CN104019545A - 一种多功能热泵开水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能热泵开水装置，包括：控制系统、热泵系统、水系统；水系统包括由水系统管路依次串联的沸水器、高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱；热泵系统包括：由热泵系统管路连接的压缩机、节流机构、热源换热器。有益之处在于：本发明的热泵开水装置，能够同时提供开水、温水、冰水，卫生健康，满足不同客户的多样化需求，特别适合用于开水需求较多的商场、酒店、饮料店、机场、车站、工厂企业等场所；水的煮沸、升温、降温均是通过同一套热泵系统来完成的，很好地实现了余热回收和利用，相较于传统的电加热型开水器耗电量能够减少70%左右，节能减排，符合国家的节能产业政策和社会节能环保的新理念。

Description

一种多功能热泵开水装置

技术领域

本发明涉及一种开水装置，具体涉及一种多功能的节能型饮用水装置。

背景技术

目前的开水装置多为电加热式，有少部分采用燃料直接加热方式，它们共同的缺点是能耗高，而且燃料加热式开水器还会产生环境污染，不符合国家提出的节能环保要求。

根据人们的生活习惯和卫生健康要求，一般来说，饮用水多是煮沸后的开水，但是刚煮沸后的水温高达90-95℃，是不能直接入口的，通常情况下人们能直接入口的水温为60℃左右。所以，整个饮用水的物理过程是先升温再降温的过程，升温采用传统的加热方法，降温则依靠自然冷却，造成了很大的能量浪费，而且不能及时满足人的需求。此外，在炎热的天气环境下，冰水也广受欢迎，目前，获得冰水的最常用的方法是在饮用水或饮料中加上冰块，但是目前市场上的冰块多是用自来水直接制成的，无法达到卫生标准，经常食用还可能影响身体健康。

申请号为201210456909.9的中国专利公开了一种多功能空气源热泵开水器，包括空气源热泵系统和电加热系统两套加热装置，其中空气源热泵仅仅是对自来水进行预热功能，真正的把水温升到95℃以上还是开电加热直接完成的。该专利除了有开水功能外还包括了温开水功能，但是其温开水功能是靠电加热煮沸后的水和低温自来水进行热交换降温而成的。

申请号为201220232076.3的中国专利公开了应用热泵制热空气能开水炉，包括一套气源热泵系统，一套控制系统，一个开水箱和一个储水箱。其中的空气源热泵系统是一套复叠的热泵系统，包括两个压缩机、两个节流机构和相应的换热器等，其最大的特点是完全取消了电直接对水加热的装置。

上述公开的专利在煮沸水的过程中使用了热泵技术，采用空气源为热源，受环境温度和湿度的局限性，同时还存在其他的不足之处。申请号为201210456909.9的中国专利，仅仅使用热泵对水进行预热，节能效果并不理想；另外其温开水的处理程是靠自来水流动时进行热交换的，降温幅度有限，热回收也不完全；还有其开水箱的保温是靠电加热辅助温升的，电加热管在工作时候表面温度超过100℃与其表面接触的水依然是沸腾的，存在千沸水等不健康的因素。而申请号为201220232076.3的中国专利，虽然应用了空气源热泵原理直接把水煮沸，但是其核心热泵系统是一套复叠热泵制热系统，系统太复杂，制作成本太高在实际应用中并不适合工业化量产，而且节能效果也不理想；同时该专利功能单一，仅具有开水功能，无法满足不同客户的多样化需求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节能的、功能多样的、卫生健康的热泵开水装置。 

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种多功能热泵开水装置，包括：控制系统、热泵系统、水系统；水系统包括由水系统管路依次串联的沸水器、高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱，所述水系统管路上设有多个水路控制阀；热泵系统包括：由热泵系统管路连接的压缩机、节流机构、热源换热器，热泵系统管路上设有多个热泵控制阀，热泵系统管路供制冷剂流动循环，用于实现对沸水器中的自来水加热、对高温开水箱中的水加热、对中温开水箱中的水加热或降温、对冰开水箱中的水降温；所述压缩机与沸水器、高温开水箱、中温开水箱之间均连有热泵系统管路，所述节流机构与沸水器、高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱之间均连有热泵系统管路。

前述高温开水箱的水温为95℃，所述中温开水箱的水温为60℃，所述冰开水箱的水温为10℃。

前述高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱上分别安装有高温开水出水阀、中温开水出水阀及冰开水出水阀。

