CN103925695A - 热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水器，包括压缩机(101)及水箱(300)，还包括设置于所述水箱(300)内胆外壁的水箱加热管(108)、连接于所述水箱加热管(108)与所述压缩机(101)之间的制热管道及设置于所述制热管道上的热管装置；所述热管装置具有与所述制热管道导热接触的热管蒸发段(201)及位于所述水箱(300)内的热管冷凝段(202)。本发明提供的热泵热水器，吸收制热管道内制冷剂热量以利用制冷剂过热气体的热量，提高了水箱的出水温度，确保加热效率，避免水箱加热管与水箱内的水直接接触，提高使用安全性；由热管装置的热管蒸发段吸收制热管道上的过热热量由热管冷凝段导入水箱，提高水箱内的热量，提高了加热效率，确保了能源的有效利用率。

Description

热泵热水器

技术领域

本发明涉及制热设备技术领域，特别涉及一种热泵热水器。

背景技术

热泵热水器就是利用逆卡诺原理，通过介质，把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。即通过制热系统对热水器的水箱中的水加热。

现有的空气能(源)热泵热水器主要有两种加热方式。一种方法是将加热热水的冷凝器设置在水箱内，对水箱中的水直接加热，由于经过压缩机压缩的制冷剂的排气温度较高，压缩机排气通过管道排至设置于水箱内的加热盘管进行加热时，水箱加热盘管(冷凝器)则会因制冷剂温度与水温温差过大而出现制冷剂管路结垢、腐蚀等问题，存在水直接进入到制冷剂管路内部而导致压缩机损坏的安全隐患。另外一种方法是将加热热水的冷凝器设置在水箱内胆外壁上，该方法虽然确保了使用安全性，但由于热水温度受冷凝温度的限制，该种加热方式的出水温度不高，为了提高出水温度，在冷凝器设置在水箱内胆的外壁的基础上在水箱内部内置电加热盘管，该方法虽然能够提高出水温度，但是电加热同样会降低了热泵热水器的安全性，并且，电加热效率低。

因此，如何提高出水温度及使用安全性，提高加热效率，是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种热泵热水器，以提高出水温度及使用安全性，提高加热效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热泵热水器，包括压缩机及水箱，还包括设置于所述水箱内胆外壁的水箱加热管、连接于所述水箱加热管与所述压缩机之间的制热管道及设置于所述制热管道上的热管装置；

所述热管装置具有与所述制热管道导热接触的热管蒸发段及位于所述水箱内的热管冷凝段。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管蒸发段位于所述水箱外侧，所述热管冷凝段的位置高于所述热管蒸发段的位置；所述热管冷凝段的出口端与所述热管蒸发段的入口端通过低温管段连通，所述热管冷凝段的入口端与所述热管蒸发段的出口端通过高温管段连通。

优选地，上述热泵热水器中，所述低温管段与所述热管蒸发段的连接端位于所述高温管段与所述热管蒸发段的连接端与所述压缩机之间。

优选地，上述热泵热水器中，所述高温管段与所述热管蒸发段的连接端位于所述低温管段与所述热管蒸发段的连接端与所述压缩机之间。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管蒸发段为套设于所述制热管道外侧的套筒段。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管冷凝段为螺旋毛细管。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管蒸发段为设置于所述水箱内的加热管套；所述热管冷凝段设置于所述热管蒸发段的顶部。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管冷凝段的数量为多个且均布于所述热管蒸发段的顶部。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管冷凝段为直管段且垂直于所述热管蒸发段。

优选地，上述热泵热水器中，还包括四通阀，所述四通阀的一端与所述压缩机连通，其第二端与所述水箱加热盘管之间通过所述制热管道连通。

优选地，上述热泵热水器中，所述热管冷凝段位于所述水箱加热管的顶部。

优选地，上述热泵热水器中，所述水箱加热管内的制冷剂为R32制冷剂。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的热泵热水器，在压缩机与水箱加热管之间的制热管道上的热管装置，热管蒸发段与制热管道导热接触，热管蒸发段内的热管工质吸收热量，吸收热量后的热管工质流入热管冷凝段，与水箱内的水进行热交换后释放热量并降温后流回热管蒸发段，继续吸收制热管道的热量。本发明提供的热泵热水器，通过在制热管道上设置热管装置，吸收制热管道内制冷剂热量以利用制冷剂过热气体的热量，提高了水箱的出水温度，确保了加热效率，同时，水箱加热管设置于水箱的内胆外壁，避免水箱加热管与水箱内的水直接接触时因制冷剂温度高换热温差大而使管路结垢及腐蚀等问题，提高使用安全性；并且，由热管装置的热管蒸发段吸收制热管道上的过热热量由热管冷凝段导入水箱，有效提高了水箱内的热量，进而提高了加热效率，确保了能源的有效利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的热泵热水器的第一种结构示意图；

