CN114061143B - 直热式多功能热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直热式多功能热泵热水器，包括压缩机，板式冷凝器，储液器，第一级毛细管，预冷型空气源蒸发器，水源蒸发器，水水换热器，热水调节阀；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储液器和第一级毛细管与预冷型空气源蒸发器输入端连接；所述预冷型空气源蒸发器与水源蒸发器连接；所述水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；所述水源蒸发器还与压缩机的输入端连接。本发明提供一种结构合理，成本较低，功耗小，功能多样，提高了安全性、可靠性的直热式多功能热泵热水器。

Description

直热式多功能热泵热水器

技术领域

本发明涉及余热回收利用和热水器技术领域，特别涉及一种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。

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。该发明提供的直热式热泵热水器通过吸收水汽潜热来加热洗浴用水，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，但是上述专利仅利用浴室内水汽的热能，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，成本较低，功耗小，功能多样，提高了安全性、可靠性的一种直热式多功能热泵热水器。

为实现上述发明目的，本发明提出一种直热式多功能热泵热水器，包括压缩机，板式冷凝器，储液器，第一级毛细管，预冷型空气源蒸发器，水源蒸发器，水水换热器，热水调节阀；

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储液器和第一级毛细管与预冷型空气源蒸发器输入端连接；所述预冷型空气源蒸发器与水源蒸发器连接；所述水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；所述水源蒸发器还与压缩机的输入端连接。

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，另一端与预冷型空气源蒸发器连接。

优选地，所述预冷型空气源蒸发器包括空调室内机换热器和预冷盘管。

进一步，优选地，所述预冷盘管包括光管式预冷盘管。

进一步，优选地，所述预冷盘管包括翅片盘管式预冷盘管。

进一步，优选地，所述光管式预冷盘管为铜管或塑料管换热管。

进一步，优选地，所述翅片盘管式预冷盘管为外套翅片的铜管或铝管换热管。

优选地，所述预冷型空气源蒸发器和水源蒸发器之间还设置有第二级毛细管。

本发明提供技术方案的有益效果是:

1)本发明由压缩机等组成的冷媒系统管路上不设任何阀门，预冷型空气源蒸发器(简称预冷型空蒸)和水源蒸发器(简称水蒸)串联(预冷型空蒸可布置在水蒸的上游，也可布置在水蒸的下游)，预冷型空蒸不用时停止其风机运行即可，免除阀门切换操作，结构更加合理，大大降低了成本，系统的气密性保障也更好；

2)本发明即热式供应热水，无需储水箱可节省空间，通过热水调节阀的设置可任意设定热水出水温度，且只有当热水达到设定温度后热水调节阀才允许热水从出口流出，避免了普通热泵热水器刚开始使用时需要长时间泄放冷水后才出热水的弊端，可节约用水；

3)本发明废热水热能3次梯级利用，也就是说收集的淋浴等废热水先用于预热进冷凝器之前的自来水，再进入水蒸向水蒸中的冷媒提供热量，在水蒸中被降温后的废水进入预冷型空蒸的水盘管中对空蒸的进风进行热交换，实现对空蒸进风的预冷，达到废水热能的3次利用；

4)本发明根据使用需要和废水源温度情况，可采用一级节流，也可可采用二级节流获得不同的蒸发温度：储液器与预冷型空蒸间设置第一级节流，获得相对较高一级的蒸发温度，吸收空气中的热能；从空蒸出来后的冷媒进行第二级节流，在水蒸中获得较低的蒸发温度，增大废水与冷媒间的传热温差，减小水蒸的体积，节能更加方便，安全可靠，适于普遍推广。

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为本发明实施例直热式多功能热泵热水器结构示意图；

图2为本发明实施例直热式多功能热泵热水器另一结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	压缩机	6	循环水泵
2	板式冷凝器	7	废水收集器
				21	出热水	8	水源蒸发器
22	板式冷凝器放热量	81	水蒸制冷量
				3	储液器	9	预冷型空气源蒸发器
4	热水调节阀	91	空蒸制冷量
				5	水水换热器	10	第一级毛细管
51	自来水	11	第二级毛细管
				92	废水排放

