CN110906548B - 一种模块承压式热水机系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块承压式热水机系统，包括热泵主机、加热水箱、主出水管、主进水管和换热管，所述加热水箱的进水端口连接有主进水管，所述加热水箱的出水端口连接有主出水管，所述加热水箱的内部设置有换热管，所述换热管的输入/输出端与加热水箱外部的热泵主机输出/输入端对应连接，所述加热水箱侧壁开设有循环口，所述主进水管自加热水箱所在侧向其端口处依次串联连接有第二截止阀、内循环泵、电动阀、第一截止阀和外循环泵。本发明中，通过在加热水箱侧壁设置循环口，并在主进水管上串联内循环泵和外循环泵，通过内循环泵增强受热水体在加热水箱和储热水箱内快速流动，能够提高储热水箱整体加热效率。
Description
技术领域
本发明涉及空气能热泵技术领域，具体涉及一种模块承压式热水机系统及控制方法。
背景技术
热泵热水机是一种基于逆卡诺循环而工作的高效热能提升和转移装置，它利用少量的电能作为动力，以制冷剂为载体，源源不断的吸收空气中的低品味热能，转化为可利用的高品位热能，再将高品位热能释放到需要加热的水中，制取生活热水，再通过热水管路输送给用户。
现有的热泵热水机在使用的过程中，为了提供储热能力增设了多个储热水箱，但是现有储热水箱内部水体流动性差，导致储热水箱整体加热效率慢，同时还存在用水时，冷水与热水混合较快，导致水箱内部温度很快被中和，储热效果差。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种模块承压式热水机系统及控制方法，通过在加热水箱侧壁设置循环口，并在主进水管上串联内循环泵和外循环泵，通过内循环泵增强受热水体在加热水箱和储热水箱内快速流动，能够提高储热水箱整体加热效率；通过在储热水箱内部设置利用水流冲击驱动的隔离板，这样用户在使用储热水箱内部热水，水流会冲击隔离板向上移动，使得冷水和热水隔离，避免二者混合，而长时间不使用时，隔离板会在重力作用下恢复至初始状态，在短时间停止使用时，也可通过电磁铁吸附磁性金属条对隔离板进行隔离，有效避免冷水与热水快速混合，导致水箱内部温度很快被中和，提高了储热效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种模块承压式热水机系统，包括热泵主机、加热水箱、主出水管、主进水管和换热管，所述加热水箱的进水端口连接有主进水管，所述加热水箱的出水端口连接有主出水管，所述加热水箱的内部设置有换热管，所述换热管的输入/输出端与加热水箱外部的热泵主机输出/输入端对应连接，所述加热水箱侧壁开设有循环口，所述主进水管自加热水箱所在侧向其端口处依次串联连接有第二截止阀、内循环泵、电动阀、第一截止阀和外循环泵，所述主进水管介于外循环泵与第一截止阀所在外壁连通有支流管的一端，所述支流管的另一端与循环口之间通过连接管串联连接有多个储热水箱。
进一步在于：所述循环口位于加热水箱高度的五分之四位置处,将循环口设置高位，能够起到对储热水箱内部水体保温的目的。
进一步在于：所述储热水箱的进水端口处于储热水箱的底部中心位置处，所述储热水箱的出水端口处于储热水箱的顶部中心位置处。
进一步在于：所述加热水箱的顶部固定有延伸至其内部上层的副出水管，所述加热水箱的顶部固定有延伸至其内部下层的副进水管，通过增设副进水管和副出水管能够方便用户外接管道使用。
进一步在于：所述储热水箱的内筒壁关于其轴线等角度固定有多个竖直设立的磁性金属条，多个所述磁性金属条与固定在储热水箱保温层内部的电磁铁连接，这样当电磁铁导电的时候，能够使得磁性金属条产生磁性，所述储热水箱的内筒壁通过多个磁性金属条滑动连接有隔离板，所述隔离板的顶面中心位置处开设有出水孔，所述隔离板对应磁性金属条所在位置处开设有滑槽，所述滑槽内部嵌入固定有与磁性金属条滑动连接的磁性金属嵌块，通过设置磁性金属嵌块在电磁铁产生电磁时，对磁性金属嵌块进行吸附，从而保证了隔离板在储热水箱内隔离冷热水的目的。
进一步在于：所述隔离板为正置的圆锥台壳体结构，通过设置正置的圆锥台壳体结构，能够增大水流与其冲击的目的。
进一步在于：所述隔离板的外径与储热水箱的内筒内径之间的间隙以及磁性金属条与磁性金属嵌块之间的间隙均为0.5-0.8mm，保证了隔离板在移动的过程中不会出现刮擦影响其移动，也避免冷水过快涌入到热水所在位置。
