CN201706672U - 一种无储水箱式热泵热水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无储水箱式热泵热水机，包括顺次首尾连接成循环回路的压缩机、加热换热器和储热换热器、节流器、空气制冷剂换热器、节流管及气液分离器，节流管与气液分离器之间设有除霜器。压缩机的制冷剂输出端、加热换热器上的第二制冷剂管道、储热换热器上的第一制冷剂管道及节流器的制冷剂输入端串联连接成制冷剂流通管路，储热换热器上的第一水流管道与加热换热器上的第二水流管道串联连接成水流通道，储热换热器外包裹有相变储热材料层。本实用新型把热换热器设置成为水流的相变储热装置，加热换热器和储热换热器相配成二次热交换工作，实现热泵热水机无需储水箱工作、具有水质干净卫生、稳定供热水、使用方便的优点。

Description

一种无储水箱式热泵热水机

技术领域

本发明涉及一种热泵热水机，具体说是一种无储水箱式热泵热水机。

背景技术

目前，国内、外市场上销售及现有专利技术的热泵热水机，从理论上讲，都可以达到安全与节能目的。但是现有的热泵热水机至今还没被大规模推广使用，这是由于：常规的热泵热水机需要配备储水箱，水流在热交换器中多次循环与高温高压的制冷介质进行热交换，进而被加热至所需温度，在使用过程中，储水箱容易滋生细菌，且它的体积尺寸大，占据空间大，制造成本高，销售价格高，耗电部件多，输入功率大。本申请人认为：既保证供热水的需要，又能使系统水质干净卫生、高效、节能、结构紧凑、安装方便是热泵热水机产品中一个亟待解决的技术问题。为此，本申请人在之前申请有关热泵热水机专利的基础上作出了本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需储水箱、水质干净卫生、能有效保证系统高效且正常运转的热泵热水机。

本实用新型的发明目的是这样实现的：一种无储水箱式热泵热水机，包括顺次首尾连接成循环回路的压缩机、热水发生总成、节流器、空气制冷剂换热器、节流管及气液分离器，节流管与气液分离器之间设有除霜器，该热泵热水机内还设有第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀、常开电磁阀、第一单向阀及第二单向阀，第一常闭电磁阀连接在节流器与空气制冷剂换热器之间，第二常闭电磁阀并联连接在节流管的两端，常开电磁阀与第一单向阀串联连接成一制冷剂通道，该通道的一端连接在热水发生总成上，该通道的另一端连接在第一常闭电磁阀与空气制冷剂换热器之间的管路上，第二单向阀的一端连通到常开电磁阀与第一单向阀之间的管路上，另一端连通到节流管与除霜器之间的管路上，第一单向阀与第二单向阀的流向输入端均与常开电磁阀的输出端连接，其特征在于：所述热水发生总成包括加热换热器和储热换热器，加热换热器包括第二制冷剂管道和第二水流管道，储热换热器包括第一制冷剂管道和第一水流管道，第一水流管道的进水口外接水源，第二水流管道的出水口外接热水取水端，压缩机的制冷剂输出端、第二制冷剂管道、第一制冷剂管道及节流器的制冷剂输入端串联连接成制冷剂流通管路，第一水流管道与第二水流管道串联连接成水流通道，第二制冷剂管道的输出端与上述的制冷剂通道的输入端连接，储热换热器外包裹有相变储热材料层。

所述相变储热材料层外包裹有保温层。

所述第一水流管道的进水口上装有与进水水流方向相同的进水单向阀，进水单向阀的水流输出端外接一回水管，回水管顺次通过回水单向阀、回水循环泵、热水取水端与第二水流管道的出水口连接，当回水循环泵工作时，出水口的输出水沿热水取水端、回水循环泵、回水单向阀回流到进水口，回水单向阀的开启方向与回水水流方向相同。