图2为图1中热管装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的热泵热水器的第二种结构示意图；

图4为图3中热管装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的热泵热水器的第三种结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种热泵热水器，以提高出水温度及使用安全性，提高加热效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的热泵热水器的第一种结构示意图；图2为图1中热管装置的结构示意图。

本发明实施例提供了一种热泵热水器，包括压缩机101及水箱300，还包括设置于水箱300内胆外壁的水箱加热管108、连接于水箱加热管108与压缩机101之间的制热管道及设置于制热管道上的热管装置；热管装置具有与制热管道导热接触的热管蒸发段201及位于水箱300内的热管冷凝段202。

本发明实施例提供的热泵热水器，在压缩机101与水箱300内的水箱加热管108之间的制热管道上的热管装置，热管蒸发段201与制热管道导热接触，热管蒸发段201内的热管工质吸收热量，吸收热量后的热管工质流入热管冷凝段202，与水箱300内的水进行热交换后释放热量并降温后流回热管蒸发段201，继续吸收制热管道的热量。本发明实施例提供的热泵热水器，通过在制热管道上设置热管装置，吸收制热管道内制冷剂热量以利用制冷剂过热气体的热量，提高了水箱的出水温度，确保了加热效率，同时，水箱加热管108设置于水箱300的内胆外壁，避免水箱加热管108与水箱内的水直接接触时因制冷剂温度高换热温差大而使管路结垢及腐蚀等问题，提高使用安全性；并且，由热管装置的热管蒸发段201吸收制热管道上的过热热量由热管冷凝段202导入水箱300，有效提高了水箱300内的热量，进而提高了加热效率，确保了能源的有效利用率。

其中，热管装置中的热管工质可以为制冷剂、水或空气等介质。

本发明实施例提供的热泵热水器对水箱300中的水进行加热。由压缩机101排出的高温高压的制冷剂过热气体经制热管道向水箱300流动，制冷剂在制热管道与热管蒸发段201的部分放热，使热管系统中的热管工质吸热，而制热管道中的制冷剂降温，变成高温高压的饱和气体，然后进入水箱加热盘管108中放热，加热水箱300中的水；经过放热的制冷剂则变成高温高压的制冷剂液体，然后经节流装置104节流降压后变成低温低压的制冷剂两相混合物，流入空气侧换热器103后在空气侧风扇105的辅助下蒸发吸热后变成低温低压的制冷剂过热气体并流回压缩机101，经压缩机101压缩后再次向水箱300流动，完成一个制冷循环。而热管系统中的热管工质在热管蒸发段201吸收制冷剂过热气体放出的热量后流入热管冷凝段202，吸收热量后的热管工质经热管配管204流向热管冷凝段202，在热管冷凝段202中放热并加热水箱300中的水，放热后的热管工质再次经热管配管203流向热管蒸发段201，完成一个循环。

图1和图2所示的热泵热水器为本发明提供的第一种具体实施例，热管蒸发段201位于水箱300外侧，热管冷凝段202的位置高于热管蒸发段201的位置；热管冷凝段202的出口端与热管蒸发段201的入口端通过低温管段203连通，热管冷凝段202的入口端与热管蒸发段201的出口端通过高温管段204连通。其中，低温管段203与热管蒸发段201的连接端位于高温管段204与热管蒸发段201的连接端与压缩机101之间。即，在热泵热水器在制热状态时，高温管段204与热管蒸发段201的连接端和低温管段203与热管蒸发段201的连接端沿制热管道内的制冷剂的流动方向依次排列。由于热管冷凝段202的位置高于热管蒸发段201的位置，使得热管装置中的热管工质吸收蒸发成气体而上升，使吸热热管工质自动流入热管冷凝段202，而在热管冷凝段202放热降温后的热管工质冷凝成液体自动流入热管蒸发段201，实现了热管装置中热管工质的自动循环。

热管冷凝段202的位置高于热管蒸发段201的位置为在本发明实施例提供的热泵热水器正常工作时，热管冷凝段202坐在水平位置高于热管蒸发段201的水平位置，以便于热管工质流动。