进一步在于：所述出水孔的孔径为储热水箱进水端管径的三分之一至二分之一，这样起到限制水流的目的，便于水流推动隔离板移动。
进一步在于：所述隔离板的重力大于其受到水体浮力1-2N，这样水流冲击时能够带动隔离板向上移动，无水流冲击时，隔离板会在重力作用下缓慢回降至初始位置。
一种模块承压式热水机系统的控制方法,该模块承压式热水机系统的控制方法的具体控制步骤为：
步骤一：主进水管与外接水管进行连接，外接水管通过主进水管和支流管分别向加热水箱和储热水箱内部注入自来水；
步骤二：热泵主机工作向位于加热水箱内部的换热管输送高温冷媒，冷媒释放热量从而对加热水箱内部的水体进行加热，同时通过内循环泵促进加热水箱和多个储热水箱内部水体流动，使得加热水箱和多个储热水箱内部水体加热；
步骤三：加热水箱和多个储热水箱内水体均处于高温状态时，用水将控制电动阀和最接近支流管的电磁铁关闭，主出水管出水时，主进水管经支流管向储热水箱内部补充水体，补充的水体水流冲击隔离板向上移动，从而保证冷水和热水隔离，当对应的储热水箱内部热水用尽后，相邻的储热水箱内部电磁铁关闭，利用水流冲击隔离板向上移动；
步骤四：加热水箱和多个储热水箱内水体处于非高温状态时，用水将电动阀打开，换热管仅对加热水箱进行加热，从而实现对加热水箱内水体进行快速加热。
本发明的有益效果：
1、通过在加热水箱侧壁开设有循环口，将加热水箱的主进水管自加热水箱所在侧向其端口处依次串联连接有第二截止阀、内循环泵、电动阀、第一截止阀和外循环泵，主进水管介于外循环泵与第一截止阀所在外壁连通有支流管的一端，并在支流管的另一端与循环口之间通过连接管串联连接有多个储热水箱，通过在加热水箱侧壁设置循环口，并在主进水管上串联内循环泵和外循环泵，通过内循环泵增强受热水体在加热水箱和储热水箱内快速流动，能够提高储热水箱整体加热效率；
2、通过在储热水箱的内筒壁关于其轴线等角度固定有多个竖直设立的磁性金属条，将多个磁性金属条与固定在储热水箱保温层内部的电磁铁连接，然后在储热水箱的内筒壁通过多个磁性金属条滑动连接有隔离板，隔离板的顶面中心位置处开设有出水孔，隔离板对应磁性金属条所在位置处开设有滑槽，滑槽内部嵌入固定有与磁性金属条滑动连接的磁性金属嵌块，将隔离板为正置的圆锥台壳体结构，将出水孔的孔径为储热水箱进水端管径的三分之一至二分之一，以及将隔离板的重力大于其受到水体浮力1-2N，这样用户在使用储热水箱内部热水，水流会冲击隔离板向上移动，使得冷水和热水隔离，避免二者混合，而长时间不使用时，隔离板会在重力作用下恢复至初始状态，在短时间停止使用时，也可通过电磁铁吸附磁性金属条对隔离板进行隔离，有效避免冷水与热水快速混合，导致水箱内部温度很快被中和，提高了储热效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种模块承压式热水机系统的结构示意图；
图2是本发明中储热水箱的内部结构示意图；
图3是本发明中隔离板的结构示意图。
图中：1、热泵主机；2、加热水箱；21、副进水管；22、循环口；23、副出水管；3、主出水管；4、连接管；5、储热水箱；51、电磁铁；52、隔离板；521、滑槽；522、磁性金属嵌块；523、出水孔；53、磁性金属条；6、支流管；7、外循环泵；8、主进水管；9、第一截止阀；10、电动阀；11、内循环泵；12、第二截止阀；13、换热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，一种模块承压式热水机系统，包括热泵主机1、加热水箱2、主出水管3、主进水管8和换热管13，加热水箱2的进水端口连接有主进水管8，加热水箱2的出水端口连接有主出水管3，加热水箱2的内部设置有换热管13，换热管13的输入/输出端与加热水箱2外部的热泵主机1输出/输入端对应连接，加热水箱2侧壁开设有循环口22，主进水管8自加热水箱2所在侧向其端口处依次串联连接有第二截止阀12、内循环泵11、电动阀10、第一截止阀9和外循环泵7，主进水管8介于外循环泵7与第一截止阀9所在外壁连通有支流管6的一端，支流管6的另一端与循环口22之间通过连接管4串联连接有多个储热水箱5。
循环口22位于加热水箱2高度的五分之四位置处,将循环口22设置高位，能够起到对储热水箱5内部水体保温的目的，储热水箱5的进水端口处于储热水箱5的底部中心位置处，储热水箱5的出水端口处于储热水箱5的顶部中心位置处。