所述加热换热器为壳管式换热器、列管式换热器、套管式换热器或板式换热器。

所述储热换热器为套片式换热器或翅片式换热器。

所述加热换热器和储热换热器封装在一起。

所述空气制冷剂换热器与除霜器封装在一起。

所述节流器为电子膨胀阀、毛细管或机械膨胀阀。

所述节流管为毛细管。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型所提供的热泵热水机，由于将热水发生总成设置为加热换热器和储热换热器的组合，且在储热换热器外包裹有相变储热材料层，使得储热换热器成为水流的相变储热装置。因为使用了相变储热装置来预热常温水，大大减小了系统制热工作时压缩机的热负荷，具有较高的供热系数值，节能效果显著；相变储热装置放热温度均衡，具有很好的保温储能效果，使系统供热性能稳定可靠；预热的水流再经过在加热换热器进行第二次热交换，从而输出足够温度的水流，进而可以无需储水箱而工作，从而避免水流在储水箱中滞留，保证了水质干净卫生。

同时，本技术方案还可使用相对小功率的压缩机，可以减小冷凝器、蒸发器的体积，从而可以缩小整机的体积；在室外或通风良好的地方，只要接通电、水源，机器就可以全天候工作，安装和使用都很方便。

另外，本实用新型所提供的热泵卫生热水机，由于相变储热装置的运用，使机器可以利用低谷电来储热，经济效益明显。而且，本实用新型的热泵热水机还采用了本申请人之前申请的热泵热水机的技术方案，它还有自动除霜功能，保证系统在低温环境能正常使用。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的结构示意图。

附图2为本实用新型最佳实施例所述热水发生总成的结构放大示意图。

附图3为本实用新型最佳实施例中，水流管路的结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

根据图1至附图2所示，本实用新型的无储水箱式热泵热水机，包括顺次首尾连接成循环回路的压缩机1、热水发生总成2、节流器3、空气制冷剂换热器5-1、节流管7及气液分离器8，该循环回路为普通热泵热水机制热运行的基本回路，实现将压缩机1输出的高温高压制冷剂(工质)向水体放热，最终由气液分离器输出低温低压的制冷剂(工质)到压缩机1，完成一个制热循环。节流管7与气液分离器8之间设有除霜器5-2，保证在低温环境制热工况下，室外机不会结霜，热泵热水机的正常工作。该热泵热水机内还设有第一常闭电磁阀4、第二常闭电磁阀6、常开电磁阀9、第一单向阀10及第二单向阀11。期间，第一常闭电磁阀4连接在节流器3与空气制冷剂换热器5-1之间；第二常闭电磁阀6并联连接在节流管7的两端；常开电磁阀9与第一单向阀10串联连接成一制冷剂通道，该通道的一端连接在热水发生总成2上，该通道的另一端连接在第一常闭电磁阀4与空气制冷剂换热器5-1之间的管路上；第二单向阀11的一端连通到常开电磁阀9与第一单向阀10之间的管路上，另一端连通到节流管7与除霜器5-2之间的管路上，第一单向阀10与第二单向阀11的流向输入端均与常开电磁阀9的输出端连接。本实用新型是采取的热水发生总成2包括加热换热器2-1和储热换热器2-2，加热换热器2-1包括第二制冷剂管道2-1-1和第二水流管道2-1-2，储热换热器2-2包括第一制冷剂管道2-2-1和第一水流管道2-2-2，第一水流管道2-2-2的进水口12外接水源，第二水流管道2-1-2的出水口13外接热水取水端16，用户通过热水取水端16即可获得一定温度的热水。压缩机的制冷剂输出端、第二制冷剂管道、第一制冷剂管道及节流器的制冷剂输入端串联连接成制冷剂流通管路，第一水流管道与第二水流管道串联连接成水流通道；第二制冷剂管道2-1-1的输出端与上述的制冷剂通道的输入端连接，此时，第二水流通道的进水口14靠近第二制冷剂管道2-1-1的输出端15，使得制冷剂和水流在加热换热器2-1内相对流向，更好地提高了热交换效果，如图2所示。储热换热器2-2外包裹有相变储热材料层2-2-3，期间，使用的相变材料为石蜡等，相变温度为45-100℃，与系统制热温度匹配。同时，为使相变储热材料层2-2-3有具有更好的保温效果，本实用新型所述相变储热材料层2-2-3外包裹有保温层2-2-4。

