CN109556292A - 温度调节装置和热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度调节装置和热水器，温度调节装置包括：制冷剂循环回路，包括压缩机(1)、冷凝器(2)和蒸发器(4)；介质回路，包括与冷凝器(2)或蒸发器(4)换热的第一换热器(5)和与第一换热器(5)连通的第二换热器(10)；蓄热器，包括与第二换热器(10)换热的蓄热部(9)；以及介质管路，包括用于向第二换热器(10)输送待与蓄热部(9)换热的介质的引入管路(12)和用于排出与蓄热部(9)换热后的介质的排出管路(13)。应用本发明的技术方案，改善了现有技术中存在的蓄热部的换热效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冷媒循环设备领域，具体而言，涉及一种温度调节装置和热水器。
背景技术
空气源热泵热水器以其节能、环保、安全等特性获得了广泛的推广和应用，但是由于常规空气源热泵热水器储水箱利用水的显热储热，储热密度较小，导致水箱体积较大，制约了其进一步的推广使用。
相变蓄能技术是利用相变材料在状态变化过程中吸收和释放热量达到能量供求在时间和空间上转移的目的。
将相变蓄能技术应用到空气源热泵热水器上，可以利用相变材料的潜热存储和释放热量，由于蓄热材料储热密度大，相变温度比较稳定，因此相变蓄热热水器具有蓄能密度大、体积较小、放热温度较为稳定的优点。
目前相变蓄热热水器常采用制冷剂直接给蓄热材料充热、蓄热材料向自来水放热的方式，由于制冷剂和水不能共用换热器管路，因此蓄热器中换热器一部分管路通道用于流通制冷剂、另一部分管路通道用于流通待加热的水，因此充/放热过程中，制冷剂/水换热器部分均不能与蓄热材料充分接触，导致充放热效率的降低，影响了系统能效的发挥。
发明内容
本发明旨在提供一种温度调节装置和热水器，以改善现有技术中存在的蓄热部的换热效率低的问题。
根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种温度调节装置，温度调节装置包括：
制冷剂循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器；
介质回路，包括与冷凝器或蒸发器换热的第第一换热器和与第一换热器连通的第二换热器；
蓄热器，包括与第二换热器换热的蓄热部；以及
介质管路，包括用于向第二换热器输送待与蓄热部换热的介质的引入管路和用于排出与蓄热部换热后的介质的排出管路。
可选地，介质管路可选择与第一换热器和第二换热器中的一个连通；和/或，介质管路可选择与第一换热器和第二换热器均连通。
可选地，介质回路还包括：
第一管路，用于将在第一换热器内与冷凝器换热后的介质向第二换热器输送；
第二管路，用于将在第二换热器内与蓄热部换热后的介质向第一换热器输送，
其中，第一管路和第二管路中的一个与引入管路连通，另一个与排出管路连通。
可选地，第一换热器和第二换热器分别设置在位于引入管路和排出管路之间且并联的两个支路上，温度调节装置还包括用于控制两个支路的通断状态的阀。
可选地，阀包括设在一个支路中的第一阀和设在另一个支路中的第二阀。
可选地，介质回路中设有第一阀，第一阀用于在蓄热部与引入管路引入的介质换热时切断介质回路。
可选地，引入管路与第二换热器的用于输出与蓄热部换热后的介质的出口连通，排出管路与第二换热器的进口用于引入与蓄热部换热的介质的进口连通。
可选地，第二换热器包括翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器中的一种。
可选地，第二换热器包括Z字型流路。
可选地，蓄热部包括相变蓄热材料。
根据本申请的另一方面，还提供了一种热水器，换热器包括：
上述的温度调节装置；以及
进水口，与介质管路连通，用于向介质管路提供待加热的水。
应用本申请的技术方案，蓄热器内的蓄热部吸收热量和释放热量的过程均通过水与第二换热器换热来完成，因此蓄热器内可仅设置一个换热器管路通道，充/放热时，热/冷水均流经此管路通道，有利于增大该换热器与蓄热部充分接触，从而改善了现有技术中存在的蓄热器内的换热器不能与蓄热部充分换热的问题。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的第一实施例的温度调节装置的示意图；
