CN202613756U - 应用热泵制热的空气能开水炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用热泵制热的空气能开水炉，该空气能开水炉由热泵系统、控制系统和机箱组成，热泵系统包括集热器、风机、制热压缩机系统、开水箱加热器；控制系统包括控制单元、操作面板、开水箱温度传感器。机箱中设置开水箱、储水箱，开水箱设置有开水出水口，储水箱设置有自来水进水口。所述开水箱加热器设于开水箱的内部或外围。采用本实用新型的开水炉，通过集热器吸收周围空气中的热量，为热泵系统提供热源，热泵系统将从空气中得到的低位热能提升为高位热能，用于给开水箱中的水加热。采用热泵制热的加热方式减少了能源消耗，降低了污染排放，且易于保持机箱洁净，有利于维持室内外环境卫生。

Description

应用热泵制热的空气能开水炉

技术领域

本实用新型涉及一种开水炉具，特别涉及一种应用热泵制热的空气能开水炉。

背景技术

    开水炉具是人类生活的必需品，而目前现有的各类开水炉具普遍具有以下缺点：1）消耗大量能源，包括柴、煤、燃油、燃气、电能等；2）以柴、煤、燃油、燃气为能源的开水炉具，产生明火，导致火灾危险产生的几率较大，同时使用时也会对环境产生污染，而使用电能的开水炉具，热效率低，耗电量大。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述现有技术中存在的问题，克服现有技术的缺陷，利用热泵技术提供一种环保节能的空气能开水炉及其制热方法，起到节约能源、保护环境的作用。

本实用新型的技术方案是：

一种应用热泵制热的空气能开水炉，包括机箱和热泵系统，其特征在于：所述机箱中设置开水箱、储水箱，储水箱的出口与开水箱的入口连接，开水箱设置有开水出水口，储水箱设置有自来水进水口，所述热泵系统包括集热器、风机、制热压缩机系统、开水箱加热器，所述集热器、制热压缩机系统和开水箱加热器依次串联连接。所述开水箱加热器设置于开水箱的内部或外围。

热泵系统通过制热工质的蒸发汽化吸热、压缩液化升温的原理，将从周围空气中收集的低位热能提升为高位热能，并用于将饮用水烧开。

进一步的技术方案还包括：

所述制热压缩机系统使用若干个工作在不同温度范围的热泵单元按工作温度由低到高的顺序前后衔接构成，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、压缩机、蒸发器和节流装置依次串联连接并构成循环回路；前一组热泵单元的冷凝器和后一组热泵单元的蒸发器封装于装有导热介质的冷凝/蒸发器内；第一组热泵单元与集热器连接，最后一组热泵单元与开水箱加热器连接。

作为优选，可将所述热泵系统设置为两级制热模式，包含低温热泵单元和高温热泵单元，低温热泵单元和高温热泵单元之间设有用于热量传递的冷凝/蒸发器，冷凝/蒸发器为一封装了低温热泵单元的冷凝管路、高温热泵单元的蒸发管路以及导热介质的热交换设备。

低温热泵单元设有低温压缩机，低温压缩机的入口与所述集热器的出口连接，低温压缩机的出口与所述冷凝/蒸发器的冷凝管路的入口连接，冷凝/蒸发器的冷凝管路的出口通过设有低温节流装置的管路与所述集热器入口连接，构成所述低温压缩机的输出循环回路。

高温热泵单元设有高温压缩机，高温压缩机的入口与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路的出口连接，高温压缩机的出口通过供热管路与所述机箱内的开水箱加热器连接给开水箱中的水加热，开水箱加热器的输出端再通过设有高温节流装置的管路与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路的入口连接，构成所述高温压缩机的输出循环回路。

一种应用热泵制热的空气能开水炉的制热方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设置机箱内的开水箱、储水箱：

开水箱内加热至沸点的水可供使用；自来水管与储水箱连接，再由储水箱通过进水管连接至开水箱进行补水，储水箱设置有水位控制装置。

2)集热：首先确定以周围的空气为基础热源，通过风机推动携有热能的空气经由集热器流过，集热器中的制热工质吸收空气中的热量而蒸发。

3)制热：将蒸发后的制热工质蒸汽通过热泵系统的压缩机加压升温，加压升温后的制热工质蒸汽在开水箱加热器内流过，传递热量给水并加热至沸点。

4）设置控制系统：

所述控制系统包括设置在机箱内的控制单元、机箱正面的控制面板、设置在开水箱上的开水箱温度传感器。所述控制面板与控制单元相连。控制单元通过开水箱温度传感器采集数据，控制低温热泵单元、高温热泵单元协调运行。控制面板上设置有操作按键和工作状态显示装置。