在本技术方案实施过程中，第一水流管道2-2-2的进水口12上装有与进水水流方向相同的进水单向阀17，进水单向阀17的水流输出端外接一回水管18，回水管18顺次通过回水单向阀19、回水循环泵20、热水取水端16与第二水流管道2-1-2的出水口13连接，构成回水循环通道。当回水循环泵20工作时，出水口13的输出水沿热水取水端16、回水循环泵20、回水单向阀20回流到进水口12，回水单向阀19的开启方向与回水水流方向相同，如图2和图3所示。在设备安装中，可设定一预设输出温度作为回水循环泵20的启动温度，当回水循环泵20检测到水温低于预设输出温度，回水循环泵20即启动工作，出水口13输出的水流即通过回水通道输入储热换热器2-2和加热换热器2-1进行继续加热，进而达到用户所需的热水温度。

期间，所述加热换热器2-1为壳管式换热器、列管式换热器、套管式换热器，这些类型的换热器为内管套外管的结构形式，如图1和图2所示，或者为板式换热器；而储热换热器2-2为套片式换热器或翅片式换热器。

同时，为节省安装空间，加热换热器2-1和储热换热器2-2封装在一起，实现共同安装在统一封装体内；空气制冷剂换热器5-1与除霜器5-2封装在一起，安装在同一的封装体5内，实现两者共同封装。而节流器3为电子膨胀阀、毛细管或机械膨胀阀，节流管7则为毛细管。

本实用新型的工作原理为：

(1)在使用热水的情况下：热泵系统自动启动工作，常温水从第一水流管道2-2-2的进水口12进入储热换热器2-2，被相变储热材料层2-2-3预热后进入加热换热器2-1的第二水流管道2-1-2，同时，被压缩机1输出的高温高压制冷剂蒸汽加热后，经出第二水流管道2-1-2的出水口13排出，提供热水；期间，制冷剂从第一制冷剂管道2-2-1输出后，第一常闭电磁阀4和第二常闭电磁阀6不通电，处于导通状态，常开电磁阀9也是不通电，处于断开状态。制冷剂(工质)从压缩机1输出，流经加热换热器2-1、储热换热器2-2、节流器3、第一常闭电磁阀4、空气制冷剂换热器5-1、第二常闭电磁阀6、除霜器5-2至气液分离器8，最终由气液分离器8输出低温低压的制冷剂(工质)到压缩机1，完成热泵循环。期间，当回水循环泵20检测到水温低于预设输出温度，回水循环泵20即启动工作，出水口13输出的水流即通过回水通道输入储热换热器2-2和加热换热器2-1进行继续加热，进而达到用户所需的热水温度。

(2)在不使用热水的情况下：当相变储热材料层2-2-3的温度低于相变温度时，第一常闭电磁阀4和第二常闭电磁阀6不通电，处于导通状态，常开电磁阀9也是不通电，处于断开状态。制冷剂(工质)从压缩机1输出，流经加热换热器2-1、储热换热器2-2、节流器3、第一常闭电磁阀4、空气制冷剂换热器5-1、第二常闭电磁阀6、除霜器5-2至气液分离器8，最终由气液分离器8输出低温低压的制冷剂(工质)到压缩机1，当相变储热材料层2-2-3的温度高于相变温度时，热泵系统自动停机，从而完成储热过程。

(3)除霜过程：第一常闭电磁阀4和第二常闭电磁阀6通电，处于断开状态，常开电磁阀9通电，处于导通状态。此时，节流器3由于第一常闭电磁阀4的断开而没有制冷剂(工质)流经，从压缩机1输出的制冷剂(工质)流经加热换热器2-1输出、从闭合后的常开电磁阀9分开输出到第一单向阀10与第二单向阀11，同时，由于第二常闭电磁阀6通电断开，从空气制冷剂换热器5-1输出的制冷剂(工质)只能流向节流管7。在此过程中，制冷剂(工质)在除霜过程中的流经路线如下：由压缩机1和常开电磁阀9输出的制冷剂(工质)被分成两路，一路通过第一单向阀10、空气制冷剂换热器5-1、节流管7、除霜器5-2流入气液分离器8，另一路通过第二单向阀11、除霜器5-2汇集到气液分离器8，然后统一由气液分离器8将低温低压的制冷剂(工质)输送回压缩机1，完成除霜过程。

