CN202229408U - 热泵热水器水箱及热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热泵热水器水箱和热泵热水器，其中，热泵热水器水箱包括：水箱内胆(1)；换热管组件，包括：侧面盘管(2)，沿螺旋线盘绕在水箱内胆(1)的侧壁外侧上，侧面盘管(2)具有第一端和第二端，侧面盘管(2)的第一端靠近水箱内胆(1)的底端，侧面盘管(2)的第一端具有冷媒出口，在沿水箱内胆(1)的底端朝向顶端的方向上，侧面盘管(2)的螺距逐渐增加。本实用新型的热泵热水器水箱有效解决了加热时间长、上下水温不均匀、能源效率低的问题。

Description

热泵热水器水箱及热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及热泵热水器领域，具体而言，涉及一种热泵热水器水箱及热泵热水器。 

背景技术

现有技术中，热泵热水器水箱包括水箱内胆、盘绕在水箱内胆外面的换热管组件、保温层、水箱外壳，其中水箱内胆外面的换热管组件包括侧面盘管和底面盘管，均用于水箱内胆内水的加热。 

目前侧面盘管的螺距有两种，一种是等螺距的，即侧面盘管在水箱内胆外面从底端朝向顶端是按照同一螺距缠绕的；另一种是底部和上部螺距不等，以水箱内胆上某一水平线为分界线，分界线以下按一种较小的螺距缠绕，分界线以上按较大的螺距缠绕。 

上述的两种热泵热水器水箱中，第一种具有加热时间长、上下水温不均匀、能源效率低等缺陷，第二种虽然对以上缺陷有所改善，但仍存在加热时间长、上下水温不均匀、能源效率低的问题。 

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种加热时间短且水温均匀的热泵热水器水箱及热泵热水器。 

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种热泵热水器水箱，包括：水箱内胆；换热管组件，包括：侧面盘管，沿螺旋线盘绕在水箱内胆的侧壁外侧上，侧面盘管具有第一端和第二端，侧面盘管的第一端靠近水箱内胆的底端，侧面盘管的第一端具有冷媒出口，在沿水箱内胆的底端朝向顶端的方向上，侧面盘管的螺距逐渐增加。 

进一步地，侧面盘管的螺距逐渐增加呈线性变化。 

进一步地，侧面盘管在与水箱内胆的底端高度差为H_x处的螺距P_x通过以下公式获得： 

其中，H₀为侧面盘管的盘绕高度，P₀为靠近水箱内胆的底端的侧面盘管的初始螺距，ΔT为以螺距P₀进行侧面盘管的盘绕，盘绕高度为H₀时侧面盘管两端位置处水箱内胆内的水的温差，α为修正系数，可通过实验和/或计算得到，P_x为距离水箱内胆的底端高度差为H_x处的侧面盘管的螺距。 

进一步地，侧面盘管的第二端靠近所述水箱内胆的顶端，侧面盘管的第一端和第二端均通过紧固夹与水箱内胆的侧壁外侧连接。 

进一步地，换热管组件还包括：底面盘管，以等螺距螺旋线方式盘绕在水箱内胆的底壁上，底面盘管的第一端通过连接管与侧面盘管的第二端连接，底面盘管的第二端具有冷媒进口。 

进一步地，底面盘管通过紧固支架与水箱内胆的底壁接触，紧固支架包括多个从水箱内胆轴心线沿径向延伸的分支架。 

进一步地，底面盘管和紧固支架之间设有保温缓冲件。 

进一步地，侧面盘管和/或底面盘管的横截面呈圆形、D型、椭圆形或矩形。 

进一步地，侧面盘管为多根，每根侧面盘管之间相互平行设置。 

进一步地，侧面盘管上与水箱内胆的侧壁外侧接触处设有导热涂层。 

根据本实用新型的另一方面，提供了一种热泵热水器，具有热泵热水器水箱，热泵热水器水箱为上述的热泵热水器水箱。 

应用本实用新型的技术方案，充分利用冷媒在侧面盘管中运行的规律，即冷媒先进入侧面盘管的第二端，再沿着侧面盘管向下流动至侧面盘管的第一端，因此冷媒在侧面盘管的第二端温度高，第一端温度低，采用渐变式的螺距可以使水的加热更加均匀。这样，有效改善了水箱内胆内冷热水的对流，消除水温不均匀的缺陷，从而缩短加热时间、提高能源利用效率。 