进一步的技术方案还包括：

所述制热步骤设为多级制热，使用多个工作在不同温度范围的热泵单元按工作温度由低到高的顺序前后衔接构成制热系统；

将前一级热泵单元的冷凝器和后一级热泵单元的蒸发器封装在一个装有导热介质的冷凝/蒸发器内，通过冷凝/蒸发器中的导热介质，将前一级热泵单元的加压升温后的制热工质载有的热量在所述冷凝/蒸发器中传递给后一级热泵单元的制热工质，逐级将低位热能提高为高位热能。

作为优选，所述制热步骤设为两级制热，通过两个热泵单元逐级提高制热温度，包括以下步骤：

1）低温热泵单元制热

蒸发器中的从空气中吸收了热量的制热工质蒸汽被低温热泵单元的低温压缩机吸入，从低温压缩机排出的加压升温后的制热工质蒸汽进入所述的冷凝/蒸发器。加压升温后的制热工质在所述的冷凝/蒸发器的冷凝管路中冷凝释放热量，将热量传导给所述冷凝/蒸发器内的导热介质，然后从所述冷凝/蒸发器的冷凝管路流出并通过低温节流阀回流至所述蒸发器中进行循环制热。

2）高温热泵单元制热：

高温热泵单元与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路连接，高温热泵单元内的制热工质在所述冷凝/蒸发器中通过导热介质吸收了低温热泵单元制热工质传递过来的热量。高温热泵单元的制热工质吸热后蒸发，其蒸汽被吸入高温热泵单元的高温压缩机，所述高温压缩机排出的高温高压蒸汽通过供热管路流经开水箱加热器给水供热，高温热泵制热工质在炉体中释放热量后冷凝为液态流入制热工质储液罐，然后通过高温节流阀回流至所述冷凝/蒸发器中进行循环制热。

本实用新型的应用热泵制热的空气能开水炉结构新颖，容易实施，采用一种环保节能的制热方式取代传统开水炉具制热的方式。利用制热工质减压蒸发时从周围环境吸收热量的原理，收集周围环境的热量，然后利用蒸汽加压使其液化时温度升高释放热量的原理，将前述的从周围环境吸收了热量的由液体蒸发而产生的蒸汽进行压缩，并将所释放的热量集聚起来，产生炉具所需要的高温热能。所述的压缩过程采用机械式压缩机来完成，这种机械式压缩机消耗的能源小于常规炉具所消耗的能源，降低了炉具的能源消耗，并且减少了污染的排放，安全、环保、节能，并且能很好地维护环境的整洁卫生。

附图说明

图1是本实用新型整体构成的示意图。

图2是两级热泵系统的示意图。

图3是本实用新型控制系统的示意图。

图中：1—开水出水口；2—机箱；3—开水箱；4—储水箱；5—自来水进水口；6—开水箱加热器；7—热泵系统；8—集热器；9—通风系统；201—集热器；202—低温压缩机；203—冷凝/蒸发器；204—高温压缩机；205开水箱加热器；206-高温节流装置；207低温节流装置。

具体实施方式

为了阐明本实用新型的技术方案及技术目的，下面结合附图对本实用新型做进一步的介绍。

一种应用热泵制热的空气能开水炉，如图1所示，其构成部件及制热方法如下：

（一）设置开水箱3，在所述开水箱3的内部或外围设置用于给水加热的开水箱加热器6，设置储水箱4，在储水箱4上设置自来水进水口5。机箱2上还设置有控制面板，所述控制面板上设有显示整体设备运行参数的温度显示装置和相应的控制按键。 

（二）在机箱2内安装热泵系统，如图1、图2所示，所述热泵系统包括：

1）集热器8、通风系统9，通过风机推动载有热量的空气经由集热器8流过，集热器从流动的空气中获取热量；

2）所述热泵系统7为二级制热，包括低温热泵单元和高温热泵单元，所述低温热泵单元和高温热泵单元之间设有用于热量传递的冷凝/蒸发器203，冷凝/蒸发器203内设有低温热泵单元的冷凝管路、高温热泵单元的蒸发管路以及导热介质。

