CN104534655B - 一种空气源热泵饮水装置及其加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气源热泵饮水装置及其加热方法，饮水装置包括进水单元、空气源热泵机组、冷凝水箱、储水箱、电磁阀组件和瞬时加热单元，所述空气源热管机组与所述冷凝水箱相连接，所述进水单元、所述冷凝水箱与所述储水箱分别通过电磁阀组件相连接，所述瞬时加热单元设于所述储水箱与饮用水出口之间。本发明通过将空气源热泵技术引入到饮水装置中，充分利用了作为低品位能源之一的空气能，扩大了低品位能源的利用途径，减少了热能的耗散，提高电能的利用效率。

Description

一种空气源热泵饮水装置及其加热方法

技术领域

本发明涉及热泵技术，具体涉及一种空气源热泵饮水装置及其加热方法。

背景技术

目前，传统的锅炉集中提供饮用水的方式逐渐被分散式的饮水机代替，尤其在学校、医院、办公楼等公共建筑中，多以分散式的电开水机提供饮用开水。但开水机通常直接用电进行加热，并采用常开式，电能消耗巨大。

在能源趋紧的大背景下，包括空气源热泵和地源热泵等在内的热泵技术，因其具有的明显提高能源利用效率的优点，具有广阔的发展前景。将空气源热泵技术应用与饮水装置中，能够充分利用空气中所蕴含的能量，减少电能消耗。

考虑到能源的优化配置和节能减排的需求，提出本发明。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空气源热泵饮水装置及其加热方法，旨在将空气源热泵技术引入到饮水装置中，旨在提高能源效率，减少电能的消耗。

本发明采用的技术方案具体为：

一种空气源热泵饮水装置，包括进水单元、空气源热管机组、冷凝水箱、储水箱、电磁阀组件和瞬时加热单元，所述空气源热管机组与所述冷凝水箱相连接，所述进水单元、所述冷凝水箱与所述储水箱分别通过电磁阀组件相连接，所述瞬时加热单元设于所述储水箱与饮用水出口之间。

在上述空气源热泵饮水装置中，还包括控制部，所述控制部与所述进水单元、所述空气源热泵机组、所述冷凝水箱和所述储水箱分别相连。

在上述空气源热泵饮水装置中，所述进水单元包括水位控制器和水质净化器，所述水位控制器设于饮用水进口和所述水质净化器之间,用于检测所述储水箱和所述冷凝水箱的水位。

在上述空气源热泵饮水装置中，所述空气源热泵机组的蒸发器与室外空气相接触，所述空气源热泵机组的冷凝器置于所述冷凝水箱。

在上述空气源热泵饮水装置中，所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，其中：

所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别设于所述冷凝水箱和所述储水箱的进水端，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀与所述水质净化器相连接；所述冷凝水箱的出口连接有水泵，所述水泵通过第四电磁阀与所述储水箱相连接；所述冷凝水箱和所述储水箱之间还设有循环管，所述第四电磁阀设于所述循环管；所述第五电磁阀设于所述水位控制器和水入口之间。

在上述空气源热泵饮水装置中，所述瞬时加热单元包括若干个电磁加热器，所述电磁加热器与所述饮用水出口相连接。

一种空气源热泵饮水装置的加热方法，具体步骤为：

空气源热泵机组中的冷凝器将冷凝水箱中的水加热至设定值一并保温，通过水泵储存至储水箱中，当在饮用水出口端有取开水的需求时，温度为设定值一的水从储水箱引入至瞬时加热单元进行快速加热，以目标温度出水；

当环境温度高于设定值三时，水位控制器检测到储水箱中的水位降至最低水位时，控制部使水泵和第三电磁阀开启，将水从冷凝水箱输送到储水箱，当储水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；水位控制器检测到冷凝水箱中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀以及进水管上的第一电磁阀开启，冷凝水箱开始进水，当冷凝水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；当环境温度低于设定值三时，水位控制器检测到储水箱中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀及进水管上的第二电磁阀开启，储水箱开始进水，当储水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；

当冷凝水箱中的水温低于设定值二，空气源热泵机组启动，当水温达到设定值一时，空气源热泵机组停止运行，当储水箱中的水温低于设定值二时，控制部使第三电磁阀和第四电磁阀开启，使得储水箱与冷凝水箱中的水温通过水泵和循环管达到一致。

