CN201138027Y - 一种换热器外置的节能循环型热水空调器 - Google Patents
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Abstract
一种换热器外置的节能循环型热水空调器，由空调装置和热水装置两部分组成。其中空调装置由压缩机、室外翅片式换热器、节能循环器、室内翅片式换热器及其它配件组成；热水装置由保温热水罐、板式或套管式氟水换热器及其它配件组成。氟水换热器设置于热水灌外部热水罐内部流速低，实现良好的温度分层，依靠氟水换热器前后水路的温度不同所引起的热压作用实现自然对流循环，省去了循环水泵；采用节能循环器，极大降低压缩机排气压力，提高制热能效比(EER)；该热水空调器开创性地实现了制冷、制热及制取生活热水功能集于一体，可高效节能安全可靠的运行，且具有安装灵活、适应地区及气候范围广等突出优点。
Description
一种换热器外置的节能循环型热水空调器
技术领域
本实用新型涉及一种换热器外置的节能循环型热水空调器，采用节能循环改进制冷系统、 采用板式或套管式或盘管式换热器制取生活热水、采用氟或水管路系统以适应不同地域或气 候条件，属于空气源热泵空调及供热技术领域。
背景技术
空调、热水器作为两个独立行业产品，其功能设备种类繁多、技术多样，但是每类产品 单独工作时都会耗费大量一次或二次能源，且经济性差。至今尚没有出现任何一种节能可靠 的成熟产品可将这两类日常家用器具的功能合而为一。
现有的家用空调器，其制冷时需要向室外白白排放大量热能，且空调年平均累计使用时 间一般很有限，例如在北京地区只有大约200小时， 一年中绝大多数时间是在闲置，即使加 上过渡季节的供热时间也没有本质差别。
目前广泛应用的热水器中，电热水器能耗大、运行费用过高，燃气热水器安全问题突出、 受气源限制，太阳能热水器受阳光、占用空间等因素影响过大。热泵热水器采用压縮机制冷 系统从室外空气中吸收热量，并通过氟水换热器将自来水加热到所需温度以作为生活热水之 用，其耗电仅及电热水器的l/4以下，全年综合运行费用远低于电热水器，也比燃气热水器、 太阳能热水器低得多，且节能环保、安全可靠、安装使用及维修方便，适合全面推广。
现有的空气源热泵热水中，大多数都将加热水用的冷凝器放置在热水罐内， 一旦相关部 分泄漏或出现其它故障，会导致制冷剂进入热水罐内或者制冷系统进水，且维修困难。
现有热泵热水器基本上都不采用节能循环器，由于将生活热水加热到设计温度（一般取 50〜6(TC左右）需要冷凝温度很高，导致排气压力很高，压縮比过大，特别是在冬季条件下 更为严重，这一方面造成能效比EER (制热量/输入功率）大大降低而使耗电增大，经济性恶 化，另一方面压縮机等部件的故障率增大，寿命降低。
现有热泵热水器所采用的把冷凝器置于水箱内的闷烧式换热其水侧换热能力低；而少数 采用将冷凝器置于水箱外者，常由于在水箱内没有实现良好的温度分层而对系统运行及性能 指标影响严重，有的为实现较好的温度分层而使结构过于复杂，且蓄水罐下部水体的温度低， 容积利用率差。
发明内容
本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的种种问题，创造性地引入节能制冷循环技 术，对整机系统结构做出诸多改进，实现高效节能稳定可靠地供冷、供热、生产生活热水的 目的，并使整机结构紧凑、装配方便、成本低。
为此，本实用新型设计了一种换热器外置的节能循环型热水空调器，整机由空调装置和 热水装置两部分组成。其中空调装置中氟水换热器氟路进口端与压縮机出口相连，出口端经 四通阀与储液器相连；室外换热器进口端与四通阀相连，出口端与单向阀组相连；节能循环 器液侧进口端经干燥过滤器与储液器相连，出口端与膨胀阀进口相连；室内换热器进口端通 过单向阀组与节流机构出口相连；节能循环器汽侧进口端经四通阀与室内换热器出口相连， 出口端经汽液分离器与压缩机相连。氟水换热器水路进口端与热水罐下部出水口相连，出口 端与上部进水口相连。生活热水储水罐内不设氟水换热器，避免了制冷剂泄漏所引起的一系 列问题。
