CN1252432C - 热泵式空调热水器 - Google Patents

Abstract

一种多功能的热泵式空调热水器，由压缩机(1)、壳管式换热器(2)、带有风机的翅片管式换热器(4)、节流机构(3)以及相应的管路、阀件和控制元件等组成制冷系统，所有部件均置于室内。壳管式换热器以保温水箱作为壳体，进水管直接与自来水管相通；翅片管式换热器设有两个可切换的风机风道。利用制冷循环来加热壳管式换热器中的水，耗电量远远低于电热水器；而且由于不是利用电阻加热，从而消除了触电事故的隐患。另外，利用空调的温度调节功能和吹风功能，热泵式空调热水器可以提供室温调节、吹干去湿等服务，使洗浴过程具有很好的舒适性。

Description

热泵式空调热水器

技术领域

本发明专利涉及一种热泵式空调和热水器，尤其是一种可以提供洗浴用热水、同时能够改善房间温度、具有冷暖吹风功能的热泵式空调热水器。

背景技术

现行的热水器主要包括燃气热水器和电热水器两种。这两种热水器直接用天然气、煤气或者用电来加热生活用水，消耗能量大，使用费高，也存在着燃气中毒或者触电一类的安全事故隐患。更为重要的是，现行的各种热水器只能提供一定温度的热水，无法改善冬冷夏热的洗浴环境，从而在炎热季节和寒冷季节里的洗浴舒适性差。专利号为99113401.x的热泵式安全热水器希望利用热泵来回收各种可利用的热源，以达到安全和节能的目的，但同样没有考虑到洗浴时改善环境温度的功能。其他还有一些发明专利和实用新型虽然希望利用空调的冷凝放热来获得热水，但其出发点或者是把加热生活用水当作是空调的附设功能，或者是把空调与热水器截然分开、当作两种用途的电器来分别使用，都没有能够充分利用空调的特性为洗浴服务。

发明内容

本发明专利的目的是提出一种结构紧凑的热泵式空调热水器，它能够兼有空调、风扇和热水器的功能。

一种热泵式空调热水器，包括由压缩机、壳管式换热器、带有风机的翅片管式换热器、节流机构、阀件及其连通管路所组成的制冷系统；压缩机排气口与壳管式换热器进口相连通，压缩机吸气口与翅片管换热器出口相连通，节流机构一端与壳管式换热器出口相连通，节流机构另一端与翅片管式换热器进口相连通；所有部件均置于室内；所述的阀件设置在压缩机与壳管式换热器之间、以及压缩机与翅片管式换热器之间的连通管路上，或所述的阀件设置在旁通管上，旁通管一端连通在压缩机与壳管式换热器之间的连通管路上，另一端连通在节流机构与翅片管式换热器之间的连通管路上；壳管式换热器以保温水箱作为壳体，换热盘管位于壳管式换热器的壳体内，换热器盘管内的液体是制冷剂，管道外即保温水箱中的液体是供洗浴用的水，盘管里的制冷剂通过盘管管壁与保温水箱中的水进行热交换；保温水箱的水管与自来水管相连，在自来水的水压下，保温水箱中始终充满水；翅片管式换热器上设置有开关可控的两个风机风道，一个风机风道的进风口和出风口都在室内，能够满足加热保温水箱中的水、调节室温、冷暖吹风等功能；另外设有一个风机风道的进风口、出风口分别在室内和室外，用来保证在水箱中水被加热的过程中室内温度不受影响，也可以用来对房间进行除湿去味、直接从室外引进新风。

通过控制装置对压缩机、节流机构以及风机风道等部件的调节控制，可以分别实现加热保温水箱中的水、降低室温或给冷风、提高室温或给暖风、简单吹风换气的功能。

加热保温水箱中的水、降低室温即给冷风可以同时进行，此时壳管式换热器作为凝器，翅片管式换热器作为蒸发器，压缩机驱动制冷剂在由压缩机、壳管式换热器、节流机构和翅片管式换热器串联而成的封闭管路中流动。

热泵式空调热水器可以有一个四通换向阀，或者是相当于四通换向阀作用的阀件组合；在实现提高室温或给暖风的功能时，带有四通换向阀或者具有相同作用阀件组合的热泵式空调热水器通过切换换向阀来转换制冷剂管路的连通方式，使得壳管式换热器作为蒸发器，带有风机的翅片管式换热器作为冷凝器。