图2示出了本发明的第二实施例的温度调节装置的示意图；以及
图3示出了本发明的第三实施例的温度调节装置的示意图。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
实施例一
图1示出了本实施例的温度调节装置的结构示意图。如图1所示，本实施例的温度调节装置包括制冷剂循环回路，制冷剂循环回路包括依次连通的压缩机1、冷凝器2、节流部件3和蒸发器4。
经压缩机1压缩后的制冷剂在冷凝器2内冷凝放热，冷凝后的制冷剂经节流部件3节流降压后进入到蒸发器4内，制冷剂在蒸发器4内蒸发吸热后经压缩机1的吸气口返回至压缩机1内再次压缩。
温度调节装置还包括介质回路，介质回路包括与冷凝器2换热的第一换热器5和与第一换热器5连通的第二换热器10。可选地，介质回路中还设有泵6，泵6用于驱动介质在第一换热器5和第二换热器10之间循环流通。
温度调节装置还包括蓄热器，蓄热器包括壳体15和设在壳体15内的蓄热部9。蓄热部9包括蓄热材料。第二换热器10设在壳体15内，以与蓄热部9换热。
在一些实施例中，蓄热部9为相变蓄热材料。优选地，蓄热部9采用相变潜热较高的相变材料，储热密度更大，蓄热器体积相比传统水箱更小，热损失更小，有利于推广使用。
温度调节装置还介质管路，介质管路包括用于向第二换热器10输送待与蓄热部9换热的介质的引入管路12和用于排出与蓄热部9换热后的介质的排出管路13。
介质回路中设有第一阀8，第一阀8用于在蓄热部9与引入管路12引入的介质换热时切断介质回路。
制冷剂循环回路工作的过程中，第一阀8打开，第一换热器5与冷凝器2换热，第一换热器5内的介质被冷凝器2散发的热量加热，加热后的介质流动到第二换热器10内与蓄热部9换热，以加热蓄热部9。
在利用蓄热部9积蓄的热量加热需加热的介质的过程中，第一阀8关闭，引入管路12向第二换热器10内输送需加热的介质，该介质被蓄热部9加热后经排出管路13排出。
由此可见，蓄热器内的蓄热部9吸收热量和释放热量的过程均通过与第二换热器10换热来完成，因此蓄热器内可仅设置一个换热器管路通道，有利于增大该换热器与蓄热部9充分接触，从而改善了现有技术中存在的蓄热器内的换热器不能与蓄热部9充分换热的问题。
蓄热器只有一个进管和一个出管，充热过程和放热过程共用一套管路系统，可以充分利用换热器的换热面积，提高充放热过程的换热效率，提高系统能效。
进一步地，蓄热器内可仅设置一个换热器也有利于缩小蓄热器的体积，从而降低蓄热器的热损失。
蓄热器中的第二换热器10可以采用翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器及其他形式换热器。
可选地，蓄热器中的第二换热器10的管路采用“Z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响。
介质回路中的介质和引入管路12引入的需加热的介质相同，例如两者均为水。
本实施例中，制冷剂循环回路和介质回路是相互隔离的，可以有效地防止制冷剂泄露到介质回路中而导致介质回路的污染。
介质回路包括用于连通第一换热器5的出口和第二换热器10的进口之间的第一管路7和连接在第二换热器10的出口与第一换热器5的进口之间的第二管路11。其中，引入管路12与第二管路11连通，排出管路13与第一管路7连通。
引入管路12与第二换热器10的出口连通，排出管路13与第二换热器10的进口连通。第二换热器10由第一换热器5引入的介质与由引入管路12引入的介质的在第二换热器10内的流动方向相反，因此蓄热器充热和放热介质流向采用逆流方式，有利于减小换热温差，提高传热效率。进一步地，有利于冲洗第二换热器10内的沉淀物。
如图1所示，在第一换热器5内与冷凝器2换热后的介质经第二换热器10的进口进入到第二换热器10内，在第二换热器10内与蓄热部9换热后的介质经第二换热器10的进口排出。
在本实施例中，第二换热器10的进口位于出口的下方。第二换热器10的进口设在第二换热器10的底部，第二换热器10的出口设在第二换热器10的顶部。
