CN113654234B - 一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，旨在提供了一种换热效率高、冷媒利用率高的控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构。包括水箱、压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、储液罐，水箱、压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、储液罐依次连接，水箱内设置有成螺旋状的进水管，进水管侧壁设置有若干分压通孔，进水管的进水口端穿过水箱底面连接有供水泵，进水管套接有冷媒管，冷媒管的进液口穿过水箱顶部与压缩机连接，冷媒管的出液口穿过水箱底面与储液罐连接，水箱上部设置有热水排出管。本发明的有益效果是：提高热转换效率；提高冷媒利用率；可实现水温分层，达到低水位层流效果；保证水质；方便清理排污。

Description

一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构

技术领域

本发明涉及空气源热泵相关技术领域，尤其是指一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构。

背景技术

空气源热泵是利用“逆卡诺”原理工作，简单说是以极少的电能，吸收空气中的热量来对水进行加热的一种节能装置。它能耗低、效率高、速度快、安全性和环保性好。但是现有的空气源热泵换热效率低，冷媒利用率低等对工作效率有影响。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中换热效率低、冷媒利用率低的不足，提供了一种换热效率高、冷媒利用率高的控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，包括水箱、压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、储液罐，所述水箱、压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、储液罐依次连接，所述水箱内设置有成螺旋状的进水管，所述进水管侧壁设置有若干分压通孔，所述进水管的进水口端穿过水箱底面连接有供水泵，所述进水管套接有冷媒管，所述冷媒管的进液口穿过水箱顶部与压缩机连接，所述冷媒管的出液口穿过水箱底面与储液罐连接，所述水箱上部设置有热水排出管。

水箱、压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀和和储液罐依次连接构成热泵，在水箱内设置有螺旋状的进水管，进水管侧壁设置有若干分压通孔，进水管内进入的水可从分压通孔内排出，同时螺旋状布置的进水管可使注水时实现水温分层。进水管的进水口端连接供水泵，进水内套接冷媒管，冷媒管对进水管内的水进行热交换，实现对水进行加热的效果。压缩机将冷媒压缩成高温高压的气体进入到冷媒管内，在完成热交换后液化变成液体进入到储液罐暂存。水箱上部设置有热水排出管可对水箱内的热水进行排出。冷媒管在进水管，二者设计成螺旋状，可有效提高热转换效率，同时冷媒利用率提高，实现水温分层效果。

作为优选，所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和第二进水管均为圆管，所述第二进水管置于第一进水管内，所述冷媒管管壁置于第一进水管和第二进水管之间且分别与第一进水管和第二进水管套接。第二进水管置于冷媒管内，冷媒管置于第一进水管内，该种形式的设计可是冷媒管内的冷媒分别对第一进水管和第二进水管内的水进行热交换，换热量增大，同时使换热效率增大。

作为优选，所述冷媒管截面形状为椭圆形，所述冷媒管的长轴方向为竖直设置，所述冷媒管长轴方向的两端与第一进水管内壁连接，所述冷媒管短轴方向的两端内壁与第二进水管外壁连接。椭圆形的冷媒管可增大与第一进水管内水的面积，同时冷媒管内的冷媒量可相对圆形的冷媒管储量增多，增加对第二进水管内水的热交换效率。

作为优选，所述第二进水管与冷媒管内壁连接处设置有连通管，所述连通管穿过冷媒管与第一进水管连通。连通管沿冷媒管的侧壁等间距布置，连通管连通第一进水管与第二进水管，保证第二进水管内的水可进入第一进水管并从第一进水管排出，保证热泵的功能。

作为优选，所述分压通孔分别置于螺旋状的第一进水管的内外两侧，所述分压通孔的开孔方向为水平方向。分压通孔分两侧设置，保证进水量足够，保证换热效率，同时分压通孔的孔径较小，使进水流速降低，使冷媒利用率提高，同时分压通孔设置在螺旋状的第一进水管两侧，进水管从下往上注水，冷媒从冷媒管从上往下进行热交换，温度随高度的降低而降低，可实现水温分层，达到相对的低水位层流效果。

作为优选，所述第一进水管的外侧壁设置有V形的安装支架，所述安装支架一端设置有安装座，所述安装座为弧形，所述安装座与第一进水管侧壁连接，所述安装支架另一端设置有安装板，所述安装板与水箱内壁固定连接。安装支架形状为V形，保证安装稳定，弧形的安装座与第一进水管保证连接稳定。

作为优选，所述第一进水管靠近冷媒管出液口一端设置有密封盖，所述密封盖与第一进水管密封连接，所述密封盖与冷媒管套接。密封盖密封第一进水管和第二进水管，保证进水管内的水不从进水管的管口流出，确保从分压通孔出水，从而增加水的换热面积，提升换热效率，降低进水流速，提高水箱的利用率。

