CN201434504Y - 空气源水源相结合的热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气源水源相结合的热泵热水器，制热时，压缩机高压出气口与套管式换热器相连，套管式换热器出水口依次通过高压贮液器，干燥过滤器，电子膨胀阀，电磁阀分别与分液管，壳管式换热器相连接，分液管，壳管式换热器，气液分离器与环绕压缩机的冷盘管一端相连，冷盘管另一端与电子膨胀阀的后端，电磁阀的前端相连接。采用翅片式换热器与壳管式换热器相结合的方式，省去了除霜操作，同时保证在任何温度下都能高效的运转。由翅片式换热器和管壳式换热器的分液管引出一根冷盘管，使其环绕压缩机并保温，使得压缩机运转产生的废热能得到充分利用，同时也避免了压缩机过热。本实用新型在一年四季下气温下都能高效的运转，制热效率高。

Description

空气源水源相结合的热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及一种热水器，特别是涉及空气源水源相结合的热泵制取生活热水的热水器。

背景技术

目前，我国民用热水供应主要是靠燃煤燃油锅炉、太阳能热水器、天然气热水器和电热水器等。太阳能热水器主要靠辐射吸热，受气候变化的影响较大。安装条件因房型结构，地域气候差异受限较大；煤、油、天然气属不可再生能源，热值高价格高，燃烧对环境有较大的污染，同时加剧了温室效应；电热水器能耗大，而且在我国发电百分之八十以上靠火力发电，跟燃煤的性质差不多，而且使用电和天然气还存在着安全隐患。近几年，国家将环保节能从政策上提高到战略高度，热泵热水器因节能环保，安装使用方便，自2002年来，不少科研机构和厂家开始对它开发。目前在我国也有不少厂家生产单一的空气源热泵热水器和水源热泵热水器，多数只是对空调进行改造，生产的产品质量参差不齐，节能效果也不是很显著。现有的专利，基本循环大致相同，在温度较低的地区，却难以适用。有的设备具有化霜装置，比如电加热除霜，从外层化霜较慢且不理想。在长江以南的很多地区(比如湖北，湖南，安徽，江西，上海，江苏，浙江等)冬季温度较低，这是会因为蒸发温度过低，压缩机吸气很少，缺少润滑而损坏，为了避免损坏加上低压保护装置，当压力较低的时候，压缩机则停机，导致用户无法使用。

发明内容

本实用新型是要提供一种空气源水源相结合的热泵热水器，该热水器能满足在冬季温度较低区域的使用，又能实现效率的大幅度提高，安全性，可靠性强。

为实现上述目标，本实用新型的技术方案：一种空气源水源相结合的热泵热水器，由主机、冷却水循环系统，地下水源循环系统和控制系统组成，其特点是：主机包括压缩机、套管式换热器、高压贮液器、干燥过滤器、电子膨胀阀、电磁阀、翅片式换热器、壳管式换热器、气液分离器，分液管，制热时，压缩机高压出气口与套管式换热器相连，套管式换热器出水口依次通过高压贮液器，干燥过滤器，电子膨胀阀，电磁阀分别与分液管，壳管式换热器相连接，分液管，壳管式换热器，气液分离器与环绕压缩机的冷盘管一端相连，冷盘管另一端与电子膨胀阀的后端，电磁阀的前端相连接。

套管式换热器进、出水口与生活循环冷却水相连；壳管式换热器进、出水口与地下水源循环相连。

本实用新型有益效果是：在于解决了在任何环境工况下，设备的安全运行及效率问题。在冬季，大部分地区的地下水温在15℃以上，这有利于采用壳管式换热器，使得制冷剂与地下水换热，充分吸收地下水的热量，提高制热效率。而此时如果采用翅片式换热器，面临着结霜等严重问题，影响使用的效果，和机组的使用寿命。在夏季，当环境温度很高，设备周围(楼顶)高于50℃时，压缩机的吸气温度较高，同时压缩机使用的电能转化成机械能，除一部分做功，还有一部分转化为热能，这部分热能的累积使得压缩机自身温度升高，当温度过高时，制冷剂中的润滑油会焦化，变成炭粉，严重时会导致压缩机报废。在电子膨胀阀后端，电磁阀的前端引出一根冷盘管，使其环绕压缩机并保温，能够及时带走压缩机产生的废热，充分利用废热，同时有效冷却了压缩机，使设备的整体性能得到较好的提高。

附图说明

图1是本实用新型的系统图；

图2是本实用新型系统运行的压焓图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的空气源水源相结合的热泵热水器，由主机、冷却水循环系统，地下水源循环系统和控制系统组成。

主机包括压缩机1、套管式换热器13、高压贮液器10、干燥过滤器9、电子膨胀阀8、电磁阀7，14、翅片式换热器3、壳管式换热器5、气液分离器2，分液管15。

制热时，压缩机1高压出气口与套管式换热器13相连，套管式换热器13出水口依次通过高压贮液器10，干燥过滤器9，电子膨胀阀8，电磁7，14分别与分液管15，壳管式换热器5相连接。分液管15，壳管式换热器5，气液分离器2与环绕压缩机1的冷盘管一端相连，冷盘管另一端与电子膨胀阀8的后端，电磁阀7，14的前端相连接。

