CN106931641A - 直热式热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直热式热泵热水器，所述直热式热泵热水器用于加热洗浴用水，包括蒸发器、冷凝器、分别连通所述蒸发器与所述冷凝器的两端的压缩机与节流装置、用于抽取浴室内水汽进入所述蒸发器的抽气装置、设于所述冷凝器的水侧通道管及设于所述水侧通道管的控制阀。本发明提供的直热式热泵热水器通过吸收水汽潜热来加热洗浴用水，从而较优的实现热能循环。

Description

直热式热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，具体涉及一种直热式热泵热水器。

背景技术

当前人类节能减排任务任重而道远，温室效应导致诺尔尼诺现象日益凸显，危害人类身体健康及影响农作物生长的雾霾日趋严重。大力倡导节能先进技术研究与开发，充分发挥资源循环利用是当今经济优先发展方向，毋庸置疑这是我国政府在今后相当一段时间都会秉持的政策导向。

随着国民经济的发展和人民生活水平不断提高，生活用热水的需求量越来越大，能源的消耗与日俱增。我国作为能源消耗大国，根据统计，每年建筑能耗占全国总能耗近30％，城市民用建筑洗浴热水能耗占20％，我国一次能源生产绝大部分依赖矿物质能源消耗，由此增加温室气体排放，导致雾霾日益严重，因此人们越来越注重能源的节约，开发太阳能、风能等可再生能源的任务也十分迫切。热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术，因其在节能降耗和环保方面都具有良好的表现，在公共建筑热水供应系统中得到了越来越广泛的关注。空气源热泵由于其结构简单，安装使用方便，因此成为热泵诸多形式中应用最广泛的一种，在公共建筑热水供应系统中占有不可代替的优势。

目前，现行空气源热泵年运行费用是目前最低的一种热水生产方式，电锅炉年运行费用最高，至少是空气源热泵的3.26倍，燃油锅炉年运行费用至少是空气源热泵的1.97倍，燃气锅炉年运行费用至少是空气源热泵的1.22倍。从标准煤用量来看，空气源热泵年标准煤用量为20.9t，电锅炉是空气源热泵的3.3倍，燃油锅炉是3.7倍，燃气锅炉是3.4倍。根据年运行费用和标准煤用量可知，空气能热水器节能效果是电热水器的4倍，是燃气热水器的3倍，是太阳能热水器的约2倍，凭借绝大的优势，空气能热水器在中国热水领域横空出世，经过近十几年的发展，市场取得了明显的进展，空气源热泵既经济又环保。

现有的空气能热泵热水器分为循环式与直热式两种类型，循环式与直热式之间的最大差别在于进水温度不同而使热泵的热交换工况完全不同，循环式机组在始初工作时，进水温度为20℃，水和工质的热交换温差大，换热效率高，吸热能力强；因其水流循环量比直热式的大，初时冷凝温度、排气温度、排气压力和运行电流均比直热式低；但随着循环交换加热，水温不断提高；随着温度的递升，机组的运行冷凝温度、排气温度、排气压力和运行电流也迅速增加；当水温到达55℃时，水和工质的热交换温差变小，吸热能力变小，换热效率差，压缩机在长时间超负荷运行，导致压缩机的工作寿命减短。直热式机组进水温度始终保持20℃，水和工质的热交换温差大，换热效率高，吸热能力强，冷凝温度、排气温度、排气压力和运行电流长期在压缩机正常使用条件下工作，大大延长压缩机的运行寿命，因此，直热式热泵热水器在机器的运行寿命上具备较大的优势。

现有技术中的直热式热泵热水器需要设置四通阀，蒸发器一般安装于室外以吸收室外的空气能，而遇上天气寒冷结霜的情况，还需要设置化霜程序以消除结霜的影响，材料成本与时间成本花费较大，进一步的，在洗浴的过程中，产生的水汽所含有的热量经常会因为不经利用白白流失。

因此，有必要提供一种新的直热式热泵热水器解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种直热式热泵热水器，旨在方便热能的循环利用并有效节约能源成本。

为实现上述目的，本发明提出的直热式热泵热水器，用于加热洗浴用水，包括蒸发器、冷凝器、分别连通所述蒸发器与所述冷凝器的两端的压缩机与节流装置、用于抽取浴室内水汽进入所述蒸发器的抽气装置、设于所述冷凝器的水侧通道管及设于所述水侧通道管的控制阀。

优选地，所述直热式热泵热水器还包括用于检测所述冷凝器内洗浴用水的温度的温度传感器，其中，所述蒸发器、所述压缩机、所述抽气装置及所述控制阀均与所述温度传感器信号连接。

