CN114046604A - 二级过冷的直热式多功能热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器，包括压缩机，板式冷凝器，第一级过冷器，热水调节阀，水水换热器，水源蒸发器，第二级过冷器，毛细管，空气源蒸发器；压缩机的输出端与板式冷凝器的输入端连接，板式冷凝器的输出端通过两级过冷器和毛细管依次与空气源蒸发器输入端连接；空气源蒸发器输出端与水源蒸发器输入端连接；水源蒸发器与第一级过冷器连接；第二级过冷器还与水源蒸发器输出端连接；水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；水水换热器还与水源蒸发器连接；第二级过冷器还与压缩机的输入端连接。本发明提供一种结构合理，热能利用率高，功耗小，故障率低，能量回收率高的一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器。

Description

二级过冷的直热式多功能热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器。

背景技术

现有热泵热水器多数需配备有热水箱储存热水，占空间较大；而即热式或直热式的多功能型热泵热水器，免除了储水箱，但采用的是空气源蒸发器与水源蒸发器并联的方式，通过阀门加以切换。

采用热水储水箱时，占用空间较大，且热水属于不断循环加热到所需要的温度，导致加热时间较长，不能启动就立即供应热水供用户使用。现有采用即热式的多功能类热泵热水器，虽免除了热水储水箱、可以启动就可直接供应热水，但普遍采用并联的空气源和水源蒸发器，两种蒸发器之间需要通过阀门连接与切换，增大了工质泄漏和出故障的几率。而部分冷热两用热泵空调专利方案中需要用到四通换向阀供冷热模式切换，不能同时提供冷气与热水。

而且在系统的流程布置上，现有技术方案中基本没有考虑冷媒的过冷和废水冷量的回收利用(冷废水直接排放掉了)，不利于提升系统的效率和能量的充分利用

中国专利申请号为：201710190013.3，申请日是:2017年03月27日，公开日是：2017年07月07日，专利名称为：一种直热式热泵热水器，该发明公开了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废水和室内空气热能来加热洗浴用水，从而较优的实现热能循环。

上述专利文献公开一种直热式热泵热水器，但是该专利仅利用浴室内水汽的热能，利用率不高，并且故障率较高；而且该专利没有回收利用浴后废水的热能，在能量回收利用方面有所不足、制热水效率未达最佳。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构合理，热能利用率高，功耗小，故障率低，能量回收率高的一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器。

为实现上述发明目的，本发明提出一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器，包括压缩机，板式冷凝器，第一级过冷器，热水调节阀，水水换热器，水源蒸发器，第二级过冷器，毛细管，空气源蒸发器；

所述压缩机的输出端与板式冷凝器的输入端连接，所述板式冷凝器的输出端通过第一级过冷器、第二级过冷器和毛细管依次与空气源蒸发器输入端连接；所述空气源蒸发器输出端与水源蒸发器输入端连接；所述水源蒸发器与第一级过冷器连接；所述第二级过冷器还与水源蒸发器输出端连接；

所述水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；该水水换热器还与水源蒸发器连接；所述第二级过冷器还与压缩机的输出端连接。

本发明还包括废水收集器和循环水泵，所述废水收集器一端通过循环水泵与水水换热器连接，另一端与第一级过冷器连接。

优选地，所述第一级过冷器为壳管式换热器。

优选地，所述第二级过冷器为套管式换热器。

优选地，所述热水调节阀为自力式压力调节阀。

优选地，所述水源蒸发器为壳管式换热器。

优选地，所述水水换热器为壳管式换热器。

本发明提供技术方案的有益效果是:

1)本发明冷媒通过二级过冷后获得较大的液体过冷度，增加系统从低温冷源中的吸热量(制冷量)，从而增加系统的制热量，提高能效；

2)本发明冷媒系统无阀门，提高了系统密闭性、减少冷媒泄漏几率，提高了系统的可靠性；

3)本发明空蒸与水蒸串联，既可空蒸布置在上游、也可水蒸布置在上游，配置上较为灵活；

4)本发明主要换热器采用板式(冷凝器)与壳管式(第一级过冷器、水蒸、水水换热器)，结构紧凑，体积小，大大减小装置的总体体积；本发明即热式供应热水，无需设置热水储水箱，热水温度达到设定温度后才供应热水，可节水、节省占地面积；热水温度与流量可通过热水调节阀(自动压力调节阀)灵活设置，自动控制在设定温度附近，可维持热水供水温度的恒定。

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为本发明实施例二级过冷的直热式多功能热泵热水器结构示意图；

附图标号说明：

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。

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，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。另外，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。

本发明提出一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器。

参照图1，在本发明一实施例中，该一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器，包括压缩机1，板式冷凝器2，第一级过冷器3，热水调节阀4，水水换热器5，水源蒸发器8，第二级过冷器9，毛细管10，空气源蒸发器11；

所述压缩机1的输出端与板式冷凝器2的输入端连接，所述板式冷凝器2的输出端通过第一级过冷器3、第二级过冷器9和毛细管10依次与空气源蒸发器11输入端连接；所述水源蒸发器8输入端与空气蒸发器11输出端连接；所述水源蒸发器8与第一级过冷器3连接；所述第二级过冷器9还与水源蒸发器8输出端连接；

所述水水换热器5通过热水调节阀4与板式冷凝器2连接；该水水换热器5还与水源蒸发器8连接；所述第二级过冷器9还与压缩机1的输出端连接。

本实施例中，所述压缩机1通过管路与板式冷凝器2连接，所述板式冷凝器2通过第一级过冷器3然后再通过第二级过冷器9、毛细管10与空气源蒸发器11输入端连接；所述空气源蒸发器11输出端通过管路与所述水源蒸发器8连接；所述水水换热器5通过管路与板式冷凝器2连接；所述热水调节阀4设置在管路上；所述第二级过冷器9通过管路与压缩机1连接。

