CN204630048U - 水箱外加热家用空调热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水箱外加热家用空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(外挂机)三部分组成。其特征是三部分设备组成制冷和制热双压缩循环系统，通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足家庭洗浴等需求。双压缩循环家用空调热水器同时具备单独制冷、制热和单独生产热水的功能。

Description

水箱外加热家用空调热水器

技术领域

本发明涉及一种水箱外加热家用空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(也叫“外挂机”)三部分组成。其特征是三部分设备组成制冷和制热双压缩循环系统，通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足家庭洗浴等需求。水箱外加热家用空调热水器同时具备单独制冷和单独生产热水的功能。属于低碳节能技术。

背景技术

随着科技和经济的发展，空调和热泵应用越来越广，技术越来越成熟，但在市场应用当中，也存在出一些问题，比如：

(1)空调往往只考虑制冷过程，冷凝器产生的热量要设置一套散热系统排热。

(2)热泵往往只考虑制热过程，副产冷量不易收集利用。

(3)现有的单级制冷或制热设备，如要实现深度制冷或制热，其能效比必然降低。

(4)目前市场上已出现将空调废热回收，直接加热冷水的技术，但其回收效率低，未能实现能量充分利用。

根据上述情况，发明人构思如下一个新的系统：

建立一个制冷循环和制热循环双压缩循环回路交错系统，将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管交错设置在同一开放壳程内，将制冷压缩回路副产的热量供给制热压缩回路作为热源，实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

本发明同时具备制冷端和制热端独立运行功能。

据申请人所知，目前还没有这样一种的设备在市场上出现。

发明内容

本发明将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路蒸发盘管交错设置在同一开放壳程内构成冷热源互补器主体。由于制热压缩回路蒸发盘管吸热而制冷压缩回路冷凝盘管放热，所以二者在冷热源互补器内实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

考虑制冷端冷凝盘管产热和制热端蒸发盘管吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器开放壳程设置风扇散冷或者散热，调控制热压缩回路和制冷压缩回路平稳高效运行。

本发明的技术方案如下：

一种水箱外加热家用空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(也叫“外挂机”)三部分组成，其特征是：由一组压缩机、冷凝盘管、节流器、蒸发盘管、气液分离器组成一个压缩回路，以此构成机组制热端；由另一组压缩机、冷凝盘管、节流器、蒸发盘管、气液分离器组成一个压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器主体；构成冷热源互补器的主要设备还有制热端压缩机、制热气液分离器、制热端节流器、制冷端压缩机、制冷气液分离器、制冷端节流器、四通转换阀、风扇；制热循环启动控制器、制冷循环启动控制器、风扇开关控制器分别与总控制器的输出信号线相联。

本实用新型的特征还在于：承压冷水加热器为容积式，内部设置有温控电加热器，温控电加热器设置数量为1-2个，启动控制器与总控制器的输出信号线相联。

本实用新型的特征还在于：制热端压缩回路的冷凝盘管缠绕在承压冷水加热器内胆外壁保温层内侧，连接端口伸出外保护层外。

本实用新型的特征还在于：制冷端压缩回路的蒸发盘管设置在室内排冷机内部，连接端口伸出箱体外，室内排冷机等同于传统意义的空调室内机，允许为柜机和壁挂机、镶顶机。

本实用新型的特征还在于：构成制冷循环的节流器出口管和制冷气液分离器入口管的连接端口伸出冷热源互补器箱体外，称之为外挂机制冷连接端口；构成制热循环的节流器入口管和压缩机出口管的连接端口伸出冷热源互补器箱体外，称之为外挂机制热连接端口。

本实用新型的特征还在于：间于室内排冷机和冷热源互补器(也叫“外挂机”)之间构成制冷循环的管路连接使用铜质管或其它承压管，称之为制冷连接管，其长度、形状依据安装现场情况选择确定；间于承压冷水加热器和冷热源互补器(也叫“外挂机”)之间构成制热循环的管路连接使用铜质管或其它承压管，称之为制热连接管，其长度、形状依据安装现场情况选择确定。

本实用新型的特征还在于：交错设置的制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管套装有金属散热翅片。