作为优选，所述水箱底面外侧设置有第一连接管，所述第一连接管一端与供水泵连接，所述第一连接管另一端与第一进水管连接，所述第一连接管内设置有冷媒连接管，所述冷媒连接管为L形，所述冷媒连接管一端与第一连接管套接且与冷媒管连接，所述冷媒连接管另一端穿过第一连接管的管壁与储液罐连接，置于第一连接管内的冷媒连接管内套接有第二连接管，所述第二连接管一端穿过与储液罐连接的冷媒连接管一端与供水泵连接，所述第二连接管的另一端与第二进水管连接。第一连接管起到连通供水泵与第一进水管的效果；第二连接管起到连通供水泵与第二进水管的效果；冷媒连接管起到连接储液罐和冷媒管的效果；三者套接，方便实现冷媒管同时对第一进水管和第二进水管内水的加热。

作为优选，所述供水泵与进水管连接处连接有过滤器。过滤器起到对水质进行过滤的效果，保证进入水箱水无杂质，保证水质。

作为优选，所述水箱底部设置有排污口。排污口的设计方便对水箱进行清理排污。

本发明的有益效果是：增加水的换热面积，降低进水流速，提高热转换效率；提高冷媒利用率；可实现水温分层，达到低水位层流效果；进水管安装稳定；保证水质；方便清理排污。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是本发明中连接管剖视图；

图4是图1中B处放大图；

图5是本发明中连接管立体示意图；

图6是图1中C处放大图。

附图中，

1.水箱、2.压缩机、3.气液分离器、4.蒸发器、5.膨胀阀、6.储液罐、7.过滤器、8.进水管、9.供水泵、10.冷媒管、11.热水排出管、12.第一连接管、13.第二连接管、14.冷媒连接管、15.排污口、80.分压通孔、81.第一进水管、82.第二进水管、83.安装支架、84.安装座、85.安装板、86.密封盖、87.连通管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1，如图1所示，一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，包括水箱1、压缩机2、气液分离器3、蒸发器4、膨胀阀5、储液罐6。水箱1、压缩机2、气液分离器3、蒸发器4、膨胀阀5、储液罐6依次连接。水箱1内设置有成螺旋状的进水管8。进水管8侧壁设置有若干分压通孔80。进水管8的进水口端穿过水箱1底面连接有供水泵9。进水管8套接有冷媒管10。冷媒管10的进液口穿过水箱1顶部与压缩机2连接。冷媒管10的出液口穿过水箱1底面与储液罐6连接。水箱1上部设置有热水排出管11。

如图2所示，进水管8包括第一进水管81和第二进水管82。第一进水管81和第二进水管82均为圆管。第二进水管82置于第一进水管81内。冷媒管10管壁置于第一进水管81和第二进水管82之间且分别与第一进水管81和第二进水管82套接。

如图2、3所示，冷媒管10截面形状为椭圆形。冷媒管10的长轴方向为竖直设置。冷媒管10长轴方向的两端与第一进水管81内壁连接。冷媒管10短轴方向的两端内壁与第二进水管82外壁连接。第二进水管82与冷媒管10内壁连接处设置有若干连通管87。连通管87穿过冷媒管10与第一进水管81连通。分压通孔80分别置于螺旋状的第一进水管81的内外两侧。分压通孔80的开孔方向为水平方向。

如图4所示，第一进水管81的外侧壁设置有V形的安装支架83。安装支架83一端设置有安装座84。安装座84为弧形。安装座84与第一进水管81侧壁连接。安装支架83另一端设置有安装板85。安装板85与水箱1内壁固定连接。

如图5、6所示，第一进水管81靠近冷媒管10出液口一端设置有密封盖86。密封盖86与第一进水管81密封连接。密封盖86与冷媒管10套接。水箱1底面外侧设置有第一连接管12。第一连接管12一端与供水泵9连接。第一连接管12另一端与第一进水管81连接。第一连接管12内设置有冷媒连接管14。冷媒连接管14为L形。冷媒连接管14一端与第一连接管12套接且与冷媒管10连接。冷媒连接管14另一端穿过第一连接管12的管壁与储液罐6连接，置于第一连接管12内的冷媒连接管14内套接有第二连接管13。第二连接管13一端穿过与储液罐6连接的冷媒连接管14一端与供水泵9连接。第二连接管13的另一端与第二进水管82连接。