也可以使热管冷凝段202的位置不高于热管蒸发段201的位置，即热管冷凝段202的位置低于或平行于热管蒸发段201的位置，通过设置压缩泵等装置实现热管装置中热管工质的循环。

其中，热管冷凝段202的出口端为其底端，热管冷凝段202的入口端为其顶端。

制热管道内的制冷剂由图2中的热管装置的左侧向右侧流动，热管装置中的热管工质依次沿高温管段204、热管冷凝段202、低温管段203和热管蒸发段201流动，可见，热管蒸发段201内的热管工质由图2中的热管装置的右侧向左侧流动，使得热管蒸发段201内的热管工质与制热管道内的制冷剂形成逆流，以便于热管工质与制冷剂的逆流换热。

图3和图4所示的热泵热水器为本发明提供的第二种具体实施例，热管蒸发段201位于水箱300外侧，热管冷凝段202的位置高于热管蒸发段201的位置；热管冷凝段202的出口端与热管蒸发段201的入口端通过低温管段203连通，热管冷凝段202的入口端与热管蒸发段201的出口端通过高温管段204连通。其中，高温管段204与热管蒸发段201的连接端位于低温管段203与热管蒸发段201的连接端与压缩机101之间。即，在热泵热水器在制热状态时，低温管段203与热管蒸发段201的连接端和高温管段204与热管蒸发段201的连接端沿制热管道内的制冷剂的流动方向依次排列。

制热管道内的制冷剂由图4中的热管装置的左侧向右侧流动，热管装置中的热管工质依次沿高温管段204、热管冷凝段202、低温管段203和热管蒸发段201流动，可见，热管蒸发段201内的热管工质由图4中的热管装置的左侧向右侧流动，使得热管蒸发段201内的热管工质与制热管道内的制冷剂形成顺流，以便于热管工质与制冷剂的顺流换热。

进一步地，为了提高换热效果的同时节约成本，上述两个实施例提供的热泵热水器中，热管蒸发段201为套设于制热管道外侧的套筒段。其中，套筒段的两端为封闭状态，其上具有分别与低温管段203及高温管段204连接的通孔。即，热管装置为封闭状态，以避免热管工质泄漏于热泵热水器机壳或水箱300内。

更进一步地，为了提高换热效果，热管冷凝段202为螺旋毛细管。并且，通过螺旋毛细管的毛细力作用，使热管蒸发段201内的热管工质更顺利的流入热管冷凝段202。可见，热管冷凝段202的出口端为螺旋毛细管的底端，热管冷凝段202的入口端为螺旋毛细管的顶端。即螺旋毛细管的底端与热管蒸发段201的入口端通过低温管段203连通，螺旋毛细管的顶端与热管蒸发段201的出口端通过高温管段204连通。

其中，螺旋毛细管的盘管圈数依实际需要而定，在此不再详细说明。

图5所示的热泵热水器为本发明提供的第三种具体实施例，热管蒸发段201为设置于水箱300内的加热管套；热管冷凝段202设置于热管蒸发段201的顶部。制热管道位于加热管套内的部分与其进行热交换，热管蒸发段201内的热管工质吸收热量后流入热管冷凝段202，与水箱300中的水进行热交换并放热降温后流回热管蒸发段201。

如图5所示，为了确保热管装置的换热效果，热管冷凝段202的数量为多个且均布于热管蒸发段201的顶部。

进一步地，热管冷凝段202为直管段且垂直于热管蒸发段201。热管冷凝段202的顶部为封闭状态，底部与热管蒸发段201连通。热管冷凝段202内的热管工质放热降温后通过竖直的直流管路流回热管蒸发段201，吸热升温后再流回热管冷凝段202。

为了便于对空气侧换热器103结霜时对空气侧换热器103进行除霜，本发明实施例提供的热泵热水器还包括四通阀102。通过设置四通阀102，使本实施例提供的热泵热水器具有制热状态及化霜状态。可以理解的是，为了实现上述两个状态，四通阀102的一端与压缩机101连通，其第二端与水箱加热盘管108之间通过制热管道连通。

当本发明实施例提供的热泵热水器处于制热状态时，即对水箱300中的水进行加热。通过四通阀102转换使压缩机101出口与水箱加热盘管108连通，空气侧换热器103与压缩机101入口连通。