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。

本发明提出一种直热式多功能热泵热水器。

参照图1，图2，在本发明一实施例中，该一种直热式多功能热泵热水器，包括包括压缩机1，板式冷凝器2，储液器3，第一级毛细管10，预冷型空气源蒸发器9，水源蒸发器8，水水换热器5，热水调节阀4；

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的输出端通过储液器3和第一级毛细管10与预冷型空气源蒸发器9输入端连接；所述预冷型空气源蒸发器9与水源蒸发器8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；所述水源蒸发器8还与压缩机1的输入端连接。

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通过储液器3然后再通过第一级毛细管10与预冷型空气源蒸发器9连接；所述预冷型空气源蒸发器9也是通过管路与水源蒸发器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；所述水源蒸发器8还是通过管路与压缩机1连接。

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11含有废水热能(水蒸制冷量)81，用于进行热交换；所述预冷型空气源蒸发器9含有空气热能(空蒸制冷量)91，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，另一端与预冷型空气源蒸发器9连接；

本实施例中，所述废水收集器7通过预冷型空气源蒸发器9收集废水71，形成废水回用72。

本实施例，工作原理和流程是：

所述冷媒也就是制冷剂，所述冷媒循环流程是：冷媒(制冷剂)由所述压缩机1压缩后排气进入板式冷凝器2中，然后与板式冷凝器2中的冷水进行换热，对外提供热水；而冷媒本身被降温冷凝为液态后流入所述的储液器3中，该储液器3中的液态冷媒随后进入第一级毛细管10节流降压，并依次先后进入预冷型空气源蒸发器9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，变成气态冷媒进入压缩机1进行下一个循环；

自来水—热水循环流程：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，并在所述板式冷凝器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51-热水管路中的热水调节阀4进行调节；

第三步，废水流程：所述废水收集器7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，预热其中的自来水后进入水源蒸发器8，在水源蒸发器8中与冷媒进行换热，也就是说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；

低温废水随后进入预冷型空气源蒸发器9的预冷盘管中与管外空气进行换热，使流经预冷盘管的空气温度降低，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，进一步地，部分冷废水可以作为补水进入废水收集器7中。

冷风(空调)循环流程：所述空气源蒸发器8可设置于浴室内，也可设置于非浴室的房间内；

所述室内空气在送风机的抽吸作用下，经过预冷型空气源蒸发器9中预冷水盘管预冷后，继续流经预冷型空气源蒸发器9中空调室内机换热器与盘管内的冷媒进行换热，空气温度进一步降低后形成冷风送入室内，形成室内空气循环。

本实施例，优选地，所述预冷型空气源蒸发器9包括空调室内机换热器、预冷盘管，优选地，所述预冷型空气源蒸发器9包括空调室内机换热器、预冷盘管和凝结水集水盘及排放管。

本实施例，进一步，优选地，所述预冷盘管包括光管式预冷盘管。

本实施例，进一步，优选地，所述预冷盘管包括翅片盘管式预冷盘管。

本实施例，更进一步，优选地，所述光管式预冷盘管为铜管或塑料管换热管。

本实施例，更进一步，优选地，所述翅片盘管式预冷盘管为外套翅片的铜管或铝管换热管。

本实施例中，所述预冷型空气源蒸发器9可采用空调室内机换热器和预冷盘管组成，所述预冷盘管装设在空调室内机换热器的进风口处；

所述预冷盘管可为光管式、也可为翅片盘管式。所述光管式预冷盘管采用管径较小的换热管(如2分铜管或塑料管)、2-3层分层交错布置，管间空隙为进风通道；

所述翅片盘管，则可用3分铜管或铝管，外套翅片；也可整体设计预冷型空蒸，进风侧采用1-2组翅片盘管单独供冷废水与进风进行换热(即预冷器)，其后几组翅片盘管供冷媒与空气进行换热(即空气源蒸发器)，预冷器与空气源蒸发器的盘管完全独立，只有风路相通。