在上述空气源热泵饮水装置的加热方法中，当环境温度低于设定值三时，控制部使空气源热泵机组关闭，通过瞬时加热单元供热。

在上述空气源热泵饮水装置的加热方法中，所述瞬时加热单元包括若干个电磁加热器，所述电磁加热器与所述饮用水出口相连接。

本发明产生的有益效果是：

本发明通过采用空气源热泵技术和电磁加热器相结合的方式，将空气源热泵技术引入到饮水装置中，充分利用低品位能源-空气能，通过空气源热泵将空气能转化为水的热能，空气源热泵系统的加热量与耗电量之比能够达到2:1-3:1左右；本发明只将水加热到55℃，对55℃的水进行保温，与普通电热式开水器对100℃的水保温相比，能够减少热能的耗散，达到节能减排的效果；同时采用电磁式加热器，加热方式快速、灵活，能够把水瞬时加热到95-100℃，并能按需加热开水，提高烧水速度，能够在3-5s内产生95-100℃开水，节省等待时间，实现了“按需”烧水，随即加热，既节省时间又节约能源，减少了热能的耗散，提高电能的利用效率。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种空气源热泵饮水装置的结构示意图；

图2为本发明一种空气源热泵饮水装置的饮用水出口的结构示意图。

图中：

1、空气源热泵机组 2、冷凝水箱 3、蒸发器 4、墙体 5、水泵 61、第一电磁阀 62、第二电磁阀 63、第三电磁阀 64、第四电磁阀 65、第五电磁阀 7、水位控制器 8、水质净化器 9、储水箱 10、电磁加热器 11、饮用水出口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1所示的一种空气源热泵饮水装置，包括进水单元、空气源热泵机组1、冷凝水箱2、储水箱9、电磁阀组件和瞬时加热单元，空气源热泵机组1与冷凝水箱2相连接，进水单元、冷凝水箱2与储水箱9分别通过电磁阀组件相连接，瞬时加热单元设于储水箱9与饮用水出口11之间；还包括控制部，控制部与进水单元、空气源热泵机组1、冷凝水箱2以及储水箱9分别相连；其中：

进水单元包括水位控制器7和水质净化器8，水位控制器7设于饮用水进口和水质净化器8之间；

空气源热泵机组1包括压缩机、蒸发器3、膨胀阀和冷凝器，蒸发器3与墙体4之外的室外空气相接触，通过热泵机组的运行，吸收空气中的能量，冷凝器置于冷凝水箱2，通过空气源热泵机组直接将空气能释放于水中，实现能量的转移，冷凝器则置于所述冷凝水箱2；

空气源热泵机组1包括压缩机、蒸发器3、膨胀阀和冷凝器，蒸发器3与室外空气相接触，冷凝器置于冷凝水箱2；

电磁阀组件包括第一电磁阀61、第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀64和第五电磁阀65，具体地：

第一电磁阀61和第二电磁阀62分别设于冷凝水箱2和储水箱9的进水端，第一电磁阀61和第二电磁阀62与水质净化器8相连接；冷凝水箱2的出口连接有水泵5，水泵通过第四电磁阀64与储水箱9相连接，当冷凝水箱2中的温度达到55℃时，水泵5开始运行，将水储存到储水箱9中；冷凝水箱2和储水箱9之间还设有循环管，第四电磁阀64设于循环管；第五电磁阀65设于水位控制器7和装置的水入口之间；

作为一种优选，瞬时加热单元包括若干个电磁加热器10，电磁加热器10与饮用水出口11相连接。

上述空气源热泵饮水装置的工作过程为：

空气源热泵机组1的冷凝器将冷凝水箱2中的水加热至设定值一(50-55℃之间的某个值，本实施例中优选为55℃)并保温，通过水泵5储存至储水箱9中，当在饮用水出口11端有取开水的需求时，温度为设定值一的水从储水箱9引入至瞬时加热单元进行快速加热，即可在3-5s内可以出温度达到95-100℃的饮用水。

通过与水位控制器7、水质净化器8相连接，实现了进水过程的联动控制与烧水自动控制，当通过水位控制器7的水位控制和低水位报警防止干烧，通过水质净化器8控制开水纯度，达到饮水安全符合卫生标准要求，具体来讲：当环境温度高于设定值三(13-16℃之间的某个值，本实施例中优选为15℃)时，水位控制器7检测到储水箱9中的水位降至最低水位时，控制部使水泵5和第三电磁阀63开启，将水从冷凝水箱2输送到储水箱9，当储水箱9中的水位达到最高水位时，停止进水；水位控制器7检测到冷凝水箱2中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀65以及进水管上的第一电磁阀61开启，冷凝水箱2开始进水；当冷凝水箱2中的水位达到最高水位时，停止进水；当环境温度低于设定值三时，水位控制器7检测到储水箱9中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀65及进水管上的第二电磁阀62开启，储水箱9开始进水，当储水箱9中的水位达到最高水位时，停止进水；

