CN201488281U - 储能式热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能式热泵热水器，包括具有进水管(11)和出水管(12)的保温容器(1)，以及与保温容器外部的空气能热泵循环系统连接的冷凝器(2)，冷凝器放置于保温容器内，其特征在于：保温容器内还设有相变储热材料(3)和热交换器(4)，所述相变储热材料填充在保温容器内，冷凝器和热交换器均埋设在相变储热材料中，进水管与热交换器的进口连通，出水管与热交换器的出口连通。热量是储存在相变材料中，保温容器无需承压，容器也可采用非金属材料制造，成本低廉且使用寿命长，相变储热材料不会存在任何的腐蚀现象，不存在任何漏水隐患；提供给用户的热水是从冷水实时加热而成，不存在任何的混水问题。

Description

储能式热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及一种热水器，尤其涉及一种储能式热泵热水器。

背景技术

随着生活水平的不断提高，居民对生活热水的需求也越来越大。现在城市居民的热水器拥有量已占总数的70％以上，在经济发达的农村地区，热水器也逐步走入了家庭，现有的热水器有电热水器、电热水器、燃油、燃气热水器之分，燃气及燃油的加热方式存在着使用费用高的问题，而且在使用过程中存在着由于泄漏而导致中毒的隐患，同时其燃烧产物对大气的污染相当严重；电热水器存在着效率低不节能的缺点，同时其使用过程中也因有漏电隐患而很不安全；节能环保型太阳能热水器的运行又受到气象条件的制约。

针对这一情况，出现了一种热泵技术，它是一种新能源技术，一直受到世界专家学者的极大关注，空气能热泵热水器是热泵技术在生产热水方面的一个应用，而热泵热水器的供热原理与传统的太阳能热水器截然不同，以空气、水、太阳能等为低温热源，以电能为动力从低温侧吸取热量来加热生活用水，空气能热泵热水器是当今世界上最先进的能源利用产品之一。

现有的空气能热泵热水器其结构一般是这样的：其一般采用分体热泵空调外机作为主机，如图2所示，包括有压缩机1′、具有进水管21′和出水管22′的水箱2′、蒸发器3′、节流元件4′，水箱2′内设置有盘管式冷凝器23′；其中压缩机1′的出口与水箱内的盘管式冷凝器6′的进口接通；水箱内的盘管式冷凝器6′的出口通过节流元件4′与蒸发器3′的进口接通，该蒸发器3′的出口和压缩机1′的进口接通，在主阀器3′的旁边设置有风机5′，其中压缩机1′、蒸发器3′、风机5′、节流元件4′都容装在一个机壳内，其和空调外机的结构相似。

这种空气能热泵热水器的工作过程是这样的：压缩机1′开始工作，排出的高温高压制冷剂气体通过连接管进入泡在水箱2′中的盘管式冷凝器6′，与水箱2′中的冷水发生热交换，把冷水加热成热水提供给用户，自身冷却为中温高压的制冷剂液体，经节流元件4′成为低温低压的液体后，在蒸发器3′里蒸发，通过风机5′使之与空气强制换热，吸取空气中的热量成为低温低压的气体，再被压缩机1′吸入重新压缩为高温高压气体，完成一个循环，如此反复循环达到加热水的目的。

由此可见，热泵热水器具有高效、安全、环保、可靠的优点，具有其他热水器无可比拟的优点。但该型热水器也存在着缺陷，主要表现在三方面：

1、提供给用户的热水是依靠自来水自身压力提供的，所以整个水箱是承压的，加之热泵所提供的热量远不足以补充用户用水时所消耗的热量，该热水器只能做成储热式(即热泵在用户用水前必须把热水加热好储存在水箱里)，所以该型式的热水器必须有一个体积很大的承压式水箱。如此大容积的承压式水箱生产工艺很难掌握，质量难以保证，成本也很高昂，这样就造成了整机成本很高，难以大规模推广。

2、由于承压式水箱内部有铜制盘管换热器存在，而承压式水箱无论是何种加工工艺，其基材绝大多数是采用金属钢材(这样才能保证其承压强度)，金属钢材和铜制盘管长时间的同时浸泡在热水中，会形成电腐蚀，加之由于要承压，这就造成水箱很容易腐蚀漏水，使用寿命不长，造成整机报废。