对于不带有上述管路切换装置的热泵式空调热水器，壳管式换热器始终作为冷凝器，带有风机的翅片管式换热器始终作为蒸发器。在实现提高室温或给暖风的功能时，为了保证蒸发器中的制冷剂有足够高的温度，不带有上述管路切换装置的热泵式空调热水器通过调节节流机构来降低其节流作用，或者通过旁通管直接将压缩机出来的高温制冷剂引入翅片管式换热器。

在仅需要简单吹风换气时，仅启动风机而不启动压缩机即可。

为了便于制冷系统的稳定运行，压缩机前可以有过热器或者气液分离器；节流机构前可以有储液器。

本发明专利充分利用热泵原理为洗浴服务。一方面，热泵式空调热水器与电热水器相比，既节能又安全。因为，壳管式换热器中的制冷剂利用电能所转化的热量和热泵循环所吸收的环境热量来加热保温水箱中的水，耗电量远远低于电热水器；而且与电阻加热式的电热水器相比，消除了触电事故的隐患。另一方面，热泵式空调热水器利用空调的温度调节功能和吹风去湿功能，较好地解除了洗浴环境冬冷夏热的烦恼，可以方便的提供房间调温、吹干去湿等服务，使洗浴达到较好的舒适性。同时，本发明专利与一般的家用空调相比，由于两器均在室内，不需要有室外机，从而结构更紧凑，安装更简单，使用维修更方便。

附图说明

图1是不带有四通换向阀的热泵式空调热水器的结构图。

图2是带有四通换向阀的热泵式空调热水器的结构图，图中所示的管路方向表示四通换向阀换向后的管路方向。

图3是不带有四通换向阀而带有旁通管的热泵式空调热水器的结构图。

图4是以保温水箱作为壳体的壳管式换热器的结构图。

图5是带有多个风机风道的翅片管式换热器的结构图。

在图中：1为压缩机，2为以壳管式换热器，4为带有风机的翅片管式换热器，3为节流机构，5为换向阀，6为保温水箱，7为换热盘管，8为水管路阀门，9表示进水管路，10表示出水管路，11表示翅片管式换热器，12表示风机，13表示风机的电机，14表示通往室外的风道，15表示通往室外的风道的开关控制阀，16表示室内进风口的开关控制阀，17表示室内进风风道，18表示旁通管，19表示旁通管的控制阀。

具体实施方式

利用热泵式空调热水器加热保温水箱6中的水时，启动翅片管式换热器4所带有的风机和压缩机1，同时调节节流机构3，使之保持合适的节流效果；制冷剂按照1-2-3-4-1的顺序在封闭的制冷剂管路中流动，如图1。在有多个风机风道的情况下，可以将进风口在室内、出风口在室外的风道打开，其他风道关闭，保证室内空气温度不受影响；或者将进风口、出风口都在室内的风道打开，其他风道关闭，此时室内的气温将会下降。

利用热泵式空调热水器降低室内温度或吹冷风时，启动翅片管式换热器4所带有的风机和压缩机1，同时调节节流机构3，使之保持合适的节流效果；制冷剂在压缩机的驱动下按照1-2-3-4-1的顺序在封闭管路中流动，如图1。在有多个风道的情况下，可以将进风口、出风口都在室内的风道打开，其他风道关闭，使得室内气温不断下降，但没有室外的新风；如果室外的气温较低，可以将进风口在室外、出风口在室内的风道打开，其他风道关闭，这样不仅室温降低，而且引进了新风。

利用热泵式空调热水器提高室内温度或吹热风可以有几种不同的实现方法：对于不改变制冷剂流动路径的热泵式空调热水器，如图1，启动翅片管式换热器4所带有的风机和压缩机1，同时调节节流机构3，减少甚至取消其节流作用，制冷剂在压缩机的驱动下按照1-2-3-4-1的顺序在封闭管路中流动，利用了部分水箱中水的热量，翅片管式换热器中的制冷剂可以提供较高的温度来满足需要；对于安装有旁通管的热泵式空调热水器，如图3，启动翅片管式换热器4所带有的风机和压缩机1，打开旁通管上的控制阀19，直接通过旁通管18将压缩机1出来的高温制冷剂引入翅片管式换热器4，保证风机吹出来的风具有较高温度，而且几乎不影响保温水箱中的水温；对于有四通换向阀5或者具有相同作用阀件组合的热泵式空调热水器，可以采用变换制冷剂流动路径的方式工作，如图2，启动翅片管式换热器4所带有的风机和压缩机1，调整换向阀，壳管式换热器2作为蒸发器，带有风机的翅片管式换热器4作为冷凝器，制冷剂在压缩机的驱动下按照1-5-4-3-2-5-1的顺序在封闭管路中流动，系统通过牺牲水箱中的水的部分热量来保证风机吹出来的风具有较高温度。如果有多个风道，将进风口、出风口都在室内的风道打开，其他风道关闭。