本实用新型的特征还在于：节流器为传统意义上的节流膨胀阀和毛细管二者之一。

本实用新型的特征还在于：制热端压缩回路取消气液分离器或制冷端压缩回路取消气液分离器也是本实用新型的保护范围。

本实用新型的特征还在于：特殊情况下，制热端压缩回路不设气液分离器或制冷端压缩回路不设气液分离器也是本实用新型的保护范围。

本实用新型的有益效果：

(1)、由于制热端蒸发盘管吸热和制冷端冷凝管放热实现冷热源互补，所以在节能的前提下，达到了深度制冷和同步深度制热。热能和冷能都能得到有效利用。

(2)、压缩机工作温度范围窄，制热端和制冷端效率提高，制冷、制热功耗降低。

(3)、与单纯热泵比，不需要依赖环境热源条件，系统简化，投资降低，能效比提高。

(4)、如选择合适的制冷剂(制热剂)，在保证制冷制热功效的前提下能实现压缩机低压力工作，从而降低能耗。

附图说明

图1是水箱外加热家用单效空调热水器原理流程图

图2是水箱外加热家用双效空调热水器原理流程图

所谓“单效”，指制冷端制冷循环不带四通转换阀，蒸发器、冷凝器功能不可互换。

所谓“双效”，特指制冷端制冷循环带四通转换阀，蒸发器、冷凝器可实现功能互换。

图中：

1、制热端压缩机   11、制冷端压缩机

2、承压冷水加热器 12、室内排冷机

3、制热端冷凝盘管 13、制冷端冷凝盘管

4、热水出口       14、热水出口阀

5、凉水入口       15、凉水入口阀

6、制热气液分离器 16、制冷气液分离器

7、制热端节流器   17、制冷端节流器

8、制热端蒸发盘管           18、制冷端蒸发盘管

9、外挂机风扇               19、室内排冷机风机

10、冷热源互补器(外挂机)    21、四通阀

20、总控制器                22、温控电加热器

23、制热端冷凝盘管连接端口  24、外挂机制热连接端口

25、外挂机制冷连接端口      26、制冷端蒸发盘管连接端口

27、制热连接管              28、制冷连接管

图中，虚线表示总控制器对所联接设备的控制关系。

具体实施方式

本发明涉及一种水箱外加热家用空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(也叫“外挂机”)三部分组成。

将外挂机的制热连接端口和承压冷水加热器内的冷凝盘管连接端口(也叫“制热端冷凝盘管连接端口”)通过制热连接管相连，组成一个压缩回路，这一压缩回路主要设备有冷凝盘管、压缩机、节流器、蒸发盘管、气液分离器，分别处于承压冷水加热器内和外挂机内，并以此构成机组制热端；将外挂机的制冷连接端口和室内排冷机内的蒸发盘管连接端口(也叫“制冷端蒸发盘管连接端口”)通过制冷连接管相连，组成一个压缩回路，这一压缩回路主要设备有压缩机、冷凝盘管、节流器、蒸发盘管、气液分离器，分别处于外挂机内和室内排冷机内，并以此构成机组制冷端。

冷热源互补器内主要设备有交错设置的制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管，还有制热端压缩机、制热气液分离器、制热端节流器、制冷端压缩机、制冷气液分离器、制冷端节流器、四通转换阀、风扇。

承压冷水加热器内主要设备有制热压缩回路冷凝盘管(也叫“制热端冷凝盘管”)和温控电加热器。

室内排冷机内主要设备有制冷压缩回路蒸发盘管(也叫“制冷端蒸发盘管”)和排冷风机。室内排冷机等同于传统意义的空调室内机，可以是壁挂机，也可以是柜机和镶顶机。

考虑制冷端产热和制热端吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器(外挂机)内设置一个或多个风扇。风扇的作用一方面是排冷，保证富余冷量不影响制热端制热循环正常运行；另一方面是排热，保证富余热量不影响制冷端制冷循环正常运行。以此保证整个系统的平稳高效运行。

总控制器一方面可以控制整个机组平稳运行，另一方面可以控制制冷端独立运行和制热端独立运行，还可以控制温控电加热器独立运行。

根据公知的原理，制热端独自完成“压缩——冷凝—－节流——蒸发——压缩”循环，在冷凝器放热加热水；制冷端独自完成“压缩——冷凝——节流——蒸发——压缩”循环，在蒸发器吸热排出冷气。

当不需要生产热水时，制冷端单独运行实现空调功能；当制冷端停运的情况下，制热端可独立运行生产热水。

冬季室外气温过低，制热循环不启动的情况下，温控电加热器独立启动生产热水。此时的承压冷水加热器变身为电热水器。

一般情况下，外挂机安装在室外，室内排冷机安装在室内。

下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式进行说明：

实施例1：水箱外加热家用单效空调热水器。见图1。

在双压缩循环家用单效空调热水器中，外挂机10安装在室外，外挂机制热连接端口24与与承压冷水加热器2的制热端冷凝盘管连接端口23通过制热连接管27连接组成制热端压缩回路；外挂机制冷连接端口25与室内排冷机12的制冷端蒸发盘管连接端口26通过制冷连接管28连接组成制冷端压缩回路。

制热端压缩回路和制冷端压缩回路通过总控制器20同步启动或单独启动。

制冷端的工作原理是：

制冷端压缩机11将气态的制冷剂加压并送入制冷端冷凝盘管13。制冷剂在制冷端冷凝盘管13内变成液态并放热，放出热量进入冷热源互补器(外挂机)10开放壳程。冷凝后的制冷剂经制冷端节流器17进入制冷端蒸发盘管18，并在制冷端蒸发盘管18内蒸发汽化，汽化的同时要吸收大量的热量，使室内排冷机12降温。冷量通过室内排冷机风机19排到房间降温。汽化后的制冷剂经制冷气液分离器16，被吸入制冷端压缩机11进行下一个制冷循环。