加热水箱2的顶部固定有延伸至其内部上层的副出水管23，加热水箱2的顶部固定有延伸至其内部下层的副进水管21，通过增设副进水管21和副出水管23能够方便用户外接管道使用。
储热水箱5的内筒壁关于其轴线等角度固定有多个竖直设立的磁性金属条53，多个磁性金属条53与固定在储热水箱5保温层内部的电磁铁51连接，这样当电磁铁51导电的时候，能够使得磁性金属条53产生磁性，储热水箱5的内筒壁通过多个磁性金属条53滑动连接有隔离板52，隔离板52的顶面中心位置处开设有出水孔523，隔离板52对应磁性金属条53所在位置处开设有滑槽521，滑槽521内部嵌入固定有与磁性金属条53滑动连接的磁性金属嵌块522，通过设置磁性金属嵌块522在电磁铁51产生电磁时，对磁性金属嵌块522进行吸附，从而保证了隔离板52在储热水箱5内隔离冷热水的目的。
隔离板52为正置的圆锥台壳体结构，通过设置正置的圆锥台壳体结构，能够增大水流与其冲击的目的，隔离板52的外径与储热水箱5的内筒内径之间的间隙以及磁性金属条53与磁性金属嵌块522之间的间隙均为0.5-0.8mm，保证了隔离板52在移动的过程中不会出现刮擦影响其移动，也避免冷水过快涌入到热水所在位置，出水孔523的孔径为储热水箱5进水端管径的三分之一至二分之一，这样起到限制水流的目的，便于水流推动隔离板52移动。
隔离板52的重力大于其在受到水体浮力1-2N，这样水流冲击时能够带动隔离板52向上移动，无水流冲击时，隔离板52会在重力作用下缓慢回降至初始位置。
一种模块承压式热水机系统的控制方法,该模块承压式热水机系统的控制方法的具体控制步骤为：
步骤一：主进水管8与外接水管进行连接，外接水管通过主进水管8和支流管6分别向加热水箱2和储热水箱5内部注入自来水；
步骤二：热泵主机1工作向位于加热水箱2内部的换热管13输送高温冷媒，冷媒释放热量从而对加热水箱2内部的水体进行加热，同时通过内循环泵11促进加热水箱2和多个储热水箱5内部水体流动，使得加热水箱2和多个储热水箱5内部水体加热；
步骤三：加热水箱2和多个储热水箱5内水体均处于高温状态时，用水将控制电动阀10和最接近支流管6的电磁铁51关闭，主出水管3出水时，主进水管8经支流管6向储热水箱5内部补充水体，补充的水体水流冲击隔离板52向上移动，从而保证冷水和热水隔离，当对应的储热水箱5内部热水用尽后，相邻的储热水箱5内部电磁铁51关闭，利用水流冲击隔离板52向上移动；
步骤四：加热水箱2和多个储热水箱5内水体处于非高温状态时，用水将电动阀10打开，换热管13仅对加热水箱2进行加热，从而实现对加热水箱2内水体进行快速加热。
工作原理：使用时，主进水管8与外接水管进行连接，外接水管通过主进水管8和支流管6分别向加热水箱2和储热水箱5内部注入自来水，然后热泵主机1工作向位于加热水箱2内部的换热管13输送高温冷媒，冷媒释放热量从而对加热水箱2内部的水体进行加热，同时通过内循环泵11促进加热水箱2和多个储热水箱5内部水体流动，使得加热水箱2和多个储热水箱5内部水体加热；
加热水箱2和多个储热水箱5内水体均处于高温状态时，用水将控制电动阀10和最接近支流管6的电磁铁51关闭，主出水管3出水时，主进水管8经支流管6向储热水箱5内部补充水体，补充的水体水流冲击隔离板52向上移动，从而保证冷水和热水隔离，当对应的储热水箱5内部热水用尽后，相邻的储热水箱5内部电磁铁51关闭，利用水流冲击隔离板52向上移动，期间，当停止用水时，开启电磁铁51，通电的电磁铁51产生磁性，利用磁性金属条53对隔离板52进行吸附固定，避免冷热水混合，用户长时间不使用热水时，之前因水流冲击而上升的隔离板52会在重力的作用下，回落至进水口位置处；