本实施例还提供了一种热水器，该热水器包括上述的温度调节装置和进水口，进水口与温度调节装置的介质管路的引入管路12连通。介质回路中流通的介质也为水。
系统蓄热运行时，节流部件3打开并根据逻辑控制制冷剂流量，第一阀8打开。从压缩机1排出的制冷剂气体进入冷凝器2中，并在冷凝器中加热来自蓄热器中的冷水，制冷剂在冷凝器2中冷凝后进入节流部件3，在经节流部件节流降压后进入第蒸发器4中吸收空气中的热量，蒸发后的制冷剂从压缩机1的吸气口进入压缩机气缸，完成制冷剂回路循环。在第一换热器5中被冷凝器2加热的水在循环水泵6的驱动下经过第一阀8进入蓄热器中的第二换热器10，以加热封装在第二换热器10外侧的蓄热材料，被蓄热材料冷却后的水重新进入第一换热器5中被加热，完成水系统蓄热回路。经过多次循环充热后，蓄热器中的蓄热材料完成相变过程，温度上升至设定值，完成整个蓄热过程。
系统放热运行时，制冷剂循环回路停止工作，第一阀8关闭。从引入管路的冷水进入蓄热器中的第二换热器10中，并在第二换热器10中吸收封装在第二换热器10外侧的蓄热材料中的热量后，变成热水供用户使用，完成水系统放热回路。经过多次放热后，蓄热器中的蓄热材料完成相变过程，温度下降至设定值，完成整个放热过程。
综上所示，本实施例中的热水器具有以下优点：
1、通过空气源热泵吸收空气中的热量并存储到蓄热材料中，利用蓄热材料潜热大的特点，进行高密度储热，蓄热箱体积更小、热损更少。
2、相变蓄热热水器的制冷剂系统和水系统相互隔开，可以有效防止制冷剂泄露污染水系统。
3、蓄热器只有一个进管和一个出管，充热过程和放热过程共用一套管路系统，可以充分利用换热器的换热面积，提高充放热过程的换热效率，提高系统能效。
4、可以旁通掉蓄热器，实现空气源热泵直接对冷水加热供用户使用。
5、蓄热器中换热器可以采用翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器及其他形式换热器。
6、蓄热器中第二换热器10的管路采用“Z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响。
7、蓄热器中充放热的水流向采用逆流方式，有利于减小换热温差，提高传热效率。
实施二
图2示出了本实施例的温度调节装置的结构示意图，如图2所示本实施例与实施例一的不同在于：
第一换热器5和第二换热器10分别设在位于引入管路12和排出管路13之间的且并联的两个支路上，温度调节装置还包括用于控制两个支路的通断状态的阀。两个支路的第一端均与引入管路12连通，两个支路的第二端均与排出管路13连通，两个支路并联在引入管路12和排出管路13之间。两个支路的第一端相连通且两个支路的第二端相连通，以形成介质回路。
上述的阀包括设在一个支路中的第一阀8和在另一支路中的第二阀14。
在蓄热器中积蓄的热量不足且用户有用水需求时，可以控制第一阀8打开，以使引入管路12引入的冷水直接与冷凝器2换热，当然也可以是第一阀8和第二阀14均打开，以使引入管路12引入的冷水一部分与蓄热器的蓄热材料换热，另一部分与冷凝器直接换热。
由此可见，介质管路可选择与第一换热器5和第二换热器10中的一个连通；且介质管路可选择与第一换热器5和第二换热器5均连通，从而提高了温度调节装置的适用性。
实施三
图3示出了本实施例的温度调节装置的结构示意图。如图3所示，本实施例与实施例一的不同在于：
第二换热器10的进口位于第二换热器10的出口的上方。第二换热器10的进口位于第二换热器10的顶部，第二换热器10的出口位于第二换热器10的底部。本实施例中，为蓄热器中的蓄热部充热过程，第二换热器10中水流向采用上进下出的方式，蓄热器的蓄热部释放热量的过程中，第二换热器10中的水流向采用下进上出的方式，同样有利于减小换热温差，提高传热效率。
第一换热器5和第二换热器10分别设在位于引入管路12和排出管路13之间的且并联的两个支路上，温度调节装置还包括用于控制两个支路的通断状态的阀。两个支路的第一端均与引入管路12连通，两个支路的第二端均与排出管路13连通，两个支路并联在引入管路12和排出管路13之间。两个支路的第一端相连通且两个支路的第二端相连通，以形成介质回路。