本实施例，优选地，所述预冷型空气源蒸发器9和水源蒸发器8之间还设置有第二级毛细管11。

所述冷媒本身被降温冷凝后流入所述的储液器3中，该储液器3中的液态冷媒随后进入第一级毛细管10节流降压，并依次先后进入空气源蒸发器9再通过第二级毛细管11节流降压流入水源蒸发器8中与其中的空气或废水进行热交换，冷媒吸热后气化，变成气态冷媒进入压缩机1进行下一个循环；所述冷媒通过第一级毛细管10、第二级毛细管11连续节流降压热交换更加充分，效果更好。

本发明采用串联的空气源蒸发器和水源蒸发器，结合流程布置梯级回收水源的热能，达到同时回收空气和水中的热能，提供35-55℃热水和常规空调冷气，适合用于家庭、宿舍或医院等场所。夏天可同时提供热水和空调冷气，冬天可提供卫浴或采暖热水。

本发明拟通过串联布置的空气源蒸发器和水源蒸发器同时回收空气和水中的热能，且通过特色流程布置在需要时可实现对废水热能的多级梯次回收利用，夏天可同时提供热水和空调冷气，冬天可只提供卫浴热水或采暖热水，适合用于家庭、宿舍或医院等场所。系统中除水管侧之外无需设置阀门，增强了系统的密闭性，使工质泄漏故障大为减小，提高了可靠性。

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 (5)

1.一种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，储液器，第一级毛细管，预冷型空气源蒸发器，水源蒸发器，水水换热器，热水调节阀；

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储液器和第一级毛细管与预冷型空气源蒸发器输入端连接；所述预冷型空气源蒸发器与水源蒸发器连接；所述水水换热器通过热水调节阀与板式冷凝器连接；所述水源蒸发器还与压缩机的输入端连接；

所述预冷型空气源蒸发器和水源蒸发器之间还设置有第二级毛细管;

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，另一端与预冷型空气源蒸发器连接;

所述预冷型空气源蒸发器包括空调室内机换热器和预冷盘管;

所述压缩机包括有冷媒，所述冷媒由所述压缩机压缩后排气进入板式冷凝器中，然后与板式冷凝器中的冷水进行换热；而冷媒被降温冷凝为液态后流入所述的储液器中，该储液器中的液态冷媒进入第一级毛细管节流降压，并依次先后进入预冷型空气源蒸发器和水源蒸发器中与其中的空气或废水进行热交换，冷媒吸热后气化，变成气态冷媒进入压缩机进行下一个循环；

所述水水换热器包括有自来水，该自来水先经过水水换热器与废水进行热交换后再进入板式冷凝器，并在所述板式冷凝器中吸收冷媒的热量而形成热水流出；

所述废水收集器包括有废水，所述废水收集器收集的废水由带过滤器的循环水泵加压后进入水水换热器，预热其中的自来水后进入水源蒸发器，在水源蒸发器中与冷媒进行换热;

低温废水随后进入预冷型空气源蒸发器的预冷盘管中与管外空气进行换热，使流经预冷盘管的空气温度降低，冷废水温度升高，吸热后的冷废水根据需要确定是排放掉还是加以循环利用，部分冷废水可以作为补水进入废水收集器中。

2.根据权利要求1所述的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述预冷盘管包括光管式预冷盘管。

3.根据权利要求1所述的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述预冷盘管包括翅片盘管式预冷盘管。

4.根据权利要求2所述的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述光管式预冷盘管为铜管或塑料管换热管。

5.根据权利要求3所述的直热式多功能热泵热水器，其特征在于：所述翅片盘管式预冷盘管为带外套翅片的铜管或铝管换热管。

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