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： 

图1示出了根据本实用新型的热泵热水器水箱的实施例的主视示意图； 

图2示出了图1的热泵热水器水箱的另一角度的剖视示意图； 

图3示出了根据本实用新型的热泵热水器水箱内水温温差与侧面盘管螺距关系示意图；以及 

图4示出了图1的热泵热水器水箱的仰视示意图。 

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。 

图1示出了根据本实用新型的热泵热水器水箱的实施例的主视示意图，图2示出了图1的热泵热水器水箱的另一角度的剖视示意图。结合参见图1至图2所示，从图中可以看出，本实施例的热泵热水器水箱，包括：水箱内胆1和换热管组件。其中，换热管组件包括：侧面盘管2，具有第一端和第二端，该侧面盘管2沿螺旋线盘绕在水箱内胆1的侧壁外侧上，侧 面盘管2的第一端靠近水箱内胆1的底端，侧面盘管2的第一端具有冷媒出口，在沿水箱内胆1的底端朝向顶端盘绕过程中，侧面盘管2的螺距逐渐增加。 

在本实施例中，充分利用冷媒在侧面盘管2中运行的规律，冷媒先进入侧面盘管2的第二端，再沿着侧面盘管2向下流动至侧面盘管2的第一端，因此冷媒在侧面盘管2的第二端温度高，第一端温度低，采用渐变式的螺距可以使水的加热更加均匀。这样，有效改善了水箱内胆1内冷热水的对流，消除水温不均匀的缺陷，从而缩短加热时间、提高能源利用效率。 

侧面盘管2的螺距逐渐增加可以为非线性变化的，或者，如图3所示，优选地，侧面盘管2的螺距逐渐增加呈线性变化。线性变化也比其它函数关系的变化方式生产操作起来更容易。 

侧面盘管2的螺距的确定分为实验和计算、或二者相结合的方法。换热管螺距的确定原则是，在整个热泵的工作周期(即热泵热水器水箱从开始启动到停机的整个加热周期)内，使水箱内胆内的水上下各部分的水温尽可能一致，并在相同的材料用量下，使系统性能最佳。 

优选地，侧面盘管在与水箱内胆的底端高度差为H_x处的螺距通过以下公式获得： 

其中，H₀为侧面盘管的盘绕高度，P₀为靠近水箱内胆的底端的侧面盘管的初始螺距，ΔT为以螺距P₀进行侧面盘管的盘绕，盘绕高度为H₀时侧面盘管两端位置处水箱内胆内的水的温差，α为修正系数，可通过实验和/或计算得到，当螺距不变时，α＝0，P_x为距离水箱内胆的底端H_x处的侧面盘管的螺距。修正系数α的确定具体为，一般给定一个初始值，例如α＝0.05，以此计算侧面盘管的螺距，再测得侧面盘管两端位置处水箱内胆内的水的温差，如果温差不符合要求，那么调整α的取值，增大或者减小，再次计算然后进行试验，直至得到合理的修正系数α的值。 

采用上述方法设计的热泵热水器水箱，举例如下： 

如果侧面盘管数量为2根，侧面盘管的盘绕高度为1m，当侧面盘管圈数为10圈时，当螺距为定值时，水箱内胆内上下部分的水温差ΔT为2度。 

若盘绕高度和圈数不变，当采用渐变螺距时，按上述的技术方案，水箱下部的起始螺距P₀为25mm，经过反复实验获得最优性能推导出α＝0.01，在水箱内胆上某一高度处的螺距P_x为0.02H_x+25mm，此时，水箱内胆内上下部分的水温差趋近于预定值，该预定值可以为0.1℃或0.05℃。由于各种复杂因素的影响，水温差的预定值无法接近零，水温差的预定值可以根据需要进行选取。 

优选地，侧面盘管2的第一端和第二端均通过紧固夹8与水箱内胆1的侧壁外侧连接，紧固夹8使得侧面盘管2紧贴在水箱内胆的侧壁外表面上。 

优选地，如图4所示，换热管组件还包括：底面盘管6，以等螺距螺旋线方式盘绕在水箱内胆1的底壁上，底面盘管6的第一端通过连接管4与侧面盘管2的第二端连接，底面盘管6的第二端具有冷媒进口。在位于侧面盘管2的第一端的冷媒出口和位于底面盘管6的第二端 的冷媒进口处均设有阀门5和阀门7，用于控制冷媒的进出。图中示出的实施例中，底面盘管6的第一端位于水箱内胆1的周向边缘处，通过一小段支管延伸至水箱内胆1的底面中心处，再以等螺距螺旋线方式盘绕在水箱内胆1的底壁上。这样，便于底面盘管6与连接管4的焊接。 

优选地，底面盘管6通过紧固支架10与水箱内胆1的底壁连接，紧固支架10包括多个从水箱内胆1轴心线沿径向延伸的分支架。为了减少对底面盘管6的磨损和热量的耗散，底面盘管6和紧固支架10之间设有保温缓冲件。 