优选地，所述水侧通道管包括分别设于所述冷凝器的两端的入水管与出水管，其中，所述控制阀设于所述入水管，并根据所述温度传感器的测量结果控制所述入水管的开关。

优选地，所述直热式热泵热水器还包括设于所述蒸发器的出风管，所述出风管用于给进入所述蒸发器的凝结水及冷空气提供出口。

优选地，所述直热式热泵热水器还包括凝结水盘及凝结水管，所述凝结水盘设于所述出风管内，所述凝结水管与所述凝结水盘连通。

优选地，所述抽风装置为离心风机，所述离心风机设于所述蒸发器且与所述出风管相对设置。

优选地，所述抽风装置为轴流分机，所述轴流风机与所述出风管相邻设置。

优选地，所述直热式热泵热水器还包括用于提高所述蒸发器和/或冷凝器的环境温度的第一热能补偿装置。

优选地，所述直热式热泵热水器还包括用于提高所述水侧通道管的水温的第二热能补偿装置。

优选地，所述蒸发器与所述冷凝器均采用圆筒翅片式换热器。

本发明提供的直热式热泵热水器通过蒸发器吸收浴室内热源的热能，蒸发器将吸收的热能传递给所述冷凝器用于加热洗浴用水，随着洗浴的进行，所述冷凝器内的洗浴用水的温度提高，热的洗浴用水在喷淋过程中产生水汽，所述抽气装置抽取浴室内的水汽进入所述蒸发器，使得所述蒸发器可以吸收水汽中的潜热，实现合理有效的利用水汽的潜在热能，极大程度的实现热能的循环利用，使得所述直热式热泵热水器中70％左右的热能来自于浴室内部热量的循环，工作工质不断通过压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等实现变相循环，冷水源源不断进入冷凝器变成了热水，而水汽源源不断进入蒸发器释放潜热的过程，而水汽来源于热水洗浴过程中蒸发，这样实现了水汽潜热在浴室内循环，有利于节约能源和能源循环利用。

进一步的，所述直热式热泵热水器省略循环水箱、循环水泵、连接管道及四通阀的设置，使得所述直热式热泵热水器以简单的整机形式直接安装于浴室内，而不用采用分离式且极度占用空间的繁琐安装方式，不仅仅节约了材料成本与安装时间成本，而且还省去繁琐的化霜程序的设置；最后，由于抽气装置的合理利用，既实现有效利用水汽潜热，也以采用有效的方式除去浴室中密集的水汽，改善洗浴的环境条件，避免室内水汽弥漫导致洗浴者呼吸困难，引起安全事故的不利状况。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的第一实施例的直热式热泵热水器的结构原理图；

图2为本发明提供的第二实施例的直热式热泵热水器的结构原理图；

图3为本发明提供的第三实施例的直热式热泵热水器的结构原理图；

图4为本发明提供的第四实施例的直热式热泵热水器的结构原理图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	直热式热泵热水器	7	压缩机
1	冷凝器	8	节流装置
				2	水侧通道管	9	出风管
3	温度传感器	9a	凝结水盘
				4	控制阀	9b	凝结水管
5	蒸发器	9c	第一热能补偿装置
				6	抽气装置	9d	第二热能补偿装置
21	入水管	22	出水管

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

第一实施例

本发明提出一种直热式热泵热水器100，用于加热洗浴用水。

请参照图1，在本发明一实施例中，直热式热泵热水器100包括冷凝器1、蒸发器5、分别连通蒸发器5与冷凝器1的两端的压缩机7与节流装置8、用于抽取浴室内水汽进入蒸发器5的抽气装置6、设于所述冷凝器1的水侧通道管2及设于所述水侧通道管2的控制阀4。

所述冷凝器1用于直接加热洗浴用水，其内部能够存储一定容量的洗浴用水，并通过气态的工作工质冷凝成液态工作工质释放热能，以达到加热洗浴用水的目的。

水侧通道管2用于向冷凝器1输入待加热的洗浴用水，并将冷凝器1中已经加热的洗浴用水输出。

控制阀4用于控制水侧通道管2的开关。

蒸发器5用于吸收浴室内热源的热能，其通过液态的工作工质蒸发成气态的工作工质吸收水汽的潜热；

抽气装置6抽取浴室内水汽进入蒸发器5；

压缩机7与节流装置8均分别连通蒸发器5与所述冷凝器1的两端，压缩机7用于将蒸发器5中气态的工作工质输送至冷凝器1，节流装置8用于将冷凝器1中液态的工作工质输送至蒸发器5。

