CN1271384C - 一种自复叠式空气源热泵热水器 - Google Patents

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许雄文
陈志勤
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Abstract

本发明是一种自复叠式空气源热泵热水器,包括压缩机、冷凝器、储水箱、气液分离器、蒸发-冷凝器、回热器、蒸发器、风扇、除霜加热器、两个节流阀、七个温度传感器、四个控制器和两个电动机,制冷剂管路将压缩机、冷凝器、蒸发-冷凝器、回热器、蒸发器、节流阀连接起来,组成自复叠式空气源热泵循环,冷凝器安装在储水箱内。本发明由空气源提供热量,通过制冷剂的循环,在冷凝器放出的热量将储水箱的水加热,储水箱采用保温材料保温,顶部装有气压平衡管。本发明由于采用了自复叠式热泵循环,可在环境空气温度较低的情况下正常工作,可全天候供热,全年适应性好,且具有结构简单、安装方便等优点。本发明可广泛适用于人们的生产和生活用水。

Description

一种自复叠式空气源热泵热水器
技术领域
本发明属于热水器技术领域,尤其涉及一种自复叠式空气源热泵热水器。
背景技术
全年提供生活热水已成为现代化高品质生活的重要标志之一,目前传统的电热水器都是直接耗用昂贵的高品质电能,热效率不会超过100%,且存在容易漏电等安全隐患,不符合我国的能源政策及可持续发展战略的要求。传统的太阳能热水器在阴云雨雪天气及冬季等日照不足时主要靠电加热制热水,耗电量大且安全性差,此外还存在供热能力均衡性差,装置全年利用率低等缺点。目前的单一工质的单循环空气源热泵热水器在环境空气温度较低时,由于压缩比大,不能高效率工作甚至不能工作。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足,提供一种自复叠式空气源热泵热水器。本发明利用自复叠式空气源热泵循环可实现高压缩比,大温差的工作环境,能够在环境空气温度低于0℃时仍能正常提供65℃的热水,改进了系统结构,使之具有结构简单,价格便宜,安装及操作方便等优点,便于推广应用。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:本发明的自复叠式空气源热泵热水器包括压缩机、冷凝器、储水箱、气液分离器、蒸发-冷凝器、回热器、蒸发器、风扇、除霜加热器、两个节流阀、七个温度传感器、四个控制器和两个电动机,所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接,冷凝器的出口与气液分离器的进口连接,气液分离器的出液口与第一个节流阀连接,第一个节流阀的出口、回热器的低温流体的出口、蒸发一冷凝器低温流体的进口之间相互连接且有一个节点,蒸发-冷凝器低温流体的出口与压缩机连接,回热器的低温流体的进口与蒸发器的出口连接,蒸发器的进口与第二个节流阀的出口连接,第二个节流阀的进口与回热器的高温流体的出口连接,回热器的高温流体的进口与蒸发-冷凝器高温流体的出口连接,蒸发一冷凝器高温流体的进口与气液分离器的出气口连接,形成制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道;所述压缩机还与第一个电动机相连;冷凝器安装在储水箱内,储水箱出水口的温度传感器连接至第一个控制器,第一个控制器与第一个电动机相连,以控制热泵系统的开停;第二、三个温度传感器连接至第二个控制器,分别处在蒸发一冷凝器低温流体的出口和第一个节流阀的出口处,所述第二个控制器与第一个节流阀相连,以调节第一个节流阀的开度;第四、五个温度传感器连接至第三个控制器,分别处于蒸发器的出口和进口处,所述第三个控制器与第二个节流阀相连,以调节第二个节流阀的开度;第六、七个温度传感器连接至第四个控制器,分别处于蒸发器左右两侧的中间位置处,所述第四个控制器还与除霜加热器、第二个电动机相连,除霜加热器根据蒸发器空气侧结霜厚度自动开停进行除霜;所述风扇与第二个电动机相连,风扇处于除霜加热器正对面处,用来增强蒸发器空气侧的对流换热。
所述储水箱采用保温材料保温,顶部装有气压平衡管。
本发明中所形成的制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道的各个部件之间的连接采用管路连接,管外包裹保温防水材料。
压缩机是整个复叠式热泵循环的动力机,起到输送制冷剂的作用,使冷凝器、蒸发-冷凝器以及蒸发器形成一定的压差;冷凝器是热量输出装置,放出的热量用于加热热水,制冷剂在其中冷凝而放出热量,大部分高沸点工质和少量低沸点工质的制冷剂冷凝成液体;储水箱是储存热水的容器;气液分离器将冷凝的制冷剂液体与未冷凝的制冷剂蒸气分离;第二个节流阀将制冷剂液体节流降压制冷;蒸发-冷凝器利用大部分高沸点的和少量低沸点的制冷剂蒸发制冷吸收大部分低沸点工质和少量高沸点工质制冷剂的冷凝热,将大部分低沸点工质和少量高沸点工质的制冷剂蒸气冷凝为液体;回热器是利用从蒸发器出来的低温制冷剂蒸气将大部分低沸点工质和少量高沸点工质的制冷剂液体进一步过冷;风扇是用来增强蒸发器空气侧对流换热的;除霜加热器根据蒸发器空气侧结霜厚度自动开停进行除霜。
