CN217209847U - 一种基于半导体制热的空气能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体制热系统，具体涉及热水器制热技术领域。一种基于半导体制热的空气能热水器，其包括空气能制热机组以及热泵；空气能制热机组包括控制器、以及均与控制器通信连接的冷凝器、半导体加热件、膨胀阀和蒸发器，冷凝器包括进水口和出水口，冷凝器通过管道依次与半导体加热件、膨胀阀、蒸发器和热泵连通，使得进水口和出水口形成循环通路，循环通路中流通有制冷剂；热泵与控制器通信连接。本实用新型将半导体制热技术应用在空气能热水器上，省去了换热器及压缩机的部分，具有高效节能的特点。

Description

一种基于半导体制热的空气能热水器

技术领域

本实用新型涉及热水器制热技术领域，具体涉及一种基于半导体制热的空气能热水器。

背景技术

本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的实用新型内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。

太阳能热水器储存的水用完之后，很难再马上产生热水，如果电加热又需要很长的时间，而空气能热水在-20℃以上，就可以24h全天候承压运行。这样一来，即使用完一箱水，1h左右空气能热水器甚至更短时间内就会再产生一箱热水。空气能热水器克服了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点。由于空气能热水器的工作是通过介质换热，因此其不需要电加热元件与水直接接触，避免了电热水器漏电的危险，也防止了燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更有效控制了燃气热水器排放废气造成的空气污染。但目前市面上空气能热水器主要是把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，经过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，以压缩后的高温热能提高水温，但是普通压缩机制热效率过低，能量消耗较大，而且并不能满足日常的使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于半导体制热的空气能热水器，以解决现有空气能热水器采用压缩机将空气压缩制热效率低的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于半导体制热的空气能热水器，其包括空气能制热机组以及热泵；空气能制热机组包括控制器、以及均与控制器通信连接的冷凝器、半导体加热件、膨胀阀和蒸发器，冷凝器包括进水口和出水口，冷凝器通过管道依次与半导体加热件、膨胀阀、蒸发器和热泵连通，使得进水口和出水口形成循环通路，循环通路中流通有制冷剂；热泵与控制器通信连接。

采用上述技术方案的有益效果为：进水口中的水流入到半导体加热件中，当制冷剂循环至半导体加热件中后，从低温低压气态制冷剂转换成高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂与水进行热交换，高压制冷剂在常温下被冷却冷凝为液体，这个过程中，制冷剂释放热能来加热水，使得水被加热成热水；当高压液态制冷剂经膨胀阀减压，制冷剂的压力下降，制冷剂转换到比外界更低的温度，从而具有吸热蒸发的能力，低温低压液态制冷剂通过蒸发器吸收空气中的热能自发蒸发，由液态变成气态，吸收了热能的制冷剂变成低温低压气体，然后被热泵吸入二次加热，并在冷凝器中释放热量，产生热水。

半导体加热件的两端之间会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端，热端用于将低温低压气态制冷剂转换成高温高压气态制冷剂，从而完成水的第一次加热，半导体加热件没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，从而达到加热的效果。本技术方案将半导体制热技术应用在空气能热水器上，省去了换热器及压缩机的部分，本空气能热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量，是一般电热水器的4-6倍，其年平均热效比是电加热的4倍，用一倍的热量加上免费的空气能得到4倍的热水，利用能效高。

进一步地，进水口和出水口分别连通有进水管和出水管，进水管与供水件连通，连通处设有与控制器通信连接的水泵；出水管连通有储水箱，并且储水箱的内壁设有保温内胆。

采用上述技术方案的有益效果为：当热泵将热量释放到冷凝器中后，水吸收能量变成热水，热水从出水管流入到储水箱中。在储水箱的内壁设置保温内胆预防热水过热导致水箱炸裂，防止时间过久导致热水散失。

进一步地，储水箱设有温度传感器，温度传感器与控制器通信连接。

进一步地，半导体加热件为半导体加热片，半导体加热片与膨胀阀连通的管道上设有过滤器。

采用上述技术方案的有益效果为：水从先流入到半导体加热件与制冷剂进行热交换，过滤器将热水进行过滤和净化，将水的质量提高，拦截水中对家庭造成危害的大颗粒物质、泥沙和铁锈，避免人体及肌肤受到伤害，并对下游管道及其他水家电等起到积极的保护作用。

进一步地，过滤器设有投料孔，投料孔密封设有密封塞。

采用上述技术方案的有益效果为：根据热水器的使用需求，在过滤器上设置投料孔可以加入药品，增加热水器的使用灵活度。

进一步地，蒸发器和热泵连通的管道上设有分离器。

采用上述技术方案的有益效果为：分离器把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质，有效的利用物质，节约能耗，并且在气候比较寒冷的时候保存液态制冷剂。

进一步地，热泵为半导体热泵，热泵上设有空气净化器。

采用上述技术方案的有益效果为：热泵可以实现热水的二次加热，即使能耗很小，也能实现热水器内热水的温度达到高能耗所能达到的温度，大大的提升了热水器的能耗利用率。空气净化器能够去除空气中的灰尘，从而保护我们的健康，吸附有毒气体，营造一个良好的环境。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型将半导体制热技术应用在空气能热水器上，省去了换热器及压缩机的部分，本空气能热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量效率更为高效。

2.本实用新型的过滤器将热水进行过滤和净化，将水的质量提高，拦截水中对家庭造成危害的大颗粒物质、泥沙和铁锈，避免人体及肌肤受到伤害，并对下游管道及其他水家电等起到积极的保护作用。

3.本实用新型的分离器把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质，有效的利用物质，节约能耗，并且在气候比较寒冷的时候保存液态制冷剂。