本实施例中，压缩机7的输入功率为1.5P，从而实现减小直热式热泵热水器的加热功率，有利于节约能源，同时减少压缩机7本身所产生的噪音，优化用户的使用环境。

当然在其他实施例中，压缩机7的输入功率可以小于1.5P。

本发明提供的直热式热泵热水器100通过蒸发器5吸收浴室内热源的热能，蒸发器5将吸收的热能传递给所述冷凝器1用于加热洗浴用水，随着洗浴的进行，所述冷凝器1内的洗浴用水的温度提高，热的洗浴用水在喷淋过程中产生水汽，所述抽气装置6抽取浴室内的水汽进入所述蒸发器5，使得所述蒸发器5可以吸收水汽中的潜热，实现合理有效的利用水汽的潜在热能，极大程度的实现热能的循环利用，使得所述直热式热泵热水器100中70％左右的热能来自于浴室内部热量的循环，工作工质不断通过压缩机7、冷凝器1、节流装置8、蒸发器5等实现变相循环，冷水源源不断进入冷凝器1变成了热水，而水汽源源不断进入蒸发器5释放潜热的过程，而水汽来源于热水洗浴过程中蒸发，这样实现了水汽潜热在浴室内循环，有利于节约能源和能源循环利用。

进一步的，直热式热泵热水器100省略循环水箱、循环水泵、连接管道及四通阀的设置，使得直热式热泵热水器100以简单的整机形式直接安装于浴室内，而不用采用分离式且极度占用空间的繁琐安装方式，不仅仅节约了材料成本与安装时间成本，而且还省去繁琐的化霜程序的设置；最后，由于抽气装置6的合理利用，既实现有效利用水汽潜热，也以采用有效的方式除去浴室中密集的水汽，改善洗浴的环境条件，避免室内水汽弥漫导致洗浴者呼吸困难，引起安全事故的不利状况。

请再次参阅图1，直热式热泵热水器100还包括用于检测冷凝器1内洗浴用水的温度的温度传感器3，其中，蒸发器5、压缩机7、抽气装置6及所述控制阀4均与温度传感器3信号连接，蒸发器5、所述抽气装置6及压缩机7根据温度传感器3的检测结果启停，控制阀4根据所述温度传感器3的检测结果控制所述水侧通道管2的开关，从而实现直热式热泵热水器100能够根据冷凝器1的水温智能调节，提升用户的使用体验。

水侧通道管2包括分别设于所述冷凝器1的两端的入水管21与出水管22，入水管21与自然水管连通，出水管22与淋浴喷头连通，其中，控制阀4设于入水管21，并根据温度传感器3的测量结果控制入水管21的开关，从而实现用户能够更舒适的调整水温。

本实施例中，控制阀4为电磁阀，当温度传感器3检测所述冷凝器1内的洗浴用水低于45℃时，控制阀4控制入水管21处于关闭状态，当温度传感器3检测到温度传感器3检测所述冷凝器1内的洗浴用水高于45℃时，控制阀4控制入水管21可以打开。

本实施例中，当温度传感器3检测到所述冷凝器1内的洗浴用水低于50℃时，蒸发器5、抽气装置6及压缩机7启动，当温度传感器3检测到所述冷凝器1内的洗浴用水超过55℃时，蒸发器5、抽气装置6及压缩机7停止。

请再次参阅图1，直热式热泵热水器100还包括设于蒸发器5的出风管9，出风管9用于给进入蒸发器5的凝结水及冷空气提供出口，从而实现浴室中水汽更便捷的进入蒸发器5，有利于蒸发器5更好的吸收水汽中水汽潜热。

请再次参阅图1，直热式热泵热水器100还包括凝结水盘9a及凝结水管9b，凝结水盘9a设于出风管9内，凝结水管9b与凝结水盘9a连通且贯穿出风管9，从而实现从蒸发器5中水汽凝结成的水能够及时有效的排出，为蒸发器5的工作提供更有利的条件。

本实施例中，所述抽风装置6采用防水保护处理，所述抽风装置6为离心风机其中，所述离心风机设于蒸发器5且与出风管9相对设置，从而实现更有效的抽取水汽进入蒸发器5。

本实施例中，蒸发器5与所述冷凝器1均采用圆筒翅片式换热器，且二者均相对于浴室的地面垂直设置。

本实施例中，直热式热泵水热器设于浴室内，以保证其处于较适宜的室内温度环境内，避免遇见结霜的极端情况。

第二实施例

本发明提出一种直热式热泵热水器100，用于加热洗浴用水。

请参照图2，本实施例与第一实施例的区别在于，直热式热泵热水器100还包括用于提高蒸发器5和/或冷凝器1的环境温度的第一热能补偿装置9c。

本实施例中，第一热能补偿装置9c与冷凝器1相邻设置。

当然在其他实施例中，第一热能补偿装置9c也可以设于其他合适位置，仅需能够提高提高蒸发器5和/或冷凝器1的环境温度即可。

本实施例中，第一热能补偿装置9c可以为浴霸。

当然在其他实施例中，第一热能补偿装置9c也可以为其他暖气设备。

第一热能补偿装置9c一方面能够填补吸收水汽的热能的不足，满足直热式热泵热水器100加热所需的余下30％的热量，另一方面能够预防与应对室内结霜或酷寒的极端情况，保证直热式热泵热水器100的及时有效工作。