3、由于提供给用户的热水是依靠水箱下部的冷水压力顶出，这就必然造成冷水和热水混合，降低了整个水箱的热水使用率(即水箱中的热水不能完全提供给用户，因为冷水进入水箱时会和热水混合造成热水温度下降(即无法达到用户的使用要求)。

综上所述，现有热泵热水器还可作进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够实时提供热水且热水温度稳定的储能式热泵热水器，该热水器涉及的保温容器不会有因腐蚀而漏水的隐患，而且保温容器加工简单、成本低。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种储能式热泵热水器，包括具有进水管和出水管的保温容器，以及与保温容器外部的空气能热泵循环系统连接的冷凝器，所述冷凝器放置于保温容器内，其特征在于：所述保温容器内还设有相变储热材料和热交换器，所述相变储热材料填充在保温容器内，所述冷凝器和热交换器均埋设在相变储热材料中，所述的进水管与热交换器的进口连通，所述的出水管与热交换器的出口连通。

上述的空气能热泵循环系统包括依次串联的节流元件、蒸发器及压缩机，所述冷凝器的进口与压缩机连接，所述冷凝器的出口与节流元件连接，所述蒸发器旁边还设有风机。其是一种结构简单的应用于热水器中的空气能热泵循环系统，当然该空气能热泵循环系统也可采用专利号为ZL200620100531.9的中国实用新型专利《一种新型的空气能热泵热水器》涉及的空气能热泵循环系统。

上述的节流元件为膨胀阀或节流管。

上述的冷凝器为铜管套翅片加工而成的翅片式冷凝器，所述的热交换器为铜管套翅片加工而成的翅片式热交换器。该结构的冷凝器和热交换器通过翅片与浸埋在保温容器内的相变储热材料充分接触，换热效率高。

作为进一步改进，上述的保温容器内还设有盘管式预热换热器，该预热换热器有两个进口，预热换热器其中一个进口与空气能热泵循环系统的进气端连通，所述热交换器的下部穿设在该预热换热器内，热交换器穿出穿出预热换热器的另一个出口后与进水管连通，所述冷凝器的进口与该预热换热器上部连通。使用时，从进水管流入的冷水首先经前述预热换热器进行预加热，经过预热后的水再通过热交换器与相变储热材料进行热交换，故能有效确保从出水管流出的热水有较高的温度。

由于相变储热材料在形变过程中会热胀冷缩，导致保温容器内部压力过大，故上述保温容器上部开有排气孔。当然如果保温容器内的相变储热材料填充的不是很满，也就不需要开有排气孔。

上述位于保温容器外部的进水管上设有流量传感器，所述位于保温容器外部的出水管上由内而外依次设有冷热水混合阀和温度传感器，所述冷热水混合阀的另一个进口通过水管与进水管连通。该出水结构通过冷热水混合阀和温度传感器的作用，实现自动调节水温，且温度准确。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1、由于热量是储存在相变材料中，保温容器无需承压，容器也可采用非金属材料制造，成本低廉且使用寿命长，而相变储热材料在相变过程的潜热值大，故保温容器的体积可以做的很小，同时，相变储热材料制取简单、安全可靠、成本低廉，解决了现有热泵热水器中承压水箱加工复杂、成本高和体积大的缺陷。2、由于保温容器中存放的是相变储热材料，不会存在任何的腐蚀现象，不存在任何漏水隐患。3、提供给用户的热水是从冷水实时加热而成，不存在任何的混水问题，热水使用率可以达到100％。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为现有热泵热水器的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，为本实用新型的一个优选实施例。

一种储能式热泵热水器，包括具有进水管11和出水管12的保温容器1，以及与保温容器1外部的空气能热泵循环系统连接的冷凝器2，冷凝器2为铜管套翅片加工而成的翅片式冷凝器，翅片在图纸中没有显示，冷凝器2放置于保温容器1内，空气能热泵循环系统包括依次串联的节流元件5、蒸发器6及压缩机7，冷凝器2的进口与压缩机7连接，冷凝器2的出口与节流元件5连接，蒸发器6旁边还设有风机8，节流元件5为膨胀阀。