套管式换热器13进、出水口与生活循环冷却水相连；壳管式换热器5进、出水口与地下水源循环相连。

冷却水循环系统，主要有循环水泵、保温水箱、补水阀和恒压供水泵构成。地下水源循环系统主要有循环水泵，循环水井构成。控制系统由主机控制，水循环系统控制。

当室外的空气温度在15℃以上时，打开电磁阀14，关闭电磁阀7，环顶吹式风机强迫气流通过翅片式换热器换热，将热量传递给制冷剂，制冷剂再通过套管式换热器将热量传递给水；当室外的温度低于15℃时，打开电磁阀7，关闭电磁阀14，将制冷剂两相流流入壳管式换热器中，同地下水进行换热，吸取地下水源的热量，将热量传递给冷却水。

基本循环在制热时压缩机1高压出气口与套管式换热器13相连，套管式换热器13管芯流高温高压的制冷剂，管外流冷却水，制冷剂被冷却，冷却水被加热，冷却水不停循环，最终得到需要的热水。冷却水从套管式换热器13的进水口11进入，从出水口12流出。制冷剂从套管式换热器13经冷却后，流入到高压贮液器10。制冷剂经电子膨胀阀8节流后成为低温低压的制冷剂两相流，当室外温度大于15℃，流入到翅片式换热器3同空气换热，吸取空气的热量同时部分汽化，流入气液分离器2；当室外温度小于15度时，将制冷剂两相流流入壳管式换热器中，同地下水进行换热，吸取地下水源的热量，同时部分汽化，流入到气液分离器2。气液分离器2与压缩机1的低压进气口相连，制冷剂经气液分离器2分离后，气体被吸入压缩机进行压缩，再从高压出气口流出，进行周而复始的循环。

在室外温度＞15℃时，启动冷却水循环水泵，检查水泵电流保护开关，没有异常，启动系统，先启动压缩机，再启动风机。风机的控制30s内初始条件：外环境≥25℃，风机低速运转，15℃＜外环境≤25℃时，风机高速运转。当室外温度≤15℃时，启动冷却水循环水泵，检查水泵电流保护开关，没有异常，启动系统，先启动压缩机，在开启地下水源循环水泵。水泵故障后，人工按控制板复位键，每隔15s水泵开启15s，如故障仍不恢复，则关机。高/低压/水流开关故障判断时间5s。线控器与控制系统通讯故障持续一分钟，系统自动停机。电子膨胀阀控制过热度目标值为1℃。

如图2所示，取冬季气候，此时制取Qkw的热量，在采用翅片式换热器与壳管式换热器时的COP的比较，采用翅片式时，蒸发温度5℃，压缩机做功 $W_1=\stackrel{\·}{m}\×{\mathrm{\ΔH}}_{1-3},$ 此时 $\frac{{\mathrm{COP}}_2}{{\mathrm{COP}}_1}=\frac{W_1}{W_2}$

当室外温度小于15℃时，地下水源的平均温度在15℃，取15℃为蒸发温度，压缩机做功

$W_2=\stackrel{\&CenterDot;}{m}\&times;\mathrm{\&Delta;}{H}_{1-2},$ 此时 ${\mathrm{COP}}_2=\frac{Q}{W_2},$ 很显然 ${\mathrm{\&Delta;H}}_{1-2}<H_{1-3},$ $\frac{{\mathrm{COP}}_2}{{\mathrm{COP}}_1}=\frac{W_1}{W_2}=\frac{{\mathrm{\&Delta;H}}_{1-3}}{{\mathrm{\&Delta;H}}_{1-2}}>1$

说明该热泵热水器的制热效率大于现在有的空气源水源热泵热水器，效果得到了明显的改善与提高。

Claims (3)

1.一种空气源水源相结合的热泵热水器，由主机、冷却水循环系统，地下水源循环系统和控制系统组成，其特征在于：所述主机包括压缩机(1)、套管式换热器(13)、高压贮液器(10)、干燥过滤器(9)、电子膨胀阀(8)、电磁阀(7，14)、翅片式换热器(3)、壳管式换热器(5)、气液分离器(2)，分液管(15)，制热时，压缩机(1)高压出气口与套管式换热器(13)相连，套管式换热器(13)出水口依次通过高压贮液器(10)，干燥过滤器(9)，电子膨胀阀(8)，电磁阀(7，14)分别与分液管(15)，壳管式换热器(5)相连接，分液管(15)，壳管式换热器(5)，气液分离器(2)与环绕压缩机(1)的冷盘管一端相连，冷盘管另一端与电子膨胀阀(8)的后端，电磁阀(7，14)的前端相连接。

2.根据权利要求1所述的空气源水源相结合的热泵热水器，其特征在于：所述套管式换热器(13)进、出水口与生活循环冷却水相连。

3.根据权利要求1所述的空气源水源相结合的热泵热水器，其特征在于：所述壳管式换热器(5)进、出水口与地下水源循环相连。

Images