本实施例中，第一热能补偿装置9c的补偿热量功率为1000W。

当然在其他实施例中，第一热能补偿装置9c的补偿热量功率也可以为1000W至2000W之间，从而实现以较小的功率补偿热能的损失。

第三实施例

本发明提出一种直热式热泵热水器100，用于加热洗浴用水。

请参照图3，本实施例与第一实施例的区别在于抽气装置6为轴流分机，所述轴流风机与出风管9相邻设置，从而实现更有效的抽取水汽进入蒸发器5。

第四实施例

本发明提出一种直热式热泵热水器100，用于加热洗浴用水。

请参照图4，本实施例与第三实施例的区别在于直热式热泵热水器100还包括用于提高水侧通道管2的水温的第二热能补偿装置9d。

本实施例中，第二热能补偿装置9d设于水侧通道管2。

优选地，所述第二热能补偿装置9d设于入水管21且与控制阀4相邻设置，以此实现对进入所述冷凝器1的洗浴用水进行预热，从而有效缩短冷凝器1的加热时间，获得更优质的用户体验。

本实施例中，所述第二热能补偿装置9d为螺旋盘管换热器或管式翅片式换热器。

作为本实施例的一种优选的方式，第二热能补偿装置9d为地沟换热器，所述地沟换热器可有效的吸收流入地沟的洗浴用水的热能，以此实现最大程度的能量循环利用。

本发明提供的直热式热泵热水器的操作原理如下：

温度传感器3实时检测所述冷凝器1内洗浴用水的温度；

判断所述温度是否超过第一阀值，若是，控制阀4控制水侧通道管2可以打开，若否，控制阀4控制水侧通道管2处于关闭状态；

判断所述温度是否低于第二阀值；若是，抽气装置6及压缩机7启动，若否，判断所述温度是否超过第三阀值；

判断所述温度是否超过第三阀值，若是，抽气装置6及压缩机7停止，若否，抽气装置6及压缩机7启动。

本实施例中，所述第一阀值为45℃，所述第二阀值为50℃，所述第三阀值为55℃。

本发明提供的直热式热泵热水器100的操作原理简单，从而实现用户洗浴不限时间和人数的不间断的使用热水器，并获得的良好的用户体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种直热式热泵热水器，用于加热洗浴用水，其特征在于，包括蒸发器、冷凝器、分别连通所述蒸发器与所述冷凝器的两端的压缩机与节流装置、用于抽取浴室内水汽进入所述蒸发器的抽气装置、设于所述冷凝器的水侧通道管及设于所述水侧通道管的控制阀。

2.如权利要求1所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述直热式热泵热水器还包括用于检测所述冷凝器内洗浴用水的温度的温度传感器，其中，所述蒸发器、所述压缩机、所述抽气装置及所述控制阀均与所述温度传感器信号连接。

3.如权利要求2的直热式热泵热水器，其特征在于，所述水侧通道管包括分别设于所述冷凝器的两端的入水管与出水管，其中，所述控制阀设于所述入水管，并根据所述温度传感器的测量结果控制所述入水管的开关。

4.如权利要求1所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述直热式热泵热水器还包括设于所述蒸发器的出风管，所述出风管用于给进入所述蒸发器的凝结水及冷空气提供出口。

5.如权利要求4所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述直热式热泵热水器还包括凝结水盘及凝结水管，所述凝结水盘设于所述出风管内，所述凝结水管与所述凝结水盘连通。

6.如权利要求4所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述抽风装置为离心风机，所述离心风机设于所述蒸发器且与所述出风管相对设置。

7.如权利要求4所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述抽风装置为轴流分机，所述轴流风机与所述出风管相邻设置。

8.如权利要求1-7中任一项所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述直热式热泵热水器还包括用于提高所述蒸发器和/或冷凝器的环境温度的第一热能补偿装置。

9.如权利要求1-7中任一项所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述直热式热泵热水器还包括用于提高所述水侧通道管的水温的第二热能补偿装置。

10.如权利要求1-7中任一项所述的直热式热泵热水器，其特征在于，所述蒸发器与所述冷凝器均采用圆筒翅片式换热器。