CN111486595A - 新型热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型热泵热水器，包括第一换热装置和第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置之间通过中间热交换装置进行热交换；所述第一换热装置包括二氧化碳冷媒热泵机组，所述二氧化碳冷媒热泵机组具有延伸至所述中间热交换装置中的内盘管，通过所述内盘管对所述中间热交换装置中的冷媒进行加热，被加热后的所述中间热交换装置中的冷媒于所述第二换热装置处对自来水进行加热，所述中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置内部循环使用。本方案中通设置中间热交换装置，并使中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置的内部循环使用，使得该冷媒不与外部物质接触，避免冷媒被污染导致与冷媒进行接触的内盘管锈蚀的发生。

Description

新型热泵热水器

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种新型热泵热水器。

背景技术

热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发的从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。

通常热泵热水器采用非承压水箱内盘管加热，存在以下问题：

1)由于水箱为非承压水箱，水箱内分层不明显，混水现象较严重，水箱内的水未全部加热到用户需求温度时，水箱出水口温度达不到用户的需求，影响用户体验；

2)内盘管加热热水，水箱内盘管与不断进入水箱中的自来水直接进行接触加热，长期使用将造成内盘管外管壁结垢严重，影响内盘管换热效率；

某些厂家为解决以上问题，改用承压水箱外盘管加热，解决了水箱内混水现象严重及内盘管结垢等问题，但该新换热方式仍存在换热效率低，换热差的问题，且承压水箱成本较高，无疑将造成该热泵机组总成本的增加。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种新型热泵热水器，其能够解决现有技术中存在的上述技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种新型热泵热水器，包括第一换热装置和第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置之间通过中间热交换装置进行热交换；

所述第一换热装置包括二氧化碳冷媒热泵机组，所述二氧化碳冷媒热泵机组具有延伸至所述中间热交换装置中的内盘管，通过所述内盘管对所述中间热交换装置中的冷媒进行加热，被加热后的所述中间热交换装置中的冷媒于所述第二换热装置处对自来水进行加热，所述中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置内部循环使用。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述中间热交换装置包括水箱，所述内盘管延伸至所述水箱中与所述水箱中的冷媒进行热交换。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述第二换热装置为板式换热器。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述水箱上设置有水箱出水口和水箱回水口，所述板式换热器上设置有高温侧进水口和高温侧出水口，所述水箱出水口通过第一出水管与所述高温侧进水口连通，所述高温侧出水口通过第二出水管与所述水箱回水口连通。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述板式换热器上设置有低温侧进水口和低温侧出水口，所述低温侧进水口与自来水管连接，所述低温侧出水口与热水使用端连接。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述第二换热装置包括与所述水箱连通的闭式循环水管，所述闭式循环水管盘绕设置在所述水箱的外侧，所述闭式循环水管的两端分别与所述水箱的水箱进水口和水箱出水口连通。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述闭式循环水管上设置有水泵。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述第二换热装置还包括套设在所述闭式循环水管外部的开式循环水管，所述开式循环水管的两端分别连接自来水端和热水使用端。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述闭式循环水管的外表面设置有扰流片。

作为所述的新型热泵热水器的一种优选技术方案，所述水箱的外部设置有保温发泡层。

本发明的有益效果为：设计闭式水路循环系统，实现水箱中水的闭式循环，有效避免了水箱中因长期不断加热自来水造成的结垢问题，及水垢的形成对水箱中换热效率的影响。

通过采用二氧化碳冷媒，利用二氧化碳冷媒的能力均匀的换热特性，实现水箱中不同水温水的自然分层，有效避免了水箱混水现象造成用户使用时的不良体验；

通过采用二氧化碳冷媒，由于二氧化碳冷媒的热力学特性，可将水箱中水温最高加热到90摄氏度，大大提高了水箱的储能量，加快了机组换热效率，同时有利于降低水箱的容积；

通过设置水泵，实现水箱水流量的调节，从而达到用户需求水温，实现用户水温的智能调节；

通过设计嵌套式水箱，可实现水箱的一体成型，水箱的换热、保温等可靠性高，且整机结构系统集成度高；

采用管套管的换热管形式进行换热，且内套闭式循环水管采用外螺纹管，有效提高换热面积与换热效率，换热面积大，换热效率高。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例一所述新型热泵热水器系统图。

图2为本发明实施例二所述新型热泵热水器系统图。

图1中：

100、二氧化碳冷媒热泵机组；110、内盘管；120、水箱；121、水箱出水口；122、水箱回水口；130、板式换热器；131、高温侧进水口；132、高温侧出水口；133、低温侧进水口；134、低温侧出水口；140、保温发泡层；150、水泵；