本实施例中，所述热水调节阀4为自力式压力调节阀，工作原理为：设定预设压力后，通过连接到板式冷凝器2或其进口冷媒管上的导压管把冷凝压力导入热水调节阀4的弹性元件中，利用冷凝压力与预设压力的偏差来自动调节热水调节阀4的开度，也即调节热水流量及温度。

本实施例中，所述板式冷凝器2可以出热水21，并且板式冷凝器2含有一定的冷凝器放热量22，用于释放热能；所述水源蒸发器8含有制冷量81，用于进行热交换；所述空气源蒸发器11含有空气制冷量111，用于进行热交换。

本实施例，优选地，还包括废水收集器7和循环水泵6，所述废水收集器7一端通过循环水泵6与水水换热器5连接，另一端与第一级过冷器3连接。

本实施例中，所述废水收集器7通过第一级过冷凝器3收集废水71。

本实施例，优选地，所述水源蒸发器8为壳管式换热器。

本实施例，优选地，所述水水换热器5为壳管式换热器。

本实施例，本发明工作原理和流程是：

所述冷媒也就是制冷剂；所述冷媒的循环流程是：冷媒(制冷剂)由压缩机1压缩后排气进入板式冷凝器2中与其中的冷水进行换热，对外提供热水，而冷媒本身被降温冷凝后流经第一级过冷器3，在第一级过冷器3中与温度较低的冷废水进行换热并被过冷；过冷后的冷媒进入第二级过冷器9，在第二级过冷器9中与从水源蒸发器8(简称为水蒸)出来的低温冷媒气体进行换热并进一步过冷；经过2次过冷后的液态冷媒进入毛细管10节流降压，并依次先后进入空气源蒸发器11(简称为空蒸)和水源蒸发器8(水蒸)中与其中的空气或废水进行热交换；

冷媒吸热后气化，变成气态冷媒进入第二级过冷器9，气态冷媒通过换热使第二级过冷器9中的液态冷媒过冷、而气态冷媒部分过热后进入压缩机进行下一个循环；

自来水—热水循环流程：所述自来水51先经过水水换热器5与废水进行热交换(预热)后再进入板式冷凝器2，并在板式冷凝器2中吸收冷媒的热量而形成热水流出，供用户使用。用户需要的热水温度可通过设置在自来水——热水管路中的热水调节阀4进行调节；

废水循环流程：收集的废水71由带过滤器的循环水泵6加压后进入水水换热器5，预热其中的自来水51后进入水源蒸发器8，在水源蒸发器8中与冷媒进行换热(废水释放热量给冷媒使冷媒由液体变成气体)后温度降低，变成低温废水。

低温废水随后进入第一级过冷器3与从板式冷凝器2出来的液体冷媒进行换热，使冷媒降温而形成过冷状态，冷废水温度则略微升高，吸热后的冷废水可根据需要确定是排放掉还是加以循环利用(如部分作为补水进入废水收集器中)。

冷风(空调)循环流程：所述空气源蒸发器11可设置于浴室内，也可设置于非浴室的房间内，室内空气经过空气源蒸发器降温后在室内循环。

本实施例，优选地，所述第一级过冷器3为壳管式换热器。

本实施例，优选地，所述第二级过冷器9为套管式换热器。

本实施例中，所述板式冷凝器2出口和水源蒸发器8之间，配置一个冷废水-冷媒换热器，以实现液体冷媒的第一级过冷，称为第一级过冷器3；优选地，所述第一级过冷器3为壳管式换热器；

在第一级过冷器3之后，继续对冷媒进行第二级过冷：即从第一级过冷器3出来的冷媒，继续流入一个回热器——一路流体是第一级过冷器3出来的液体冷媒(温度较高)，另一路是从水源蒸发器8回流到压缩机1的气体冷媒(温度较低)，二者经过热交换后，形成气体冷媒过热、液体冷媒进一步过冷，称该回热器为第二级过冷器9，优选地，所述第二级过冷器9采用套管式换热器。

本发明优势为即热式供应热水，无需热水储水箱；由压缩机等组成的冷媒系统管路上不设任何阀门，使用中无需阀门切换的操作；采用二级过冷(冷媒间回热，回收冷废水热能)，系统能效高。

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，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，凡是在本发明的发明构思下，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 (7)

1.一种二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：包括压缩机，板式冷凝器，第一级过冷器，热水调节阀，水水换热器，水源蒸发器，第二级过冷器，毛细管，空气源蒸发器；

所述压缩机的输出端与板式冷凝器的输入端连接，所述板式冷凝器的输出端通过第一级过冷器、第二级过冷器和毛细管依次与空气源蒸发器输入端连接；所述空气源蒸发器输出端与水源蒸发器输入端连接；所述水源蒸发器与第一级过冷器连接；所述第二级过冷器还与水源蒸发器输出端连接；

所述水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；该水水换热器还与水源蒸发器连接；所述第二级过冷器还与压缩机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：还包括废水收集器和循环水泵，所述废水收集器一端通过循环水泵与水水换热器连接，另一端与第一级过冷器连接。

3.根据权利要求1或2所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述第一级过冷器为壳管式换热器。

4.根据权利要求3所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述第二级过冷器为套管式换热器。

5.根据权利要求4所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述热水调节阀为自力式压力调节阀。

6.根据权利要求5所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述水源蒸发器为壳管式换热器。

7.根据权利要求6所述的二级过冷的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述水水换热器为壳管式换热器。

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