本发明用管路将压缩机、冷凝器、蒸发-冷凝器、回热器、蒸发器、节流阀连接,组成自复叠式空气源热泵循环,混合工质在循环过程中经过一次组元分离,使得整个循环中有两种混合工质在同时流动和传递能量,具有复叠热泵循环的特征,其分离过程为平衡分离过程。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:利用自复叠式空气源热泵循环可实现高压缩比,大温差的工作环境,能够在环境空气温度低于0℃时仍能正常提供65℃的热水,改进了系统结构,使之具有结构简单,价格便宜安装及操作方便等优点,便于推广应用。
附图说明
图1是本发明的自复叠式空气源热泵热水器的结构示意图。
图中:1-压缩机  2-冷凝器  3-储水箱  4-气液分离器  5-蒸发-冷凝器6-回热器  7-第一个节流阀  8-蒸发器  9-第二个节流阀  10-风扇  11-除霜加热器12、13、14、15、16、17和18分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七个温度传感器19、20、21和22分别为第一、第二、第三、第四个控制器23和24分别第一、第二个电动机具体实施方式为了更好地理解本发明,下面结合附图对本发明作进一步地描述。
如图1所示,本发明的自复叠式空气源热泵热水器包括压缩机1,冷凝器2,储水箱3,气液分离器4,蒸发-冷凝器5,回热器6,蒸发器8,风扇10,除霜加热器11,第一个节流阀7和第二个节流阀9,第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七个温度传感器分别为12、13、14、15、16、17和18,第一、第二、第三、第四个控制器分别为19、20、21和22,第一、第二个电动机分别为23和24,所述压缩机1的排气口与冷凝器2的进气口连接,冷凝器2的出口与气液分离器4的进口连接,气液分离器4的出液口与第一个节流阀7连接,第一个节流阀7的出口、回热器6的低温流体的出口、蒸发-冷凝器5低温流体的进口之间相互连接且有一个节点,蒸发-冷凝器5低温流体的出口与压缩机1连接,回热器6的低温流体的进口与蒸发器8的出口连接,蒸发器8的进口与第二个节流阀9的出口连接,第二个节流阀9的进口与回热器6的高温流体的出口连接,回热器6的高温流体的进口与蒸发-冷凝器5高温流体的出口连接,蒸发-冷凝器5高温流体的进口与气液分离器4的出气口连接,形成制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道;所述压缩机1还与第一个电动机23相连;冷凝器2安装在储水箱3内,储水箱3出水口的温度传感器12连接至第一个控制器19,第一个控制器19与第一个电动机23相连,以控制热泵系统的开停;第二个温度传感器13、第三个温度传感器14连接至第二个控制器20,分别处在蒸发-冷凝器5低温流体的出口和第一个节流阀7的出口处,所述第二个控制器20与第一个节流阀7相连,以调节第一个节流阀7的开度;第四个温度传感器15、第五个温度传感器16连接至第三个控制器21,分别处于蒸发器8的出口和进口处,所述第三个控制器21与第二个节流阀9相连,以调节第二个节流阀9的开度;第六个温度传感器17、第七个温度传感器18连接至第四个控制器22,分别处于蒸发器8左右两侧的中间位置处,所述第四个控制器22还与除霜加热器11、第二个电动机24相连,以控制除霜加热器11的开停;所述风扇10与第二个电动机24相连,风扇10处于除霜加热器11正对面处,用来增强蒸发器8空气侧的对流换热;除霜加热器11根据蒸发器8空气侧结霜厚度自动开停进行除霜。
储水箱3采用保温材料保温,顶部装有气压平衡管。
上述制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道的各个部件之间的连接采用制冷剂管路连接,管外包裹保温防水材料。
混合工质经过压缩机1压缩之后,形成高温高压的混合气体,经过冷凝器2,将热水加热到目标温度。此时,大部分高沸点的和少量低沸点的工质冷凝成液体,经过汽液分离器4;气体部分即大部分低沸点和少量高沸点的工质在蒸发-冷凝器5中被来自第一个节流阀7的节流后的较低温度的工质二次冷却后被冷凝成液体,再经过回热器6,利用从蒸发器8出来的低温制冷剂蒸气将制冷剂液体进一步过冷形成过冷液体,过冷液体经过第二个节流阀9节流,形成低温低压的气液混合物,汽液混合物经过蒸发器8吸收空气的热量,蒸发后变成气体,再经过回热器6,与来自第一个节流阀7的工质混合进入蒸发一冷凝器5。而从气液分离器4分离出来的液体经过第一个节流阀7,降温降压,再与来自回热器6的工质混合,经过蒸发一冷凝器5吸收大部分低沸点和少量高沸点的工质冷凝放出的热量后,蒸发成气体,再经压缩机1压缩成高压高温气体,完成一个循环。
本发明利用自复叠式空气源热泵循环可实现高压缩比,大温差的工作环境,能够在环境空气温度低于0℃时仍能正常提供65℃的热水,改进了系统结构,使之具有结构简单,价格便宜,安装及操作方便等优点,便于推广应用。