前述控制系统用于设定和控制高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱的水温。

前述节流机构为膨胀阀。

前述热源换热器中与制冷剂进行热交换的热源侧介质为：空气源、水源、地源、太阳能源或其他余热源。

本发明的有益之处在于：本发明的热泵开水装置，能够同时提供开水、温水、冰水，卫生健康，满足不同客户的多样化需求，特别适合用于开水需求较多的商场、酒店、饮料店、机场、车站、工厂企业等场所；水的煮沸、升温、降温均是通过同一套热泵系统来完成的，很好地实现了余热回收和利用，相较于传统的电加热型开水器耗电量能够减少70%左右，节能减排，符合国家的节能产业政策和社会节能环保的新理念。

附图说明

图1是本发明的一种多功能热泵开水装置的原理结构示意图。 

图中附图标记的含义：1、热泵压缩机，2、热泵系统管路，3、第一热泵控制阀，4、沸水器，5、单向阀，6、节流机构，7、第二热泵控制阀，8、热源换热器，9、第四热泵控制阀，10、高温开水箱，11、第五热泵控制阀，12、中温开水箱，13、第六热泵控制阀，14、第七热泵控制阀，15、第八热泵控制阀，16、第三热泵控制阀，17、第一水路控制阀，18、第二水路控制阀，19、水系统管路，20、第三水路控制阀，21、高温开水出水阀，22、第四水路控制阀，23、中温开水出水阀，24、冰开水箱，25、冰开水出水阀，26、控制系统。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1，本发明的热泵开水装置包括三大部分：热泵系统、水系统以及控制系统26。其中，水系统包括依次串联的沸水器4、高温开水箱10、中温开水箱12及冰开水箱24，自来水沿着水系统管路19经第一水路控制阀17进入沸水器4中与来自热泵系统的高温高压的制冷剂进行热交换，自来水被加热为95℃以上的沸水；沸水经过第二水路控制阀18进入高温开水箱10中，部分高温开水存储于高温开水箱10中，也有部分高温开水继续沿着水系统管路19经过第三水路控制阀20进入中温开水箱12中；部分存储于中温开水箱12中，部分继续沿着水系统管路19经过第四水路控制阀22进入冰开水箱24中。

控制系统26用于设定和监控高温开水箱10、中温开水箱12以及冰开水箱24中的温度，一般情况下，高温开水箱10的温度为95℃左右，中温开水箱12为适宜直接饮用的60℃左右，冰开水箱24则为10℃左右，也可进行人为设定。为了方便取水，分别安装有高温开水出水阀21、中温开水出水阀23和冰开水出水阀25。

在高温开水箱10中，如果水温下降并低于设定温度，则通过控制系统26控制高温制冷剂对高温开水箱10进行加热。在中温开水箱12内，如果水温下降并低于设定温度，则通过控制系统26控制高温制冷剂对中温开水箱12进行加热；如果水温高于设定温度，则通过控制系统26控制低温制冷剂对中温开水箱12进行降温，并回收热量。在冰开水箱24内，如果水温高于设定温度，则通过控制系统26控制低温制冷剂对冰开水箱24进行降温，并回收热量。

为了更好地理解本发明，下面我们对升温、降温过程进行逐一的详细介绍，箭头所示方向为制冷剂的流向。

本发明的热泵系统包括由热泵系统管路2及多个热泵控制阀连接的热泵压缩机1、节流机构6以及热源换热器8，构成一套升温、降温的循环回路，节流机构6可以选用膨胀阀，在热源换热器8中与制冷剂进行热交换的热源侧介质，不仅可以是常用的空气源，也可以是水源、地源，还可以是其他余热源或太阳能等可再生能源，选择多样，不受地理环境和气候条件的制约。

如图1所示，热泵压缩机1将制冷剂压缩为高温高压气体，该高温高压气体经热泵系统管路2和第一热泵控制阀3后到达沸水器4，与沸水器4中的常温自来水进行热交换，使自来水升温，换热后制冷剂变为高压液体沿着热泵系统管路2经过单向阀5流向节流机构6，经节流机构6降压后变为低温低压的制冷剂，该低温低压的制冷剂一部分经过第二热泵控制阀7进入热源换热器8和热源侧介质进行热交换，热交换后流向热泵压缩机1；另一部分低温低压的制冷剂经过第三热泵控制阀16进入冰开水箱24与其中的低温开水进行热交换，对低温开水降温，完成热交换后的制冷剂又沿着热泵系统管路2流向热泵压缩机1，如此循环。