节能循环器采用外肋盘管式或者套管式或者板式氟氟换热器，加热生活热水的氟水换热 器采用板式、套管式或氟水盘管式结构，室内换热器、室外换热器采用翅片式结构。
采用节能循环器可在保持冷凝温度为较低温度水平（40〜54.4°C)时，即排气压力处于 较低水平时，有效提升排气温度以保持乃至大大提高出水温度水平（热水出水温度范围35〜 IO(TC)，同时系统能效比保持在很高水平，这是一般风冷热泵及空气源热泵热水、开水两用机难以达到的，且排气压力的降低可有效减少压縮机等各部件出现故障的可能性，并延长整 机寿命。
热水罐为密闭压力容器，筒体由不锈钢内壁、彩钢板外壁及聚氨酯发泡保温层构成，下 部接自来水进水管，上部接生活热水出水管，底部接泄水管。罐体内的进、出水口均与布水 器连接，其中布水器的结构采用相关专利"一种热泵热水器专用的带布水器的立式制热器" 的结构。且罐内极下部设置温度传感器，便于实现将温度传感器上部的水体全都加热到所需 温度水平，大大提高了罐内容积的利用率，节省热水罐空间。自来水进水与底部加热水出水 共用一个水管，使结构更加紧凑合理。
北方地区使用的机型其室内机与室外机之间的连接管为制冷剂管，不存在冬季管道被冻 裂的危险，且室外机风冷换热器的进风口上可选装辅助电加热器以利于制冷机正常启动。南 方地区则可选择制冷剂或者水管路系统，其压縮机、氟水换热器等可灵活设置于室内或室外。
本实用新型大大提高了能效比，真正实现了空调、热水功能集于一体，可高效节能稳定 可靠运行，产品寿命长，安装、使用、维修方便，地域及气候适应性广。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。 图1中各部件编号与名称如下：
压缩机l、氟水换热器2、四通阀3、室外换热器4、膨胀阀5、单向阀组6 + 7+8 + 9、 储液器IO、干燥过滤器ll、节能循环器12、视液镜13、汽液分离器14、室内换热器15、保 温热水罐16、低压表17、高压表18、生活热水出水管19、生活热水进水管20、热水罐下部 出水管21、自来水补水管22、泄水管23。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施应用例对本实用新型做进一步的说明。 附图1为本实用新型的整机结构示意图。
整机由空调装置和热水装置两部分组成。其中空调装置由压縮机（1)、室外翅片式换热 器（4)、节能循环器（12)、室内翅片式换热器（15)及其它配件组成；热水装置由保温热水 罐（16)、板式或套管式或盘管式氟水换热器（2)及其它配件组成。氟水换热器（2)氟路进 口端与压縮机（1)出口相连，出口端与四通阀（3)相连；室外换热器（4)进口端与四通阀 (3)相连，出口端与单向阀组（6 + 7+8+9)相连；储液器（10)进口端与单向阀组相连， 出口端与干燥过滤器（11)进口相连；节能循环器（12)液侧进口端与干燥过滤器（11)出 口相连，出口端经视液镜（13)与膨胀阀（5)进口相连；室内换热器（15)进口端通过单向 阀组与节流机构（5)出口相连；节能循环器（12)汽侧进口端通过四通阀（3)与室内换热 器（15)出口相连，出口端与汽液分离器（14)进口端相连；汽液分离器（14)出口端与压 縮机（1)吸气口相连。生活热水储水罐内不设氟水换热器，避免了制冷剂泄漏所引起的一系 列问题。氟水换热器（2)水路进口端与热水罐（16)下部出水管（21)相连，出口端与上部 进水口 （20)相连，下部出水管与自来水补水管（22)相连，热水罐底部设置泄水管（23)。 节能循环器（8)采用外肋盘管式或者套管式或者板式氟氟换热器，加热生活热水的氟水换热 器（2)采用板式、套管式或氟水盘管式结构，室内供冷及供热换热器（15)采用翅片式结构， 室外吸热或放热换热器（4)采用翅片式结构。热水罐（16)为密闭压力容器，筒体由不锈钢 内壁、彩钢板外壁及聚氨酯发泡保温层构成，下部接自来水进水管（22)，上部接生活热水出 水管（19)，底部接泄水管（23)，且罐内下部设置温度传感器，自来水进水与下部加热水出 水共用一个水管，使结构更加紧凑合理。