Claims (4)

1.一种自复叠式空气源热泵热水器,其特征是,包括压缩机、冷凝器、储水箱、气液分离器、蒸发一冷凝器、回热器、蒸发器、风扇、除霜加热器、两个节流阀、七个温度传感器、四个控制器和两个电动机,所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接,冷凝器的出口与气液分离器的进口连接,气液分离器的出液口与第一个节流阀连接,第一个节流阀的出口、回热器的低温流体的出口、蒸发-冷凝器低温流体的进口之间相互连接且有一个节点,蒸发-冷凝器低温流体的出口与压缩机连接,回热器的低温流体的进口与蒸发器的出口连接,蒸发器的进口与第二个节流阀的出口连接,第二个节流阀的进口与回热器的高温流体的出口连接,回热器的高温流体的进口与蒸发-冷凝器高温流体的出口连接,蒸发-冷凝器高温流体的进口与气液分离器的出气口连接,形成制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道;压缩机还与第一个电动机相连;冷凝器处于储水箱中,储水箱出水口的温度传感器连接至第一个控制器,第一个控制器与第一个电动机相连;第二、三个温度传感器连接至第二个控制器,分别处在蒸发-冷凝器低温流体的出口和第一个节流阀的出口处,所述第二个控制器与第一个节流阀相连,以调节第一个节流阀的开度;第四、五个温度传感器连接至第三个控制器,分别处于蒸发器的出口和进口处,所述第三个控制器与第二个节流阀相连,以调节第二个节流阀的开度;第六、七个温度传感器连接至第四个控制器,分别处于蒸发器左右两侧的中间位置处,所述第四个控制器还与除霜加热器、第二个电动机相连;所述风扇与第二个电动机相连,风扇处于除霜加热器正对面处,用来增强蒸发器空气侧的对流换热。
2.根据权利要求1所述的自复叠式空气源热泵热水器,其特征是,所述制冷剂自复叠式热泵循环的闭合通道的各个部件之间的连接采用管路连接,管外包裹保温防水材料。
3.根据权利要求1所述的自复叠式空气源热泵热水器,其特征是,所述风扇处于除霜加热器正对面处,用来增强蒸发器空气侧对流换热的。
4.根据权利要求1所述的自复叠式空气源热泵热水器,其特征是,所述储水箱的顶部装有气压平衡管。
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