热泵式空调热水器简单吹风换气时，启动翅片管式换热器4所带有的风机而不启动压缩机1，制冷剂不形成循环流动而仅仅是空气形成流动。在有多个风道的情况下，可以将进风口、出风口都在室内的风道打开，其他风道关闭，此时具有吹风功能；或者进风口在室外、出风口在室内的风道打开，其他风道关闭，此时同时具有吹风换气作用。

图4中，自来水沿管路9流进壳管式换热器2，充满保温水箱6。在图1所示的制冷系统运行时，壳管式换热器2作为制冷系统中的冷凝器；通过盘管管壁，换热盘管7中的高温制冷剂与保温水箱6中的水进行热交换，使得保温水箱6中的水被加热到一定的温度。在洗浴用水时，打开阀门8，壳管式换热器2中的热水沿管路10流出，与此同时，管路9中的自来水在管路水压的作用下流进保温水箱6，保持保温水箱6里的水为充满状态。

图5中，打开通往室外的风道的开关控制阀15，关闭室内进风口的开关控制阀16，可以形成由外到内的空气流动或者由内到外的空气流动；打开室内进风口的开关控制阀16，关闭通往室外的风道的开关控制阀15，可以形成室内的空气流动。无论是在哪种空气流动方式中，空气的流动均会穿过翅片管式换热器。

Claims (6)

1、一种热泵式空调热水器，包括由压缩机、壳管式换热器、带有风机的翅片管式换热器、节流机构、阀件及其连通管路所组成的制冷系统；压缩机(1)排气口与壳管式换热器(2)进口相连通，压缩机(1)吸气口与翅片管换热器(4)出口相连通，节流机构(3)一端与壳管式换热器(2)出口相连通，节流机构(3)另一端与翅片管式换热器(4)进口相连通；其特征在于：所有部件均置于室内；所述的阀件，设置在压缩机(1)与壳管式换热器(2)之间、以及压缩机(1)与翅片管式换热器(4)之间的连通管路上，或所述的阀件设置在旁通管上，旁通管一端连通在压缩机(1)与壳管式换热器(2)之间的连通管路上，另一端连通在节流机构(3)与翅片管式换热器(4)之间的连通管路上；壳管式换热器(2)以保温水箱作为壳体，换热盘管位于壳管式换热器的壳体内，换热器盘管内的液体是制冷剂，管道外即保温水箱中的液体是供洗浴用的水，盘管里的制冷剂通过盘管管壁与保温水箱中的水进行热交换；保温水箱的水管与自来水管相连，在自来水的水压下，保温水箱中始终充满水；翅片管式换热器(4)上设置有开关可控的至少两个风机风道(14、17)，一个风机风道的进风口、出风口都在室内，一个风机风道的进风口、出风口分别在室外和室内。

2、如权利要求1所述的一种热泵式空调热水器，其特征在于：在实现加热保温水箱中的水、降低室温或者给冷风的功能时，壳管式换热器(2)作为冷凝器，翅片管式换热器(4)作为蒸发器。

3、如权利要求1所述的一种热泵式空调热水器，其特征在于：所述的阀件是一个四通换向阀(5)，或者是相当于四通换向阀作用的阀件组合；四通换向阀(5)一端的两个管口分别连通压缩机(1)的出气口、进气口，另一端的两个管口分别与壳管式换热器(2)、翅片管式换热器(4)的管口连通；带有四通换向阀(5)或者具有相同作用阀件组合的热泵式空调热水器，在实现提高室温或者给暖风的功能时，通过调节换向阀来转换制冷剂管路的连通方式，使得壳管式换热器(2)作为蒸发器，翅片管式换热器(4)作为冷凝器。

4、如权利要求1所述的一种热泵式空调热水器，其特征在于：所述的阀件是旁通管(18)上设置的开关控制阀(19)，在实现提高室温或者给暖风的功能时，打开开关控制阀(19)，旁通管(18)直接将压缩机(1)出来的高温制冷剂引入翅片管式换热器(4)。

5、如权利要求1所述的一种热泵式空调热水器，其特征在于：压缩机前设置有过热器或者气液分离器；节流机构前设置有储液器。

6、如权利要求1所述的一种热泵式空调热水器，其特征在于：每个风机风道(14、17)上分别设置有一个风口开关控制阀(15、16)。

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