图2中：

200、二氧化碳冷媒热泵机组；210、内盘管；220、水箱；230、闭式循环水管；240、开式循环水管；250、保温发泡层；260、水泵。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应作广义”、“固定”应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

如图1所示，本实施例所述的一种新型热泵热水器，包括第一换热装置和第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置之间通过中间热交换装置进行热交换；

所述第一换热装置包括二氧化碳冷媒热泵机组100，所述二氧化碳冷媒热泵机组100具有延伸至所述中间热交换装置中的内盘管110，通过所述内盘管110对所述中间热交换装置中的冷媒进行加热，被加热后的所述中间热交换装置中的冷媒于所述第二换热装置处对自来水进行加热，所述中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置内部循环使用。

本方案中通过设置中间热交换装置，并使中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置的内部循环使用，使得该冷媒不与外部物质接触，避免冷媒被污染导致与冷媒进行接触的内盘管110锈蚀的发生。

具体的，本实施例中所述冷媒为纯净水，采用纯净水能够有效的保证中间热交换装置中的水质，避免中间热交换装置内及内盘管110管壁水垢的形成，影响中间热交换装置的换热效率。

优选的，本实施例中所述中间热交换装置包括水箱120，所述内盘管110延伸至所述水箱120中与所述水箱120中的冷媒进行热交换。所述第二换热装置为板式换热器130。

所述水箱120上设置有水箱出水口121和水箱回水口122，所述板式换热器130上设置有高温侧进水口131和高温侧出水口132，所述水箱出水口121通过第一出水管与所述高温侧进水口131连通，所述高温侧出水口132通过第二出水管与所述水箱回水口122连通。

所述板式换热器130上设置有低温侧进水口133和低温侧出水口134，所述低温侧进水口133与自来水管连接，所述低温侧出水口134与热水使用端连接。

通过引入板式换热器130，水箱120中的水通过水箱120上部的水箱出水口121引出到板式换热器130的高温侧进水口131，经过板式换热器130中换热后从高温侧出水口132流出从水箱回水口122流回到水箱120底部，水箱120中的水形成一个闭式的循环。

与此同时，自来水从板式换热的低温侧进水口133进入到板式换热器130中，与高温侧冷媒进行热交换，经过板式换热器130加热后的自来水从低温侧出水口134流出，到热水使用端被用户使用。

自来水管与水箱120中的水通过两条管路相互隔离进行换热，且自来水换热后的温度直接为用户使用的水温度较低，避免了水管内水垢的形成。

本方案中采用二氧化碳热泵机组进行热泵工作，二氧化碳冷媒通过压缩机压缩后形成高温高压的二氧化碳冷媒气体，高温高压的二氧化碳冷媒气体进入到水箱120内盘管110中与水箱120中的水进行换热冷凝，为水箱120中的水进行加热，经过冷凝后的二氧化碳冷媒回到二氧化碳热泵机组中进行节流和蒸发，然后回到压缩机中。由于二氧化碳冷媒的热力学特性，可将水温最高加热到90℃，大大提高了水箱120的储能量，如此可采用更低容积的水箱120便能达到用户需求的换热量。

二氧化碳冷媒能力均匀，可实现在不同水温环境下与水进行均匀换热，水箱120底部与顶部水温温差较大，使得水箱120中的水形成自然分层，且进水温度越低，二氧化碳冷媒可实现跨临界运行(进水温度低于31℃以后)，换热效率越高，出水温度越高；

设置流量可调的水泵150，根据用户需求水温，可计算需求的水箱120出水流量，通过调节水泵150调节水流量，从而达到用户用水温度；

优选的本实施例总在所述水箱120的外部设置有保温发泡层。通过设置保温发泡层140能够减少热量的损失，提高热能利用率。

实施例二：

如图2所示，本实施例所述的一种新型热泵热水器，包括第一换热装置和第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置之间通过中间热交换装置进行热交换；

所述第一换热装置包括二氧化碳冷媒热泵机组200，所述二氧化碳冷媒热泵机组200具有延伸至所述中间热交换装置中的内盘管210，通过所述内盘管210对所述中间热交换装置中的冷媒进行加热，被加热后的所述中间热交换装置中的冷媒于所述第二换热装置处对自来水进行加热，所述中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置内部循环使用。

本方案中通设置中间热交换装置，并使中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置的内部循环使用，使得该冷媒不与外部物质接触，避免冷媒被污染导致与冷媒进行接触的内盘管210锈蚀的发生。