所述低温热泵单元设有低温压缩机202，集热器201的出口与低温压缩机202的入口连接，从空气中吸收了热量的制热工质蒸汽从所述集热器201中流出送到低温热泵单元的低温压缩机202，所述低温压缩机202的出口与所述冷凝/蒸发器203的冷凝管路的入口连接，从低温压缩机202排出的加压升温后的制热工质蒸汽进入所述的冷凝/蒸发器203，在所述的冷凝/蒸发器203的冷凝管路中冷凝释放热量，将热量传导给所述冷凝/蒸发器203内的导热介质，所述冷凝/蒸发器203的冷凝管路的出口通过设有低温节流装置207的管路与所述集热器201的入口连接，构成所述低温压缩机202的循环回路，使低温热泵单元内的制热工质在低温热泵单元管路中循环。

所述高温热泵单元设有高温压缩机204，所述高温压缩机204的入口与所述冷凝/蒸发器203的蒸发管路的出口连接，高温热泵单元内的制热工质在冷凝/蒸发器203的蒸发管路中通过冷凝/蒸发器中的导热介质吸收低温热泵单元制热工质传递过来的热量，高温热泵单元的制热工质吸热后蒸发，其蒸汽被吸入高温热泵单元的高温压缩机204，所述高温压缩机204的出口通过供热管路与所开水箱加热器205连接，从高温压缩机204排出的高温高压蒸汽通过供热管路流经开水箱加热器205，向开水箱3供热，开水箱加热器205的输出端再通过设有高温节流装置206的管路与所述冷凝/蒸发器203的蒸发管路的入口连接，构成所述高温压缩机204的循环回路，使高温热泵单元的制热工质在高温热泵单元管路中循环。

（三）设置控制系统

所述控制系统包括设置在机箱内的控制单元、机箱正面的控制面板、设置在开水箱上的开水箱温度传感器。所述控制面板与控制单元相连。控制单元通过开水箱温度传感器采集数据，控制低温热泵单元、高温热泵单元协调运行。控制面板上设置有操作按键和工作状态显示装置。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种应用热泵制热的空气能开水炉，包括机箱和热泵系统，其特征在于：所述机箱中设置开水箱、储水箱，储水箱的出口与开水箱的入口连接，开水箱设置有开水出水口，储水箱设置有自来水进水口，所述热泵系统包括集热器、风机、制热压缩机系统、开水箱加热器，所述集热器、制热压缩机系统和开水箱加热器依次串联连接，所述开水箱加热器设置于开水箱的内部或外围。

2.根据权利要求1所述的应用热泵制热的空气能开水炉，其特征在于：所述制热压缩机系统由一级或多级热泵单元构成，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、压缩机、蒸发器和节流装置依次串联连接并构成循环回路；第一级热泵单元与集热器连接，最后一级热泵单元与开水箱加热器连接。

3.根据权利要求2所述的应用热泵制热的空气能开水炉，其特征在于：前级热泵单元的冷凝器和后级热泵单元的蒸发器封装于装有导热介质的冷凝/蒸发器内。

4.根据权利要求3所述的应用热泵制热的空气能开水炉，其特征在于：所述热泵单元为两级，包括低温热泵单元和高温热泵单元，所述低温热泵单元设有低温压缩机，所述低温压缩机的入口与集热器的出口连接，所述低温压缩机的出口与所述冷凝/蒸发器的冷凝管路的入口连接，所述冷凝/蒸发器的冷凝管路的出口通过设有低温节流装置的管路与所述集热器的冷凝剂入口连接，形成循环回路；所述高温热泵单元设有高温压缩机，高温压缩机的入口与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路出口连接，所述高温压缩机的出口通过供热管路与开水箱加热器连接，开水箱加热器的出口通过高温节流装置与冷凝/蒸发器的蒸发管路的入口连接，形成循环回路。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用热泵制热的空气能开水炉，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括设置在机箱内的控制单元、设置在机箱正面的控制面板、设置在开水箱上的开水箱温度传感器，所述控制面板、开水箱温度传感器分别与控制单元连接，所述控制面板上设置有操作按键和工作状态显示装置。

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