如图1所示，供水泵9与进水管8连接处连接有过滤器7。水箱1底部设置有排污口15。

本发明的工作原理为：如图1-6所示，在使用时，气液分离器3将冷媒分离，低压气态的冷媒进入到压缩机2内，经过压缩成高温高压的气体状态。从压缩机2出来后进入到水箱1内的冷媒管1010内。冷媒管10置于第一进水管81和第二进水管82之间且分别与二者套接，三者成螺旋状固定安装在水箱内。第一进水管81与第二进水管82的进水方向从下往上，冷媒管10内的冷媒流向为从上之下。冷媒在流动过程中与第一进水管81和第二进水管82内的水进行热交换。第二进水管82与第一进水管81之间通过连通管87连通，保证在完成热交换后第二进水管82内的水进入到第一进水管81并从分压通孔80内排出。冷媒完成热交换后进入到储液罐6内，在进入蒸发器4前需经膨胀阀5使冷媒压力降低，保证进入蒸发器4的冷媒为低压状态，在经由蒸发器4蒸发后进入到气液分离器3，进而循环工作。由于在注水时采用螺旋状的进水管8和冷媒管10套接的形式，在进水管8的侧壁上开有分压通孔80，且对进水管8的顶端出水口进行密封的操作，使注入的水从分压通孔80内排出，从而增加水的热交换面积，降低了进水流速，提高了热交换效率，冷水和热水分层且不互扰，提高冷媒的热转换率。

Claims (5)

1.一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，其特征是，包括水箱（1）、压缩机（2）、气液分离器（3）、蒸发器（4）、膨胀阀（5）、储液罐（6），所述水箱（1）、压缩机（2）、气液分离器（3）、蒸发器（4）、膨胀阀（5）、储液罐（6）依次连接，所述水箱（1）内设置有成螺旋状的进水管（8），所述进水管（8）侧壁设置有若干分压通孔（80），所述进水管（8）的进水口端穿过水箱（1）底面连接有供水泵（9），所述进水管（8）套接有冷媒管（10），所述冷媒管（10）的进液口穿过水箱（1）顶部与压缩机（2）连接，所述冷媒管（10）的出液口穿过水箱（1）底面与储液罐（6）连接，所述水箱（1）上部设置有热水排出管（11），所述进水管（8）包括第一进水管（81）和第二进水管（82），所述第一进水管（81）和第二进水管（82）均为圆管，所述第二进水管（82）置于第一进水管（81）内，所述冷媒管（10）管壁置于第一进水管（81）和第二进水管（82）之间且分别与第一进水管（81）和第二进水管（82）套接，所述冷媒管（10）截面形状为椭圆形，所述冷媒管（10）的长轴方向为竖直设置，所述冷媒管（10）长轴方向的两端与第一进水管（81）内壁连接，所述冷媒管（10）短轴方向的两端内壁与第二进水管（82）外壁连接，所述第二进水管（82）与冷媒管（10）内壁连接处设置有连通管（87），所述连通管（87）穿过冷媒管（10）与第一进水管（81）连通，所述分压通孔（80）分别置于螺旋状的第一进水管（81）的内外两侧，所述分压通孔（80）的开孔方向为水平方向，所述第一进水管（81）靠近冷媒管（10）出液口一端设置有密封盖（86），所述密封盖（86）与第一进水管（81）密封连接，所述密封盖（86）与冷媒管（10）套接。

2.根据权利要求1所述的一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，其特征是，所述第一进水管（81）的外侧壁设置有V形的安装支架（83），所述安装支架（83）一端设置有安装座（84），所述安装座（84）为弧形，所述安装座（84）与第一进水管（81）侧壁连接，所述安装支架（83）另一端设置有安装板（85），所述安装板（85）与水箱（1）内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，其特征是，所述水箱（1）底面外侧设置有第一连接管（12），所述第一连接管（12）一端与供水泵（9）连接，所述第一连接管（12）另一端与第一进水管（81）连接，所述第一连接管（12）内设置有冷媒连接管（14），所述冷媒连接管（14）为L形，所述冷媒连接管（14）一端与第一连接管（12）套接且与冷媒管（10）连接，所述冷媒连接管（14）另一端穿过第一连接管（12）的管壁与储液罐（6）连接，置于第一连接管（12）内的冷媒连接管（14）内套接有第二连接管（13），所述第二连接管（13）一端穿过与储液罐（6）连接的冷媒连接管（14）一端且与供水泵（9）连接，所述第二连接管（13）的另一端与第二进水管（82）连接。

4.根据权利要求1所述的一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，其特征是，所述供水泵（9）与进水管（8）连接处连接有过滤器（7）。

5.根据权利要求1所述的一种控制冷热水分层的低水位层流空气源热泵结构，其特征是，所述水箱（1）底部设置有排污口（15）。

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