综上所述，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，将热水发生总成2设置为加热换热器2-1和储热换热器2-2的组合，且在储热换热器2-2外包裹有相变储热材料层2-2-3，使得储热换热器2-2成为水流的相变储热装置，加热换热器2-1和储热换热器2-2相配成二次热交换工作，实现一种无需储水箱、水质干净卫生、稳定供热水、除霜快速彻底、体积小、造价低、功耗低、重量轻、安全可靠、使用方便的热泵热水机。

Claims (9)

1.一种无储水箱式热泵热水机，包括顺次首尾连接成循环回路的压缩机(1)、热水发生总成(2)、节流器(3)、空气制冷剂换热器(5-1)、节流管(7)及气液分离器(8)，节流管(7)与气液分离器(8)之间设有除霜器(5-2)，该热泵热水机内还设有第一常闭电磁阀(4)、第二常闭电磁阀(6)、常开电磁阀(9)、第一单向阀(10)及第二单向阀(11)，第一常闭电磁阀(4)连接在节流器(3)与空气制冷剂换热器(5-1)之间，第二常闭电磁阀(6)并联连接在节流管(7)的两端，常开电磁阀(9)与第一单向阀(10)串联连接成一制冷剂通道，该通道的输入端连接在热水发生总成(2)上，该通道的输出端连接在第一常闭电磁阀

(4)与空气制冷剂换热器(5-1)之间的管路上，第二单向阀(11)的一端连通到常开电磁阀(9)与第一单向阀(10)之间的管路上，另一端连通到节流管(7)与除霜器(5-2)之间的管路上，第一单向阀(10)与第二单向阀(11)的流向输入端均与常开电磁阀(9)的输出端连接，其特征在于：所述热水发生总成(2)包括加热换热器(2-1)和储热换热器(2-2)，加热换热器(2-1)包括第二制冷剂管道(2-1-1)和第二水流管道(2-1-2)，储热换热器(2-2)包括第一制冷剂管道(2-2-1)和第一水流管道(2-2-2)，第一水流管道(2-2-2)的进水口(12)外接水源，第二水流管道(2-1-2)的出水口(13)外接热水取水端(16)，压缩机的制冷剂输出端、第二制冷剂管道、第一制冷剂管道及节流器的制冷剂输入端串联连接成制冷剂流通管路，第一水流管道与第二水流管道串联连接成水流通道，第二制冷剂管道(2-1-1)的输出端与上述的制冷剂通道的输入端连接，储热换热器(2-2)外包裹有相变储热材料层(2-2-3)。

2.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述相变储热材料层(2-2-3)外包裹有保温层(2-2-4)。

3.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述第一水流管道(2-2-2)的进水口(12)上装有与进水水流方向相同的进水单向阀(17)，进水单向阀(17)的水流输出端外接一回水管(18)，回水管(18)顺次通过回水单向阀(19)、回水循环泵(20)、热水取水端(16)与第二水流管道(2-1-2)的出水口(13)连接，当回水循环泵(20)工作时，出水口(13)的输出水沿热水取水端(16)、回水循环泵(20)、回水单向阀(19)回流到进水口(12)，回水单向阀(19)的开启方向与回水水流方向相同。

4.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述加热换热器(2-1)为壳管式换热器、列管式换热器、套管式换热器或板式换热器。

5.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述储热换热器(2-2)为套片式换热器或翅片式换热器。

6.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述加热换热器(2-1)和储热换热器(2-2)封装在一起。

7.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述空气制冷剂换热器(5-1)与除霜器(5-2)封装在一起。

8.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述节流器(3)为电子膨胀阀、毛细管或机械膨胀阀。

9.根据权利要求1所述的无储水箱式热泵热水机，其特征在于：所述节流管(7)为毛细管。

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