当冷凝水箱2中的水温低于设定值二(48-52℃之间的某个值，本实施例中优选为50℃)，空气源热泵机组1启动，当水温达到设定值一时，空气源热泵机组1停止运行，在环境温度分别为20℃、30℃和40℃的情况下，饮水装置的放热量与耗电量之比分别约为2.2：1、3.0：1和3.2:1。当储水箱中的水温低于设定值二时，控制部使第三电磁阀63和第四电磁阀64开启，使得储水箱9与冷凝水箱2中的水温通过水泵5和循环管达到一致，保证储水箱9中的水温达到50℃以上。

如图2所示，作为一种实施例，瞬时加热单元的电磁加热器10共4组，2组2KW加热器连接有2个饮用水出口11，2组4KW的加热器连接有2个饮用水出口11。

电磁加热器10的入口温度为50-55℃的热水，出水温度为95-100℃的开水，加热功率为2KW，控制水的流量为10ml/s，当环境温度低于设定值三时，控制部使空气源热泵机组1关闭，通过瞬时加热单元供热，空气源热泵机组1的热电比值较低，因此不启用空气源热泵机组1，直接采用4KW的电磁加热器进行加热，控制水的流量为10ml/s，加热实现饮用水的标准。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种空气源热泵饮水装置，其特征在于，包括进水单元、空气源热泵机组、冷凝水箱、储水箱、电磁阀组件和瞬时加热单元，所述空气源热泵机组与所述冷凝水箱相连接，所述进水单元、所述冷凝水箱与所述储水箱分别通过电磁阀组件相连接，所述瞬时加热单元设于所述储水箱与饮用水出口之间；

还包括控制部，所述控制部与所述进水单元、所述空气源热泵机组、所述冷凝水箱和所述储水箱分别相连；

所述进水单元包括水位控制器和水质净化器，所述水位控制器设于饮用水进口和所述水质净化器之间,用于检测所述储水箱和所述冷凝水箱的水位；

所述空气源热泵机组的蒸发器与室外空气相接触，所述空气源热泵机组的冷凝器置于所述冷凝水箱；

所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，其中：

所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别设于所述冷凝水箱和所述储水箱的进水端，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀与所述水质净化器相连接；

所述冷凝水箱的出口连接有水泵，所述水泵通过第四电磁阀与所述储水箱相连接；

所述冷凝水箱和所述储水箱之间还设有循环管，所述第四电磁阀设于所述循环管；

所述第五电磁阀设于所述水位控制器和水入口之间。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵饮水装置，其特征在于，所述瞬时加热单元包括若干个电磁加热器，所述电磁加热器与所述饮用水出口相连接。

3.一种如权利要求1所述的空气源热泵饮水装置的加热方法，其特征在于，具体步骤为：

空气源热泵机组中的冷凝器将冷凝水箱中的水加热至设定值一并保温，通过水泵储存至储水箱中，当在饮用水出口端有取开水的需求时，温度为设定值一的水从储水箱引入至瞬时加热单元进行快速加热，以目标温度出水；

当环境温度高于设定值三时，水位控制器检测到储水箱中的水位降至最低水位时，控制部使水泵和第三电磁阀开启，将水从冷凝水箱输送到储水箱，当储水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；水位控制器检测到冷凝水箱中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀以及进水管上的第一电磁阀开启，冷凝水箱开始进水，当冷凝水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；当环境温度低于设定值三时，水位控制器检测到储水箱中的水位降至最低水位时，控制部使第五电磁阀及进水管上的第二电磁阀开启，储水箱开始进水，当储水箱中的水位达到最高水位时，停止进水；

当冷凝水箱中的水温低于设定值二，空气源热泵机组启动，当水温达到设定值一时，空气源热泵机组停止运行，当储水箱中的水温低于设定值二时，控制部使第三电磁阀和第四电磁阀开启，使得储水箱与冷凝水箱中的水温通过水泵和循环管达到一致；

当环境温度低于设定值三时，控制部使空气源热泵机组关闭，通过瞬时加热单元供热；

所述瞬时加热单元包括若干个电磁加热器，所述电磁加热器与所述饮用水出口相连接。