保温容器1内还设有相变储热材料3和热交换器4，相变储热材料3填充在保温容器1内，相变储热材料3的熔点在35℃～65℃之间，相变储热材料3可以是石蜡或沥青或两者混合物，述保温容器1上部开有排气孔17，冷凝器2和热交换器4均埋设在相变储热材料3中，热交换器4为铜管套翅片加工而成的翅片式热交换器，进水管11与热交换器4的进口连通，出水管12与热交换器4的出口连通。

保温容器1内还设有盘管式预热换热器9，该预热换热器9有两个进口，预热换热器9其中一个进口与空气能热泵循环系统的进气端连通，热交换器4的下部穿设在该预热换热器9内，热交换器4穿出预热换热器9的另一个出口后与进水管11连通，冷凝器2的进口与该预热换热器9上部连通。

位于保温容器1外部的进水管上设有流量传感器13，在位于保温容器1外部的出水管12上由内而外依次设有冷热水混合阀14和温度传感器15，即冷热水混合阀14靠近保温容器1，而温度传感器15远离保温容器1，在冷热水混合阀14的另一个进口通过水管16与进水管11连通。

本热水器的工作原理及过程如下：

在不使用热水的状态下，利用空气能热泵循环系统的热泵卡诺循环原理，冷凝器2从空气中吸取热量，加热相变储热材料3，使其相变，而将热量储存在相变储热材料3中，将保温容器1中的相变储热材料加热到其熔点以上2℃，如果相变储热材料2已经相变，则空气能热泵循环系统停止工作，当相变储热材料2温度低于设定温度，空气能热泵循环系统重新工作，直至将相变储热材料加热至设定温度。

当用户需要用水时，通过流量传感器13通知空气能热泵循环系统开机，冷水先通过预热换热器9中的高温冷媒发生热交换，预热后继续通过浸埋相变储热材料3中的热交换器4吸收相变储热材料3中所储存的热量，将预热后的水继续加热，通过出水管12输出，接着通过出口处的温度传感器15输出信号自动调节冷热水混合阀14，加入适当流量的冷水混合至用户所需的温度，提供给用户。

Claims (7)

1.一种储能式热泵热水器，包括具有进水管(11)和出水管(12)的保温容器(1)，以及与保温容器(1)外部的空气能热泵循环系统连接的冷凝器(2)，所述冷凝器(2)放置于保温容器(1)内，其特征在于：所述保温容器(1)内还设有相变储热材料(3)和热交换器(4)，所述相变储热材料(3)填充在保温容器(1)内，所述冷凝器(2)和热交换器(4)均埋设在相变储热材料(3)中，所述的进水管(11)与热交换器(4)的进口连通，所述的出水管(12)与热交换器(4)的出口连通。

2.根据权利要求1所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述的空气能热泵循环系统包括依次串联的节流元件(5)、蒸发器(6)及压缩机(7)，所述冷凝器(2)的进口与压缩机(7)连接，所述冷凝器(2)的出口与节流元件(5)连接，所述蒸发器(6)旁边还设有风机(8)。

3.根据权利要求2所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述的节流元件(5)为膨胀阀或节流管。

4.根据权利要求1所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述的冷凝器(2)为铜管套翅片加工而成的翅片式冷凝器，所述的热交换器(4)为铜管套翅片加工而成的翅片式热交换器。

5.根据权利要求1所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述的保温容器(1)内还设有盘管式预热换热器(9)，该预热换热器(9)有两个进口，预热换热器(9)其中一个进口与空气能热泵循环系统的进气端连通，所述热交换器(4)的下部穿设在该预热换热器(9)内，热交换器(4)穿出预热换热器(9)的另一个出口后与进水管(11)连通，所述冷凝器(2)的进口与该预热换热器(9)上部连通。

6.根据权利要求1所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述保温容器(1)上部开有排气孔(17)。

7.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的储能式热泵热水器，其特征在于：所述位于保温容器(1)外部的进水管上设有流量传感器(13)，所述位于保温容器(1)外部的出水管(12)上由内而外依次设有冷热水混合阀(14)和温度传感器(15)，所述冷热水混合阀(14)的另一个进口通过水管(16)与进水管(11)连通。

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