如果高温开水箱10中水温下降并低于设定温度，则通过控制系统26控制高温制冷剂对高温开水箱10进行加热。该过程中，热泵压缩机1将制冷剂压缩为高温高压气体，经第四热泵控制阀9后到达高温开水箱10，与高温开水箱10中的降温了的开水进行热交换，热交换后制冷剂变成高压液体流向节流机构6，经节流机构6降压后变成低温低压的制冷剂，该低温低压的制冷剂同前，一部分经过第二热泵控制阀7进入热源换热器8和热源侧介质进行热交换，另一部分低温低压的制冷剂经过第三热泵控制阀16进入冰开水箱24和其中的低温开水进行热交换，最终流向压缩机，如此循环。

如果中温开水箱12中水温下降并低于设定温度，则通过控制系统26控制高温制冷剂对中温开水箱12进行加热。热泵压缩机1将制冷剂压缩成高温高压气体，经过热泵系统管路2和第五热泵控制阀11后进入中温开水箱12，与中温开水箱12中降温后的开水进行热交换，制冷剂变成高压液体经过第六热泵控制阀13流向节流机构6，制冷剂的后续流向同前，如此循环。

如果中温开水箱12的水温高于设定温度，则通过控制系统26控制低温制冷剂对中温开水箱12进行降温。通过两条循环线路可实现对中温开水箱12的降温：（1）、热泵压缩机1将制冷剂压缩成高温高压气体，经过第一热泵控制阀3后到达沸水器4，与沸水器4中的常温自来水进行热交换，制冷剂变成高压液体经过单向阀5流向节流机构6，经过降压后变成低温低压的制冷剂，经过第七控制阀，进入中温开水箱12与其中的高温开水进行热交换，对高温开水进行降温，热交换后的制冷剂经过第八热泵控制阀15流向压缩机；（2）、热泵压缩机1将制冷剂压缩成高温高压气体，经过第四热泵控制阀9后进入高温开水箱10，与高温开水箱10中的低温开水进行热交换，然后制冷剂流向节流机构6，经降压后变成低温低压的制冷剂经过第七热泵控制阀14，进入中温开水箱12对其中的高温开水进行热交换，热交换后的制冷剂经过第八热泵控制阀15流向压缩机，如此循环。

需要说明的是，本发明中所提及的若干个热泵控制阀和水路控制阀，其结构和原理与我们常用的控制阀都是一样的，受控制系统26控制实现开启或闭合，本发明中在控制阀前面加上“热泵”或“水路”只是为了更清楚地阐述本发明，并不特指某一类特殊的控制阀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多功能热泵开水装置，其特征在于，包括：控制系统、热泵系统、水系统；水系统包括由水系统管路依次串联的沸水器、高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱，所述水系统管路上设有多个水路控制阀；热泵系统包括：由热泵系统管路连接的压缩机、节流机构、热源换热器，热泵系统管路上设有多个热泵控制阀，热泵系统管路供制冷剂流动循环，用于实现对沸水器中的自来水加热、对高温开水箱中的水加热、对中温开水箱中的水加热或降温、对冰开水箱中的水降温；所述压缩机与沸水器、高温开水箱、中温开水箱之间均连有热泵系统管路，所述节流机构与沸水器、高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱之间均连有热泵系统管路。

2.根据权利要求1所述的一种多功能热泵开水装置，其特征在于，所述高温开水箱的水温为95℃，所述中温开水箱的水温为60℃，所述冰开水箱的水温为10℃。

3.根据权利要求2所述的一种多功能热泵开水装置，其特征在于，所述高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱上分别安装有高温开水出水阀、中温开水出水阀及冰开水出水阀。

4.根据权利要求1所述的一种多功能热泵开水装置，其特征在于，所述控制系统用于设定和控制高温开水箱、中温开水箱及冰开水箱的水温。

5.根据权利要求1所述的一种多功能热泵开水装置，其特征在于，所述节流机构为膨胀阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多功能热泵开水装置，其特征在于，所述热源换热器中与制冷剂进行热交换的热源侧介质为：空气源、水源、地源、太阳能源或其他余热源。