低决定机组的能耗，传统带水箱的机组长期在高冷凝温度和高冷凝压力下运行，对压缩机的寿命将是一个很大的考验；6、采用储水式的水箱，用水时一般都需要混水，这样会出现几个问题，1）水箱里面的热水使用率不高；2）水箱在保温过程中，水温不可避免的出现下降，增加能耗；3）用户家装用水阀时，必定需要安装混水阀，增加材料成本。7、一般供暖系统采取水箱中的热量时，都需要在水箱内部安装一个换热盘管，与地暖盘管或者暖气片及循环水泵构成闭合回路，这样增加了水箱生产工艺的难度，也占据了水箱容积。
因此目前业内的各种热水器解决方案都有其难以克服的原理性缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用热泵进行加热的即热式热水器。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种即热式热水器，包括控制器、水路与2个以上的热泵循环回路；
水路依水流方向依次包括：进水口、加热部与出水口；
热泵循环回路包括：压缩机、蒸发器、冷凝器，所述压缩机与控制器相连接，所述冷凝器与水路中的加热部热传导接触；
所述控制器用于：对压缩机的状态进行判断并开启或关闭压缩机，所述对压缩机的状态进行判断为：若压缩机处于未运行状态，且距离上次关机的时间间隔大于预设值，则判断该压缩机为待用压缩机，否则判断该压缩机为非待用压缩机；控制器开启压缩机时，在待用压缩机中选择压缩机开启。
作为上述方案的并列方案，某些情况下压缩机状态判断时，对预设的时间的比较是包括本数的，也就是若压缩机处于未运行状态，且距离上次关机的时间间隔大于或等于预设值，则判断该压缩机为待用压缩机，否则判断该压缩机为非待用压缩机。
优选的，所述即热式热水器还包括第一出水温度传感器与电加热装置；
所述电加热装置设置于水路中出水口与加热部之间，所述第一出水温度传感器设置于水路中加热部与电加热装置之间。
所述第一出水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中加热部流出的水流的出水温度；
所述电加热装置用于对水路中的流体进行加热；
所述控制器还用于当第一出水温度传感器检测到出水温度低于设定出水温度时，开启电加热装置对水路中的水流进行加热。
优选的，所述即热式热水器还包括第二出水温度传感器，所述第二出水温度传感器设置于水路中电加热装置与出水口之间。
所述第二出水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中电加热装置中流出的水流的出水温度；
所述控制器用于根据第二出水温度传感器检测到的温度调整电加热装置的功率。
优选的，所述控制器用于，当电加热装置以最大功率加热，但第二出水温度传感器检测到的温度仍然低于设定温度时，开启更多压缩机。
优选的，所述即热式热水器设有水流传感器，所述水流传感器设置于水路中与控制器相连接，用于检测水路中的水流速度；
所述控制器用于当水流传感器检测到水路中水流速度大于预设值时开启压缩机。
优选的，所述即热式热水器还包括进水温度传感器，所述进水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中水流的进水温度；
所述控制器用于根据要求的出水温度与出水量，结合进水温度传感器反馈的进水温度，计算需要开启的压缩机，并开启相应的压缩机。
优选的，所述热泵循环回路的数量为2个。
因为热水器在使用时，经常遇到开启水路或关闭水路，频频切换通水状态的问题，而即热式热水器与储热式热水器不同，不具备大容量的储水装置，因此即热式热水器的加热装置经常需要频频开启或关闭，而以热泵循环来提供热源的空气能热水器，关机后的热泵循环回路中的冷媒流体需要一定的时间来达到压力平衡，如果回路中冷媒流体的压力尚未达到平衡，此时又迅速开启压缩机对设备伤害很大，而且工作效果不佳。本发明的即热式热水器设置了2个以上的热泵循环回路，当需要开启压缩机时，需要先对压缩机状态进行判断，如果压缩机刚刚关机，其关机时间距现在尚未达到预设的时间，那么该压缩机为非待用压缩机，控制器不会选择开启该压缩机，只有不处于工作状态的且距离上次关机的时间间隔大于预设值（或者是大于或等于预设值）的压缩机，才是待用压缩机，也就是备选的可以开启的压缩机。这样本发明通过设置多个热泵循环回路以及是否为待用压缩机的判断机制，解决了即热式热水器需要实时供应热水，又可以解决热水供应状态切换时压缩机频频开关对设备的损害问题。