本实用新型可实现如下5种工作模式：单独供冷、单独供热、单独制取生活热水、同时 供冷与制取生活热水、同时供热与制取生活热水等。
现以单独制取生活热水模式为例详述其工作流程如下： (a)准备：向热水罐内注满水，并确保罐内水体底部温度低于设定值。(b)启动：控制系统先启动室外换热器风机、水泵，然后启动压縮机进行热泵循环， 而室内换热器风机不启动。
(C)加热：制冷剂循环过程如下：压縮机吸热低于气态制冷剂并压縮，排出高温高压 的过热蒸汽，进入开水器及氟水换热器向热水释放热量，变成高温高压的液态制冷剂，经过 干燥过滤器除去可能携带的污物和水份，然后进入节能循环器并被低温蒸汽冷却，过冷液再 经过节流降压变为干度小的低温低压汽液两相流状态，进入蒸发器吸收蒸发器外空气的热量， 蒸发为低温低压气态制冷剂，再经节能循环器与氟水换热器出来的高温液态制冷剂换热，变 为中温低压过热蒸汽，并被吸入压縮机继续下一循环。生活热水加热过程如下：循环水泵通 过热水罐下部的出水管吸入低温水并送入氟水换热器，水被加热到所需温度后再通过热水罐 上部的进水管进入热水罐，水在罐内缓慢均匀下降，变温层将水分成上部高温水体与下部低 温水体，且保温层的i立置逐渐下移，直至下降到温度传感器所处位置时加热过程完成，此时 热泵系统自动停止运行。
(d) 取用：通过上部的出水管可取用生活热水，罐内保温层位置随之上升，此时通过 自来水进水管自动向罐内补水，热泵仍可处于停运状态；当延时一定时间后，热泵系统自动 启动运行，将自来水与热水罐出水的混合水加热到所需温度并送入热水罐上部，并保证出水 温度处于所要求的水平。
(e) 停用：当停止取用生活热水后，热泵系统仍继续运行一段时间，直至保温层位置 又降低到温度传感器所在位置，即热水罐又达到蓄满状态，热泵停运。
其它4种工作模式中，单独供冷、单独供热模式与普通家用冷暖型空调工作流程相同， 只是其排气压力调整到较低水平，热水器处于闷烧保温状态。同时供冷与制取生活热水模式 下，室内换热器是蒸发器，热水器与室外换热器构成制冷剂系统冷凝部分的串联形式。同时 供热与制取生活热水模式下，室外换热器是蒸发器，热水器与室内换热器构成制冷剂系统冷 凝部分的串联形式。
Claims (3)
1、一种换热器外置的节能循环型热水空调器，整机分为空调装置和热水装置两部分，其特征在于氟水换热器(2)氟路进口端与压缩机(1)出口相连，出口端与四通阀(3)相连；室外换热器(4)进口端与四通阀(3)相连，出口端与单向阀组(6、7、89)相连；储液器(10)进口端与单向阀组相连，出口端与干燥过滤器(11)进口相连；节能循环器(12)液侧进口端与干燥过滤器(11)出口相连，出口端经视液镜(13)与膨胀阀(5)进口相连；室内换热器(15)进口端通过单向阀组与节流机构(5)出口相连；节能循环器(12)汽侧进口端通过四通阀(3)与室内换热器(15)出口相连，出口端与汽液分离器(14)进口端相连；汽液分离器(14)出口端与压缩机(1)吸气口相连；氟水换热器(2)水路进口端与热水罐(16)下部出水管(21)相连，出口端与上部进水口(20)相连，下部出水管与自来水补水管(22)相连，热水罐底部设置泄水管(23)。
2、 如权利要求1所述的换热器外置的节能循环型热水空调器，其特征在于所述的节能循环 器（8)采用外肋盘管式或者套管式或者板式氟氟换热器，加热生活热水的氟水换热器（2) 采用板式、套管式或氟水盘管式结构，室内供冷及供热换热器（15)采用翅片式结构，室外 吸热或放热换热器（4)采用翅片式结构。
3、 如权利要求1所述的换热器外置的节能循环型热水空调器，其特征在于所述的热水罐（16) 采用内部带有布水器的自然对流型结构。
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