CN211316532U - 一种节能热泵热水器性能实验室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能热泵热水器性能实验室，所述节能热泵热水器性能实验室，包括实验室主体、被测热泵热水器、冷水机组、恒温水箱、供水管路、回水管路、热回收系统，热回收系统的热水换热管路一端连接在回水管路出水端上，另一端连接在恒温水箱上，且与热回收换热器第一换热通道串联，防冻换热介质换热管路与热回收换热器第二换热通道串联，且防冻换热介质换热管路的一部分管路伸入至蒸发器处。本实用新型实现了实验用水的循环利用和热水热量回收利用，大大降低了实验室的运行成本，减少了资源浪费；且在热泵热水器运行在除霜工况、低温工况等工况下，回收的热量可以起到蒸发器持续化霜的效果，保证性能实验室持续稳定运行。

Description

一种节能热泵热水器性能实验室

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，具体是一种可对实验室回水管路中的高温热水热量进行回收利用和实验用水循环利用的一种节能热泵热水器性能实验室。

背景技术

热泵热水器性能实验室，也称热泵热水器性能测试台，是以检测热泵热水器性能为目的、温湿度等可控的性能实验室，热泵热水器运行时将性能实验室房间内热量转化为指定温度的高温水。

如图1所示，现有技术热泵热水器性能实验室通常包括具有恒温恒湿环境的实验室本体10、位于实验室本体10内部的被测热泵热水器20及冷水机组30、位于实验室本体10外部为被测热泵热水器20提供水源的恒温水箱40，冷水机组30为被测热泵热水器20提供恒温恒湿环境，以便被测热泵热水器20运行时将实验室本体10内热量转化为指定温度的高温水，恒温水箱40的出水口与被测热泵热水器20的水箱进水口之间由供水管路50连通，且供水管路50的出水端处（也即被测热泵热水器20的水箱进水口处）设置有作为恒温水箱40出水（也即被测热泵热水器20进水）测温元件的出水口铂电阻21，被测热泵热水器20的水箱出水口连接有一回水管路60，回水管路60的回水进水端处（也即被测热泵热水器20的水箱出水口处）设置有作为回被测热泵热水器20出水测温元件的回水口铂电阻22。

为了保证被测热泵热水器稳定运行，实验室需要持续提供热量。现有技术中，被测热泵热水器运行所需热源通常是由安装在冷水机组内的加热管提供，需要消耗大量电能，运行成本高；被测热泵热水器运行中产生的热水，通常温度为55℃左右，如果回收到恒温水箱，则需要配置相应能力的制冷装置来降温（恒温水箱出水温度为15℃左右），实验室建设初期成本高，后期也需要投入较大能源来维持系统运行；由于热泵热水器出水温度是动态变化的，对于系统恒温水箱的温度控制，带来非常不利影响，因此，热水回收至恒温水箱并不经济，通常的做法是将被测热泵热水器运行中产生的热水直接由回水管路60接排水管排走，即如图1中所示回水管路60与恒温水箱40之间不连接，回水管路60外连排水管将热水排走，将造成水资源的浪费，对于大功率热泵热水器实验室，这种浪费非常巨大。

因此，现有技术热泵热水器性能实验室需要消耗大量电力和水资源，运行成本高，浪费资源严重。

实用新型内容

本实用新型提供了一种节能热泵热水器性能实验室，可以实现热水热量回收利用和实验用水的循环利用，回收的热量可作为实验室热源的一部分，大大降低了实验室的运行成本，尽可能地减少资源浪费。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种节能热泵热水器性能实验室，包括：