本发明的即热式热水器与储热式热泵热水器不同，储水式热泵热水器大部分时间处于静态加热，因此热泵系统工作时，大部分时间处于较高的冷凝温度（或冷凝压力），而本文所述的即热式热水器，用水时采用动态加热方式，工作时冷凝温度（或冷凝压力）较低，因此热泵效率更高，热泵系统运行不会太恶劣，压缩机的寿命更长。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中即热式热水器模块构成示意图；
图2为本发明具体实施方式中即热式热水器结构示意图。
标号说明：
1a、压缩机，2a、蒸发器，3a、冷凝器，7a、节流装置，
1b、压缩机，2b、蒸发器，3b、冷凝器，7b、节流装置，
4、加热部，5、出水口，6、进水口，14、电机，15、风扇，
9、气液分离器，10、过滤器，11、膨胀阀，17、卸压毛细管，
8、第一出水温度传感器，12、水流传感器，13、电加热装置，18、第二出水温度传感器，19、进水温度传感器，
201、花洒，202、浴缸203、出水阀门，204、进水阀门。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1以及图2，本实施方式提供了一种即热式热水器，其特征在于，包括控制器、水路与2个热泵循环回路；
水路依水流方向（图1、2中箭头所示）依次包括：进水口6、加热部4与出水口5；
第一热泵循环回路包括：压缩机1a、蒸发器2a、冷凝器3a、节流装置7a，第二热泵循环回路包括：压缩机1b、蒸发器2b、冷凝器3b、节流装置7b，压缩机1a、1b与控制器相连接，冷凝器3a、3b与水路中的加热部热传导接触；
冷凝器与加热部的热传导接触，可以将冷凝器置于加热部中，直接与加热部内空间中的水通过热传导进行热交换；也可以将冷凝器贴附设置于加热部管路或容器的外壁上，依靠管路与外壁的热传导进行热交换，可以是平板换热器，也可以是盘管换热器。
某些实施例中节流装置包括膨胀阀11或卸压毛细管17，并在热泵循环回路中设置有气液分离器9与过滤器10。
如图2所示的实施例中，水路进水口6与进水阀门204相连接，出水口5与出水阀门203相连接，出水阀门可以与花洒201或浴缸202等外部用水部件连接。
在某些实施例中，为了便于蒸发器的热交换，还设有风扇15与带动风扇转动的电机14，电机受控制器控制。为便于安装，节约空间减少设备数量，蒸发器2a、2b设置于同一个风道中。
所述控制器用于：对压缩机的状态进行判断并开启或关闭压缩机，所述对压缩机的状态进行判断为：若压缩机处于未运行状态，且距离上次关机的时间间隔大于预设值，则判断该压缩机为待用压缩机，否则判断该压缩机为非待用压缩机；控制器开启压缩机时，在待用压缩机中选择压缩机开启。
例如，预设值为1分钟，第一压缩机距上一次关机为30秒，第二压缩机距上次关机5分钟，因此第二压缩机为待用压缩机，第一压缩机为非待用压缩机。此时若需要开启压缩机，控制器将开启第二压缩机，待到30秒之后，根据需要才有可能开启第一压缩机。
某些实施例中压缩机状态判断时，对预设的时间的比较是包括本数的，也就是若压缩机处于未运行状态，且距离上次关机的时间间隔大于或等于预设值，则判断该压缩机为待用压缩机，否则判断该压缩机为非待用压缩机。
在某些实施例中，即热式热水器还包括第一出水温度传感器8与电加热装置13；电加热装置13设置于水路中出水口5与加热部4之间，所述第一出水温度传感器8设置于水路中加热部4与电加热装置13之间。
所述第一出水温度传感器8与控制器相连接，用于检测水路中加热部流出的水流的出水温度；
所述电加热装置13用于对水路中的流体进行加热；