制热端的工作原理是：

承压冷水加热器2中充满水，凉水入口5处的凉水入口阀15常开。制热端压缩机1将气态的制热剂加压并送入制热端冷凝盘管3。制热剂在制热端冷凝盘管3内变成液态并放出热量，使承压冷水加热器2中的水逐渐加热。冷凝后的制热剂经制热端节流器7进入制热端蒸发盘管8，并在制热端蒸发盘管8内蒸发汽化，汽化时吸热排冷，排出冷量进入冷热源互补器(外挂机)10开放壳程。汽化后的制热剂经制热气液分离器6，被吸入制热端压缩机1进行下一个制热循环。承压冷水加热器2中的水温度达到设定值时制热循环停止运行，此时打开热水出口4处的热水出口阀14，送出生活热水供应家用；承压冷水加热器2中的水温度降到某一设定值时制热循环再次启动运行。

制热循环和制冷循环同时运行的情况下，制冷端冷凝盘管13放出的热量与制热端蒸发盘管8吸收的热量在冷热源互补器(外挂机)10内互相补偿，不能达到热平衡时由外挂机风扇9将富余的热量或冷量排至空气当中，保证外挂机10内温度处于正常范围之内。

制热循环停止运行不影响制冷循环的正常运行；制冷循环停止运行也不影响制热循环的正常运行。

冬季室外气温过低，制热循环不启动的情况下，温控电加热器22独立启动生产热水。

制冷端和制热端的压缩回路运行以及风扇9、温控电加热器22的运转全部由总控制器20自动控制或选择控制。

实施例2：水箱外加热家用双效空调热水器。见图2。

图2是双压缩循环家用双效空调热水器原理流程图，其连接方式以及制冷端与制热端工作原理、温度补偿控制原理与实施例1完全相同，这里就不赘述。所不同的是：水箱外加热家用双效空调热水器制冷端压缩回路增加了四通阀21，具备逆循环功能，即夏季之后天气温度低的情况下，原来的制冷端工况变化，功能变为室内制热，外挂机排冷。这种情况下不能实现冷热源互补，但不影响原始工况下设备正常功能应用。双效空调室内制热可以独立运行；热水生产也可以独立运行。

针对水箱外加热家用双效空调热水器，其外挂机制冷连接端口25一端处在制冷端节流器17出口，另一端处在四通阀21的制冷工况进口。

Claims (10)

1.一种水箱外加热家用空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器三部分组成，其特征是：由一组压缩机、冷凝盘管、节流器、蒸发盘管、气液分离器组成一个压缩回路，以此构成机组制热端；由另一组压缩机、冷凝盘管、节流器、蒸发盘管、气液分离器组成一个压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器主体；构成冷热源互补器的主要设备还有制热端压缩机、制热气液分离器、制热端节流器、制冷端压缩机、制冷气液分离器、制冷端节流器、四通转换阀、风扇；制热循环启动控制器、制冷循环启动控制器、风扇开关控制器分别与总控制器的输出信号线相联。

2.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：承压冷水加热器为容积式，内部设置有温控电加热器，温控电加热器设置数量为1-2个，启动控制器与总控制器的输出信号线相联。

3.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：制热端压缩回路的冷凝盘管缠绕在承压冷水加热器内胆外壁保温层内侧，连接端口伸出外保护层外。

4.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：制冷端压缩回路的蒸发盘管设置在室内排冷机内部，连接端口伸出箱体外，室内排冷机等同于传统意义的空调室内机，允许为柜机和壁挂机、镶顶机。

5.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：构成制冷循环的节流器出口管和制冷气液分离器入口管的连接端口伸出冷热源互补器箱体外，称之为外挂机制冷连接端口；构成制热循环的节流器入口管和压缩机出口管的连接端口伸出冷热源互补器箱体外，称之为外挂机制热连接端口。

6.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：间于室 内排冷机和冷热源互补器之间构成制冷循环的管路连接使用铜质管或其它承压管，称之为制冷连接管，其长度、形状依据安装现场情况选择确定；间于承压冷水加热器和冷热源互补器之间构成制热循环的管路连接使用铜质管或其它承压管，称之为制热连接管，其长度、形状依据安装现场情况选择确定。

7.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：交错设置的制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管套装有金属散热翅片。

8.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：节流器为传统意义上的节流膨胀阀和毛细管二者之一。

9.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：制热端压缩回路取消气液分离器或制冷端压缩回路取消气液分离器也是本实用新型的保护范围。

10.根据权利要求1所述的水箱外加热家用空调热水器，其特征是：制热端压缩回路不设气液分离器或制冷端压缩回路不设气液分离器的结构也是本实用新型的保护范围。