加热水箱2和多个储热水箱5内水体处于非高温状态时，用水将电动阀10打开，换热管13仅对加热水箱2进行加热，从而实现对加热水箱2内水体进行快速加热。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种模块承压式热水机系统，包括热泵主机（1）、加热水箱（2）、主出水管（3）、主进水管（8）和换热管（13），所述加热水箱（2）的进水端口连接有主进水管（8），所述加热水箱（2）的出水端口连接有主出水管（3），所述加热水箱（2）的内部设置有换热管（13），所述换热管（13）的输入/输出端与加热水箱（2）外部的热泵主机（1）输出/输入端对应连接，其特征在于，所述加热水箱（2）侧壁开设有循环口（22），所述主进水管（8）自加热水箱（2）所在侧向其端口处依次串联连接有第二截止阀（12）、内循环泵（11）、电动阀（10）、第一截止阀（9）和外循环泵（7），所述主进水管（8）介于外循环泵（7）与第一截止阀（9）所在外壁连通有支流管（6）的一端，所述支流管（6）的另一端与循环口（22）之间通过连接管（4）串联连接有多个储热水箱（5）；
所述储热水箱（5）的内筒壁关于其轴线等角度固定有多个竖直设立的磁性金属条（53），多个所述磁性金属条（53）与固定在储热水箱（5）保温层内部的电磁铁（51）连接，所述储热水箱（5）的内筒壁通过多个磁性金属条（53）滑动连接有隔离板（52），所述隔离板（52）的顶面中心位置处开设有出水孔（523），所述隔离板（52）对应磁性金属条（53）所在位置处开设有滑槽（521），所述滑槽（521）内部嵌入固定有与磁性金属条（53）滑动连接的磁性金属嵌块（522）。
2.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述循环口（22）位于加热水箱（2）高度的五分之四位置处。
3.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述储热水箱（5）的进水端口处于储热水箱（5）的底部中心位置处，所述储热水箱（5）的出水端口处于储热水箱（5）的顶部中心位置处。
4.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述加热水箱（2）的顶部固定有延伸至其内部上层的副出水管（23），所述加热水箱（2）的顶部固定有延伸至其内部下层的副进水管（21）。
5.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述隔离板（52）为正置的圆锥台壳体结构。
6.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述隔离板（52）的外径与储热水箱（5）的内筒内径之间的间隙以及磁性金属条（53）与磁性金属嵌块（522）之间的间隙均为0.5-0.8mm。
7.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述出水孔（523）的孔径为储热水箱（5）进水端管径的三分之一至二分之一。
8.根据权利要求1所述的一种模块承压式热水机系统,其特征在于，所述隔离板（52）的重力大于其受到水体浮力1-2N。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种模块承压式热水机系统的控制方法,其特征在于，该模块承压式热水机系统的控制方法的具体控制步骤为：
步骤一：主进水管（8）与外接水管进行连接，外接水管通过主进水管（8）和支流管（6）分别向加热水箱（2）和储热水箱（5）内部注入自来水；
步骤二：热泵主机（1）工作向位于加热水箱（2）内部的换热管（13）输送高温冷媒，冷媒释放热量从而对加热水箱（2）内部的水体进行加热，同时通过内循环泵（11）促进加热水箱（2）和多个储热水箱（5）内部水体流动，使得加热水箱（2）和多个储热水箱（5）内部水体加热；
步骤三：加热水箱（2）和多个储热水箱（5）内水体均处于高温状态时，将控制电动阀（10）和最接近支流管（6）的电磁铁（51）关闭，主出水管（3）出水时，主进水管（8）经支流管（6）向储热水箱（5）内部补充水体，补充的水体水流冲击隔离板（52）向上移动，从而保证冷水和热水隔离，当对应的储热水箱（5）内部热水用尽后，相邻的储热水箱（5）内部电磁铁（51）关闭，利用水流冲击隔离板（52）向上移动；
步骤四：加热水箱（2）和多个储热水箱（5）内水体处于非高温状态时，用水将电动阀（10）打开，换热管（13）仅对加热水箱（2）进行加热，从而实现对加热水箱（2）内水体进行快速加热。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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