优选地，侧面盘管2和/或底面盘管6的横截面呈圆形、D型、椭圆形或矩形。优选地，侧面盘管2和/或底面盘管6的材质为铜或者铝合金，上述材质的导热性能更好。 

侧面盘管2可以根据需要设置一根或者多根，当设置多根时，每根侧面盘管2之间相互平行设置，如图1所示，本图所示出的实施例中，侧面盘管包括侧面盘管2和侧面盘管3。另外，需要注意的是，如图2所示，水箱内胆1的侧壁上安装有多个接头9，在进行侧面盘管2的盘绕时，需要避开接头9，也就是说，避让处的螺距可以适当变大。 

优选地，为了加强导热效果，侧面盘管2上与水箱内胆1的侧壁外侧接触处设有导热涂层。 

上述实施例的侧面盘管在加工装配时，可以分为以下几个步骤： 

第一步：将平行的侧面盘管2和侧面盘管3的第一端用紧固夹8固定在水箱内胆1上； 

第二步：按照设定好的速度等参数将侧面盘管2和侧面盘管3围着水箱内胆1侧壁面缠绕，并以逐渐增大的螺距上升到水箱内胆1上部另一紧固夹8的位置并固定，缠绕过程中，在侧面盘管2和3与内胆1壁面接触的部位涂覆导热物。 

第三步：将底面盘管6用紧固支架10固定在内胆1上，第一端通过连接管4与侧面盘管2和3的上端连接，侧面盘管2和侧面盘管3的第一端与阀门5连接，底面盘管6的第二端与阀门7连接。 

本实用新型还提供了一种热泵热水器，具有上述的热泵热水器水箱。该热泵热水器加热时间短、上下水温均匀、能源效率高。关于热泵热水器的其他部分请参见现有技术，在此不再赘述。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (11)

1.一种热泵热水器水箱，包括：

水箱内胆(1)；

换热管组件，包括：

侧面盘管(2)，沿螺旋线盘绕在所述水箱内胆(1)的侧壁外侧上，所述侧面盘管(2)具有第一端和第二端，所述侧面盘管(2)的第一端靠近所述水箱内胆(1)的底端，所述侧面盘管(2)的第一端具有冷媒出口，

其特征在于，在沿所述水箱内胆(1)的底端朝向顶端的方向上，所述侧面盘管(2)的螺距逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)的螺距逐渐增加呈线性变化。

3.根据权利要求2所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)在与所述水箱内胆(1)的底端高度差为H_x处的螺距P_x通过以下公式获得：

$P_x=\frac{\mathrm{\ΔT}\·\mathrm{\α}}{H_0}\·H_x+P_0$

其中，所述H₀为所述侧面盘管(2)的盘绕高度，所述P₀为靠近所述水箱内胆(1)的底端的所述侧面盘管(2)的初始螺距，所述ΔT为以螺距P₀进行所述侧面盘管(2)的盘绕，盘绕高度为H₀时所述侧面盘管(2)两端位置处所述水箱内胆(1)内的水的温差，所述α为修正系数，所述P_x为距离所述水箱内胆(1)的底端高度差为所述H_x处的所述侧面盘管(2)的螺距。

4.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)的第二端靠近所述水箱内胆(1)的顶端，所述侧面盘管(2)的第一端和第二端均通过紧固夹(8)与所述水箱内胆(1)的侧壁外侧连接。

5.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热管组件还包括：

底面盘管(6)，以等螺距螺旋线方式盘绕在所述水箱内胆(1)的底壁上，所述底面盘管(6)的第一端通过连接管(4)与所述侧面盘管(2)的第二端连接，所述底面盘管(6)的第二端具有冷媒进口。

6.根据权利要求5所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述底面盘管(6)通过紧固支架(10)与所述水箱内胆(1)的底壁接触，所述紧固支架(10)包括多个从所述水箱内胆(1)轴心线沿径向延伸的分支架。

7.根据权利要求6所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述底面盘管(6)和紧固支架(10)之间设有保温缓冲件。

8.根据权利要求5所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)和/或所述底面盘管(6)的横截面呈圆形、D型、椭圆形或矩形。

9.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)为多根，每根所述侧面盘管(2)之间相互平行设置。

10.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述侧面盘管(2)上与所述水箱内胆(1)的侧壁外侧接触处设有导热涂层。

11.一种热泵热水器，具有热泵热水器水箱，其特征在于，所述热泵热水器水箱为权利要求1至10中任一项所述的热泵热水器水箱。

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