实验室主体；

被测热泵热水器，其位于实验室本体的内部；

冷水机组，其位于实验室本体的内部，包括蒸发器和循环风机；

恒温水箱，用于对所述被测热泵热水器提供恒温水，其位于实验室本体外部；

供水管路，其进水端连接所述恒温水箱的出水口，出水端连接所述被测热泵热水器的水箱进水口；

回水管路，其进水端连接所述被测热泵热水器的水箱出水口；

其特征在于，

所述节能热泵热水器性能实验室还包括热回收系统，其包括：

热回收换热器，其具有第一换热通道和第二换热通道；

热水换热管路，其一端连接在所述回水管路的出水端上，另一端连接在所述恒温水箱上，且所述热水换热管路与所述第一换热通道串联；

防冻换热介质换热管路，其与所述第二换热通道串联构成一回路，且所述防冻换热介质换热管路的一部分管路伸入至所述蒸发器处；

循环泵，其设置在所述防冻换热介质换热管路上；

所述热水换热管路、所述热回收换热器和所述循环泵位于所述实验室本体的外部。

所述防冻换热介质换热管路伸入至所述蒸发器处的该部分管路呈盘管状。

所述防冻换热介质换热管路伸入至所述蒸发器处的该部分管路的上游和下游上均设置有阀门。

所述热水换热管路上连接有与所述第一换热通道并联的一支路，所述支路的一端连接所述回水管路的出水端，另一端连接在所述热水换热管路上，所述支路上设有阀门，所述热水换热管路上设有位于所述回水管路的出水端与所述第一换热通道之间的阀门。

所述防冻换热介质换热管路上还设有位于所述循环泵的出液端下游的流量开关。

所述防冻换热介质换热管路上还设有位于所述循环泵的出液端下游的视液镜。

所述防冻换热介质换热管路上连接有位于所述循环泵的进液端上游的防冻换热介质供给系统，所述防冻换热介质供给系统包括盛装有防冻换热介质的箱体和与箱体串联的灌注管路，所述灌注管路上设有用于通断所述灌注管路的阀门。

所述灌注管路与所述防冻换热介质换热管路并联。

所述防冻换热介质换热管路上连接有膨胀罐和排气管路，所述膨胀罐通过管路连接在所述防冻换热介质换热管路上，所述排气管路连接在所述膨胀罐与所述防冻换热介质换热管路之间的所述管路上，且所述排气管路上设有用于通断所述排气管路的阀门。

所述热回收换热器为板式换热器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

通过设置热回收系统，被测热泵热水器水箱出水口流至回水管路的加热后热水通过热回收换热器，与防冻换热介质换热管路中的防冻换热介质换热，热水中热量被置换至防冻换热介质中变为常温水，回收到恒温水箱，实现了实验用水的循环利用；防冻换热介质换热后温度升高，且防冻换热介质换热管路伸入至实验室主体内部冷水机组的蒸发器处，换热后的防冻换热介质流经蒸发器处时，在冷水机组的循环风机作用下，其热量被释放至实验室本体内环境中，作为被测热泵热水器的工作热源，实现了热量的循环利用；则本实用新型既实现了实验用水的循环利用，又实现了回水管路热水的热量回收利用，大大降低了实验室的运行成本，减少了资源浪费；且在被测热泵热水器运行在除霜工况、低温工况等工况下，回收的热量可以起到蒸发器持续化霜的效果，保证性能实验室持续稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术热泵热水器性能实验室的系统结构示意图；

图2为本实用新型节能热泵热水器性能实验室的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，一种节能热泵热水器性能实验室，包括实验室主体10、被测热泵热水器20、冷水机组30、恒温水箱40、热回收系统50、供水管路70和回水管路60，被测热泵热水器20位于实验室本体10的内部，实验室本体10的各墙面为保温墙，以便室内外温湿度隔离；冷水机组30位于实验室本体10的内部，包括蒸发器31和循环风机32，当然还包括压缩机、冷凝器、节流装置和过滤器等与蒸发器31构成循环回路的部件，还包括电加湿器等，使实验室本体10内部环境实现恒温恒湿，由于本实施例节能热泵热水器性能实验室的改进之处对于冷水机组30来说仅涉及到其蒸发器31和循环风机32，则图2中冷水机组30仅示出蒸发器31和循环风机32，其他各部件同现有技术，省略示出；恒温水箱40用于对被测热泵热水器20提供恒温水，其位于实验室本体10的外部；供水管路70的进水端71连接恒温水箱40的出水口，出水端72连接被测热泵热水器20的水箱进水口，回水管路60的进水端62连接被测热泵热水器20的水箱出水口；供水管路70的出水端72和回水管路60的进水端62分别设置有出水铂电阻21和回水铂电阻22，用于分别测试被测热泵热水器20的进水温度和出水温度；热回收系统50包括热回收换热器51、热水换热管路52、防冻换热介质换热管路53和循环泵54，热回收换热器51用于热水换热管路52中热水与防冻换热介质换热管路53中的防冻换热介质换热，其具有第一换热通道和第二换热通道；热水换热管路52用于将进入回水管路60中的热水引至热回收换热器51的第一换热通道内以便与防冻换热介质换热管路53中的防冻换热介质换热，其一端连接在回水管路60的出水端61上，另一端连接在恒温水箱40上，使热水换热后形成的常温水回收至恒温水箱40，热水换热管路52与热回收换热器51的第一换热通道串联；防冻换热介质换热管路53与热回收换热器51的第二换热通道串联构成一回路，用于防冻换热介质的循环流动，且防冻换热介质换热管路53的一部分管路531伸入至蒸发器31处；循环泵54用于促使防冻换热介质在防冻换热介质换热管路53与热回收换热器51的第二换热通道构成的回路中循环流动，其设置在防冻换热介质换热管路53上；热水换热管路52、热回收换热器51和循环泵53位于实验室本体10的外部，防冻换热介质换热管路53除伸入至蒸发器32处的部分管路之外的其余部分也位于实验室本体10的外部。