具体的，本实施例中所述冷媒为纯净水，采用纯净水能够有效的保证中间热交换装置中的水质，避免中间热交换装置内及内盘管210管壁水垢的形成，影响中间热交换装置的换热效率。

所述中间热交换装置包括水箱220，所述内盘管210延伸至所述水箱220中与所述水箱220中的冷媒进行热交换。

本实施例中所述第二换热装置包括与所述水箱220连通的闭式循环水管230，所述闭式循环水管230盘绕设置在所述水箱220的外侧，所述闭式循环水管230的两端分别与所述水箱220的水箱220进水口和水箱220出水口连通。所述闭式循环水管230上设置有水泵260。所述闭式循环水管230的外表面设置有扰流片(图中未示出)。优选的，本实施例中所述扰流片为在所述闭式循环水管230的外表面形成的外螺纹结构。

所述第二换热装置还包括套设在所述闭式循环水管230外部的开式循环水管240，所述开式循环水管240的两端分别连接自来水端和热水使用端。

二氧化碳冷媒热泵机组200中二氧化碳冷媒通过压缩机后形成高温高压的二氧化碳冷媒高温高压的二氧化碳冷媒气体进入内盘管210中与水箱220中的水进行换热冷凝，为水箱220中的水进行加热，可将水温最高加热到90℃，水箱220中的热水上下分层。

自来水从水箱220底部流入开式循环水管240，在开式循环水管240中同样处于开式循环水管240内部的闭式循环水管230中的冷媒进行热交换，经过换热后的热水从开式循环水管240中流出至热水使用端供用户使用。

本实施例中闭式循环水管230与开式循环水管240为套管式结构，内部的闭式循环水管230中流动的是二氧化碳热泵热泵系统加热后的闭式循环纯净水，开式循环水管240与闭式循环水管230之间的夹层中流动的是自来水，为了增加换热面积，同时具有一定的扰流作用，使得自来水能够与纯净水充分换热。

在水箱220出水口或回水口处设有水泵260，使水箱220中的热水顺利流出到闭式循环水管230中，实现热水与自来水的充分换热，且通过调节水泵260实现热水水流量的调节，从而达到用户用水温度的需求。

开式循环水管240中的自来水与闭式循环水管230进行换热，换热后的热水从水箱220上部的热水出水口排出，供用户热水使用端使用；由于不直接给自来水进行加热，其自来水换热的最高水温为用户使用温度，通常为45℃左右，水温较低，有效避免了水垢的形成。

优选的，本实施例中所述水箱的外部设置有保温发泡层250。通过设置保温发泡层能够减少热量的散失。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型热泵热水器，其特征在于，包括第一换热装置和第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置之间通过中间热交换装置进行热交换；

所述第一换热装置包括二氧化碳冷媒热泵机组，所述二氧化碳冷媒热泵机组具有延伸至所述中间热交换装置中的内盘管，通过所述内盘管对所述中间热交换装置中的冷媒进行加热，被加热后的所述中间热交换装置中的冷媒于所述第二换热装置处对自来水进行加热，所述中间热交换装置中的冷媒仅于所述中间热交换装置内部循环使用。

2.根据权利要求1所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述中间热交换装置包括水箱，所述内盘管延伸至所述水箱中与所述水箱中的冷媒进行热交换。

3.根据权利要求2所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述第二换热装置为板式换热器。

4.根据权利要求3所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述水箱上设置有水箱出水口和水箱回水口，所述板式换热器上设置有高温侧进水口和高温侧出水口，所述水箱出水口通过第一出水管与所述高温侧进水口连通，所述高温侧出水口通过第二出水管与所述水箱回水口连通。

5.根据权利要求4所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述板式换热器上设置有低温侧进水口和低温侧出水口，所述低温侧进水口与自来水管连接，所述低温侧出水口与热水使用端连接。

6.根据权利要求2所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述第二换热装置包括与所述水箱连通的闭式循环水管，所述闭式循环水管盘绕设置在所述水箱的外侧，所述闭式循环水管的两端分别与所述水箱的水箱进水口和水箱出水口连通。

7.根据权利要求6所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述闭式循环水管上设置有水泵。

8.根据权利要求7所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述第二换热装置还包括套设在所述闭式循环水管外部的开式循环水管，所述开式循环水管的两端分别连接自来水端和热水使用端。

9.根据权利要求8所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述闭式循环水管的外表面设置有扰流片。

10.根据权利要求2-9中任一项所述的新型热泵热水器，其特征在于，所述水箱的外部设置有保温发泡层。

Images