由压缩机101排出的高温高压的制冷剂过热气体经四通阀102后向水箱300流动，制冷剂在制热管道与热管蒸发段201的部分放热，使热管系统中的热管工质吸热，而制热管道中的制冷剂降温，变成高温高压的饱和气体，然后进入水箱加热盘管108中放热，加热水箱300中的水；经过放热的制冷剂则变成高温高压的制冷剂液体，然后经节流装置104节流降压后变成低温低压的制冷剂两相混合物，流入空气侧换热器103后在空气侧风扇105的辅助下蒸发吸热后变成低温低压的制冷剂过热气体，通过四通阀102后进入压缩机101，经压缩机101压缩后再次经过四通阀102后向水箱300流动，完成一个制冷循环。而热管系统中的热管工质在热管蒸发段201吸收制冷剂过热气体放出的热量后流入热管冷凝段202，吸收热量后的热管工质经热管配管204流向热管冷凝段202，在热管冷凝段202中放热并加热水箱300中的水，放热后的热管工质再次经热管配管203流向热管蒸发段201，完成一个循环。

当本发明实施例提供的热泵热水器处于化霜状态时，即对空气侧换热器103进行化霜。通过四通阀102转换使压缩机101入口与水箱加热盘管108连通，空气侧换热器103与压缩机101出口连通。

由压缩机101排出的高温高压的制冷剂过热气体经四通阀102后进入空气侧换热器103，制冷剂过热气体在空气侧换热器103中放热，使空气侧换热器103上的霜融化，而制冷剂在放热后冷凝成高温高压的制冷剂液体，然后经节流装置104节流降压后变成低温低压的制冷剂两相混合物，经水箱加热盘管108蒸发吸热变成低温低压的制冷剂，经过制热管道后流经四通阀102进入压缩机101吸气口，经压缩机101压缩后再次变成高温高压的制冷剂过热气体，完成一个制冷循环。由于此时与制热管道导热接触的热管蒸发段201内的热管工质温度等于或低于热管冷凝段202内的热管工质温度，热管系统在化霜期间是不工作的。

由于热管装置为吸收压缩机101排出的高温高压的制冷剂的热量，因此，热管装置内的热管工质吸热量较多，并且，热泵热水器的进水管301设置于水箱300的底部，出水管302设置于水箱300的顶部。为了更好的提高出水管302的出水温度，热管冷凝段202位于水箱加热管108的顶部。

进一步地，水箱加热管内的制冷剂为R32制冷剂。即，本发明实施例提供给的热泵热水器的制热系统中的制冷剂为R32制冷剂，进一步优化了制冷效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种热泵热水器，包括压缩机(101)及水箱(300)，其特征在于，还包括设置于所述水箱(300)内胆外壁的水箱加热管(108)、连接于所述水箱加热管(108)与所述压缩机(101)之间的制热管道及设置于所述制热管道上的热管装置；

所述热管装置具有与所述制热管道导热接触的热管蒸发段(201)及位于所述水箱(300)内的热管冷凝段(202)。

2.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管蒸发段(201)位于所述水箱(300)外侧，所述热管冷凝段(202)的位置高于所述热管蒸发段(201)的位置；所述热管冷凝段(202)的出口端与所述热管蒸发段(201)的入口端通过低温管段(203)连通，所述热管冷凝段(202)的入口端与所述热管蒸发段(201)的出口端通过高温管段(204)连通。

3.如权利要求2所述的热泵热水器，其特征在于，所述低温管段(203)与所述热管蒸发段(201)的连接端位于所述高温管段(204)与所述热管蒸发段(201)的连接端与所述压缩机(101)之间。

4.如权利要求2所述的热泵热水器，其特征在于，所述高温管段(204)与所述热管蒸发段(201)的连接端位于所述低温管段(203)与所述热管蒸发段(201)的连接端与所述压缩机(101)之间。

5.如权利要求2-4任一项所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管蒸发段(201)为套设于所述制热管道外侧的套筒段。

6.如权利要求2-4任一项所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管冷凝段(202)为螺旋毛细管。

7.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管蒸发段(201)为设置于所述水箱(300)内的加热管套；所述热管冷凝段(202)设置于所述热管蒸发段(201)的顶部。

8.如权利要求7所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管冷凝段(202)的数量为多个且均布于所述热管蒸发段(201)的顶部。

9.如权利要求8所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管冷凝段(202)为直管段且垂直于所述热管蒸发段(201)。

10.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，还包括四通阀(102)，所述四通阀(102)的一端与所述压缩机(101)连通，其第二端与所述水箱加热盘管(108)之间通过所述制热管道连通。

11.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述热管冷凝段(202)位于所述水箱加热管(108)的顶部。

12.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述水箱加热管(108)内的制冷剂为R32制冷剂。