具体的，热回收系统50运行时，被测热泵热水器20运行产生的热水依次经其水箱出水口、回水管路60、热水换热管路52的进口进入热回收换热器51的第一换热通道，同时循环泵54启动，防冻换热介质换热管路53中的防冻换热介质进入热回收换热器51的第二换热通道，热水中热量被置换到防冻换热介质中，换热后，热水变为常温水，回收到恒温水箱40，实现了实验用水的循环利用；换热后的防冻换热介质温度升高，在循环泵54作用下，流经蒸发器31处时，在循环风机32作用下，防冻换热介质热量被释放至实验室本体10内，作为被测热泵热水器20的工作热源的至少一部分，实现了热量的循环利用；为强化换热效果，循环泵54被配置为使防冻换热介质在热回收换热器51内的流向与被测热泵热水器20的热水在热回收换热器51内的流向相逆，且热回收系统50封闭运行；之所以选用防冻换热介质，是因为性能实验室需要低至-25℃左右低温，蒸发器31处的温度会达到-33℃左右，防冻换热介质避免在低温下凝固损坏系统，比如防冻换热介质可选择工作温度低于-40℃的防冻液或者其他含防冻剂的介质。热回收系统50运行时，防冻换热介质换热后在蒸发器31处释放的热量可以起到持续化霜的效果，保证性能实验室持续稳定运行，避免在热泵热水器运行在除霜工况、低温工况等工况下，性能实验室蒸发器结霜会导致系统无法长时间持续运行导致实验中断的问题。

为提高散热效果，防冻换热介质换热管路53伸入至蒸发器31处的该部分管路531呈盘管状，以增大散热面积，提高散热效果，防冻换热介质换热管路53的此部分尽可能较大面积地与蒸发器31重叠，以将热量传递至蒸发器31。

由于性能实验室在低温下运行，存在管路冻裂、防冻换热介质泄漏等风险，为便于维修，防冻换热介质换热管路53伸入至蒸发器31处的该部分管路531的上游和下游上均设置有阀门532。

由于热回收系统50可能存在无需运行的情况，比如本次实验完毕后不再接着进行实验或者热回收系统50需要维修，此时被测热泵热水器20排出的热水可以直接排入恒温水箱40自然冷却，则此时，热水换热管路52上连接有与热回收换热器51的第一换热通道并联的一个支路55，支路55的一端连接回水管路60的出水端61，另一端连接在热水换热管路52上，支路55上设有阀门56，热水换热管路52上设有位于回水管路60的出水端61与热回收换热器51的第一换热通道之间的阀门57。则在需要运行热回收系统50时，将阀门56关闭，阀门57打开，热回收系统50按前述过程正常运行；当热回收系统50不运行时，将阀门56打开、阀门57关闭，被测热泵热水器20排出的热水依次经其出口、回水管路60、支路55、热水换热管路52的一部分排至恒温水箱40自然冷却即可，以待重复利用。

为对防冻换热介质换热管路53中防冻换热介质进行实时监测，进而保护热回收系统50顺利运行，在防冻换热介质换热管路53上还设有位于循环泵54的出液端下游的流量开关150，以监测防冻换热介质的流量。

由于为强化换热效果，热回收系统50需要封闭运行，为便于观察防冻换热介质换热管路53中的防冻换热介质是否充满管路，防冻换热介质换热管路上53还设有位于循环泵54的出液端下游的视液镜80，通过视液镜80若观察到防冻换热介质换热管路53中存在气泡，则说明管路中存在气泡，防冻换热介质没有充满管路。