上述的阀包括设在一个支路中的第一阀8和在另一支路中的第二阀14。
在蓄热器中积蓄的热量不足且用户有用水需求时，可以控制第一阀8打开，以使引入管路12引入的冷水直接与冷凝器2换热，当然也可以是第一阀8和第二阀14均打开，以使引入管路12引入的冷水一部分与蓄热器的蓄热材料换热，另一部分与冷凝器直接换热。
由此可见，介质管路可选择与第一换热器5和第二换热器10中的一个连通；且介质管路可选择与第一换热器5和第二换热器5均连通，从而提高了温度调节装置的适用性。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种温度调节装置，其特征在于，包括：
制冷剂循环回路，包括压缩机(1)、冷凝器(2)和蒸发器(4)；
介质回路，包括与所述冷凝器(2)或所述蒸发器(4)换热的第第一换热器(5)和与所述第一换热器(5)连通的第二换热器(10)；
蓄热器，包括与所述第二换热器(10)换热的蓄热部(9)；以及
介质管路，包括用于向所述第二换热器(10)输送待与所述蓄热部(9)换热的介质的引入管路(12)和用于排出与所述蓄热部(9)换热后的介质的排出管路(13)。
2.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述介质管路可选择与所述第一换热器(5)和所述第二换热器(10)中的一个连通；和/或，所述介质管路可选择与所述第一换热器(5)和所述第二换热器(10)均连通。
3.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述介质回路还包括：
第一管路(7)，用于将在所述第一换热器(5)内与冷凝器(2)换热后的介质向所述第二换热器(10)输送；
第二管路(11)，用于将在所述第二换热器(10)内与所述蓄热部(9)换热后的介质向所述第一换热器(5)输送，
其中，所述第一管路(7)和所述第二管路(11)中的一个与所述引入管路(12)连通，另一个与所述排出管路(13)连通。
4.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述第一换热器(5)和第二换热器(10)分别设置在位于所述引入管路(12)和所述排出管路(13)之间且并联的两个支路上，所述温度调节装置还包括用于控制两个所述支路的通断状态的阀。
5.根据权利要求4所述的温度调节装置，其特征在于，所述阀包括设在一个所述支路中的第一阀(8)和设在另一个支路中的第二阀(14)。
6.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述介质回路中设有第一阀(8)，所述第一阀(8)用于在所述蓄热部(9)与所述引入管路(12)引入的介质换热时切断所述介质回路。
7.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述引入管路(12)与所述第二换热器(10)的用于输出与所述蓄热部(9)换热后的介质的出口连通，所述排出管路(13)与所述第二换热器(10)用于引入与所述蓄热部(9)换热的介质的进口连通。
8.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述第二换热器(10)包括翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器中的一种。
9.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述第二换热器(10)包括Z字型流路。
10.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述蓄热部(9)包括相变蓄热材料。
11.一种热水器，其特征在于，包括：
权利要求1至10中任一项所述的温度调节装置；以及
进水口，与所述介质管路连通，用于向所述介质管路提供待加热的水。
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