即热式热水器还包括第二出水温度传感器18，所述第二出水温度传感器18设置于水路中电加热装置13与出水口5之间，所述第二出水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中电加热装置中流出的水流的出水温度；
当第一出水温度传感器8检测到出水温度低于设定出水温度时，控制器开启电加热装置13对水路中的水流进行加热，控制器根据第二出水温度传感器18检测到的温度调整电加热装置的功率。电补偿加热可以更加灵活地对出水温度进行调节，以补偿当可工作的压缩机不足时，加热量不够的问题。当电加热装置13以最大功率加热，但第二出水温度传感器18检测到的温度仍然低于设定温度时，开启更多压缩机。
在某些实施例中，即热式热水器设有水流传感器12，所述水流传感器12设置于水路中与控制器相连接，用于检测水路中的水流速度；
当水流传感器12检测到水路中水流速度大于预设值时，控制器开启压缩机。水流速度的预设值可以是0或其他数值，当预设值为0时，如果检测到水流的流动，控制器就会开启压缩机。为了防止干扰信号，预设值也可以是比0大的数值。
在某些实施例中，即热式热水器还包括进水温度传感器19，设置于进水口6与加热部4之间，所述进水温度传感器19与控制器相连接，用于检测水路中水流的进水温度；
所述控制器用于根据要求的出水温度与出水量，结合进水温度传感器反馈的进水温度，计算需要开启的压缩机，并开启相应的压缩机。开启相应的压缩机，可以是根据需要的热量大小，在功率不同的压缩机中选择合适的压缩机，也可以选择开启多台压缩机，这是可以根据设置的程序结合压缩机的参数进行调整的设置的。
这是由于系统中有多台压缩机，当系统负荷不大时，没有必要全部开启，以节约能量，降低设备损耗。更重要的是，使部分的压缩机不运行，成为待用压缩机，以备现工作的压缩机关机后，短时间内又需要开启压缩机时，可以随时待用，这样多台压缩机轮流工作，可以解决热水器频频开关的问题。而当需要的热水较多，或进水温度较低，产出的热水供应不足时，控制器开启多台压缩机，产生更多热量。
在另一些实施例中，热泵循环回路的数量可以为3个、4个或更多，依照本发明的精神，并联设置，协同工作。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种即热式热水器，其特征在于，包括控制器、水路与2个以上的热泵循环回路；
水路依水流方向依次包括：进水口、加热部与出水口；
热泵循环回路包括：压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置，所述压缩机与控制器相连接，所述冷凝器与水路中的加热部热传导接触。
2.根据权利要求1所述的即热式热水器，其特征在于，所述即热式热水器还包括第一出水温度传感器与电加热装置；
所述电加热装置设置于水路中出水口与加热部之间，所述第一出水温度传感器设置于水路中加热部与电加热装置之间；
所述第一出水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中加热部流出的水流的出水温度；
所述电加热装置用于对水路中的流体进行加热。
3.根据权利要求2所述的即热式热水器，其特征在于，所述即热式热水器还包括第二出水温度传感器，所述第二出水温度传感器设置于水路中电加热装置与出水口之间，
所述第二出水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中电加热装置中流出的水流的出水温度。
4.根据权利要求1所述的即热式热水器，其特征在于，所述即热式热水器设有水流传感器，所述水流传感器设置于水路中与控制器相连接，用于检测水路中的水流速度。
5.根据权利要求1所述的即热式热水器，其特征在于，所述即热式热水器还包括进水温度传感器，所述进水温度传感器与控制器相连接，用于检测水路中水流的进水温度。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的即热式热水器，其特征在于，所述热泵循环回路的数量为2个。
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