进一步地，为便于随时灌注防冻换热介质，防冻换热介质换热管路53上连接有位于循环泵54的进液端上游的防冻换热介质供给系统90，防冻换热介质供给系统90包括盛装有防冻换热介质的箱体91和与箱体91串联的灌注管路92，灌注管路92上设有用于通断灌注管路92的阀门93，以便需要向防冻换热介质换热管路53内灌注防冻换热介质时打开阀门93使灌注管路92与防冻换热介质换热管路53连通，不需要灌注时，阀门93关闭，断开灌注管路92与防冻换热介质换热管路53的连通。

进一步地，灌注管路92与防冻换热介质换热管路53并联，以便通过启动循环泵54即可在循环泵54的作用力下将防冻换热介质抽至防冻换热介质换热管路53上。

由于热回收系统50运行过程中，防冻换热介质温度变化会产生气泡，若有气泡存在于防冻换热介质换热管路53中，会影响热回收系统50的封闭运行，进而影响换热效果，为解决此问题，在防冻换热介质换热管路53上连接有排气管路100，排气管路100的另一端与外界大气连通，排气管路100上设有用于通断排气管路100的阀门110，则在需要排气时打开阀门110通过排气管路100排气；另外，热回收系统50封闭运行，为对防冻换热介质温度变化引起的体积变化进行缓冲调节，在防冻换热介质换热管路53上还连通有膨胀罐120，膨胀罐120通过管路130连接在防冻换热介质换热管路53上，为简化管路结构，如图2所示，排气管路100连接在膨胀罐120与防冻换热介质换热管路53之间的管路130上，管路130上也设置有阀门140，以便于维修时断开该管路130。

本实施例中热回收换热器51选用板式换热器，当然，也可以是其他具有两个换热通道的换热器，对此可不做具体限制，所有阀门都选用不锈钢球阀，手动操作即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种节能热泵热水器性能实验室，包括：

实验室主体；

被测热泵热水器，其位于实验室本体的内部；

冷水机组，其位于实验室本体的内部，包括蒸发器和循环风机；

恒温水箱，用于对所述被测热泵热水器提供恒温水，其位于实验室本体外部；

供水管路，其进水端连接所述恒温水箱的出水口，出水端连接所述被测热泵热水器的水箱进水口；

回水管路，其进水端连接所述被测热泵热水器的水箱出水口；

其特征在于，

所述节能热泵热水器性能实验室还包括热回收系统，其包括：

热回收换热器，其具有第一换热通道和第二换热通道；

热水换热管路，其一端连接在所述回水管路的出水端上，另一端连接在所述恒温水箱上，且所述热水换热管路与所述第一换热通道串联；

防冻换热介质换热管路，其与所述第二换热通道串联构成一回路，且所述防冻换热介质换热管路的一部分管路伸入至所述蒸发器处；

循环泵，其设置在所述防冻换热介质换热管路上；

所述热水换热管路、所述热回收换热器和所述循环泵位于所述实验室本体的外部。

2.根据权利要求1所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路伸入至所述蒸发器处的该部分管路呈盘管状。

3.根据权利要求2所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路伸入至所述蒸发器处的该部分管路的上游和下游上均设置有阀门。

4.根据权利要求1所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述热水换热管路上连接有与所述第一换热通道并联的一支路，所述支路的一端连接所述回水管路的出水端，另一端连接在所述热水换热管路上，所述支路上设有阀门，所述热水换热管路上设有位于所述回水管路的出水端与所述第一换热通道之间的阀门。

5.根据权利要求1所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路上还设有位于所述循环泵的出液端下游的流量开关。

6.根据权利要求5所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路上还设有位于所述循环泵的出液端下游的视液镜。

7.根据权利要求5所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路上连接有位于所述循环泵的进液端上游的防冻换热介质供给系统，所述防冻换热介质供给系统包括盛装有防冻换热介质的箱体和与箱体串联的灌注管路，所述灌注管路上设有用于通断所述灌注管路的阀门。

8.根据权利要求7所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述灌注管路与所述防冻换热介质换热管路并联。

9.根据权利要求1所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述防冻换热介质换热管路上连接有膨胀罐和排气管路，所述膨胀罐通过管路连接在所述防冻换热介质换热管路上，所述排气管路连接在所述膨胀罐与所述防冻换热介质换热管路之间的所述管路上，且所述排气管路上设有用于通断所述排气管路的阀门。

10.根据权利要求1所述的一种节能热泵热水器性能实验室，其特征在于，

所述热回收换热器为板式换热器。

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