4.本实用新型的热泵可以实现热水的二次加热，即使能耗很小，也能实现热水器内热水的温度达到高能耗所能达到的温度，大大的提升了热水器的能耗利用率。

附图说明

图1为本实用新型基于半导体制热的空气能热水器的结构示意图。

图2为本实用新型的过滤器的结构示意图。

图中：1-热泵；2-冷凝器；201-进水管；202-出水管；203-储水箱；3-半导体加热件；4-膨胀阀；5-蒸发器；6-水泵；7-过滤器；701-密封塞；8-分离器；9-空气净化器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

请参考图1，一种基于半导体制热的空气能热水器，其包括空气能制热机组以及热泵1，空气能制热机组通过管道与热泵1连通并与热泵1形成循环通路，循环通路中流通有制冷剂。制冷剂在空气能制热机组的作用下对水进行第一次加热，热泵1对水进行二次加热，本空气能热水器可以进行二次加热，即使能耗很小，也能实现热水器内热水的温度达到高能耗所能达到的温度，大大的提升了热水器的能耗利用率。

空气能制热机组包括控制器、以及均与控制器通信连接的冷凝器2、半导体加热件3、膨胀阀4和蒸发器5，控制器的型号为AT89C2051单片机或STC12C2051单片机。冷凝器2呈阶梯状，更好的把气体转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器2包括进水口和出水口，进水口和出水口分别连通有进水管201和出水管202，进水管201与供水件连通，连通处设有与控制器通信连接的水泵6。在本实施例中，供水件可以是提供水源的水箱或者供水源。出水管202连通有储水箱203，并且储水箱203的内壁设有保温内胆。储水箱203设有温度传感器，温度传感器与控制器通信连接。当热泵1将热量释放到冷凝器2中后，水吸收能量变成热水，热水从出水管202流入到储水箱203中。在储水箱203的内壁设置保温内胆预防热水过热导致水箱炸裂，防止时间过久导致热水散失。

冷凝器2通过管道依次与半导体加热件3、膨胀阀4、蒸发器5和热泵1连通，使得进水口和出水口形成循环通路，循环通路中流通有制冷剂；热泵1与控制器通信连接。半导体加热件3为半导体加热片，半导体加热件3为热传递的工具，半导体加热件3的两端之间会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端，热端用于将低温低压气态制冷剂转换成高温高压气态制冷剂，从而完成水的第一次加热，半导体加热件3没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，从而达到加热的效果。本技术方案将半导体制热技术应用在空气能热水器上，省去了换热器及压缩机的部分，本空气能热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量，是一般电热水器的4-6倍，其年平均热效比是电加热的4倍，用一倍的热量加上免费的空气能得到4倍的热水，利用能效高。

请参照图1和图2，半导体加热件3与膨胀阀4连通的管道上设有过滤器7，过滤器7设有投料孔，投料孔密封设有密封塞701，根据热水器的使用需求，在过滤器7上设置投料孔可以加入药品，增加热水器的使用灵活度。过滤器7中含有不锈钢滤芯，其有良好的过滤性能、对2～200um的过滤粒度均可发挥均一的表面过滤性能，清洗之后可以再使用，免更换过滤器7，可以解决管道的二次污染问题，对家电起到保护作用，还能起到防止锈蚀，软化水质，抑制水垢，也可以拦截水中对家庭造成危害的大颗粒物质、泥沙和铁锈，避免人体及肌肤受到伤害，并对下游管道及其他水家电等起到积极的保护作用。膨胀阀4具有雾化作用，使液态的制冷剂变成雾状，雾状的制冷剂在低压条件下转变为气态，在转变的过程中会吸热，所以此时蒸发器5是凉的，风通过后，就变成凉风，达到了制冷的目的。

蒸发器5可以将液体物质气化，更好的提升温度，分离器8把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质，有效的利用物质，节约能耗。蒸发器5和热泵1连通的管道上设有分离器8，分离器8把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质，有效的利用物质，节约能耗，并且在气候比较寒冷的时候保存液态制冷剂。

热泵1为半导体热泵1，热泵1上设有空气净化器9，热泵1可以实现热水的二次加热，即使能耗很小，也能实现热水器内热水的温度达到高能耗所能达到的温度，大大的提升了热水器的能耗利用率。空气净化器9能够去除空气中的灰尘，从而保护我们的健康，吸附有毒气体，营造一个良好的环境。

热水器的工作过程：1)供水件向进水管201供水，水流入到半导体加热件3中，当制冷剂循环至半导体加热件3中后，从低温低压气态制冷剂转换成高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂与水进行热交换，高压制冷剂在常温下被冷却冷凝为液体，这个过程中，制冷剂释放热能来加热水，使得水被加热成热水，此为水的第一次加热；2)过滤器7将水进行过滤后，并流入到膨胀阀4中，当高压液态制冷剂经膨胀阀4减压，制冷剂的压力下降，制冷剂转换到比外界更低的温度，从而具有吸热蒸发的能力；3)低温低压液态制冷剂通过蒸发器5吸收空气中的热能自发蒸发，由液态变成气态，吸收了热能的制冷剂变成低温低压气体，然后被热泵1吸入二次加热，并在冷凝器2中释放热量，产生热水；4)完成依次循环后的制冷剂再次流入到半导体加热件3中进行下一次循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (7)

1.一种基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，包括：空气能制热机组以及热泵(1)；

所述空气能制热机组包括控制器、以及均与控制器通信连接的冷凝器(2)、半导体加热件(3)、膨胀阀(4)和蒸发器(5)，所述冷凝器(2)包括进水口和出水口，所述冷凝器(2)通过管道依次与所述半导体加热件(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)和热泵(1)连通，使得所述进水口和所述出水口形成循环通路，所述循环通路中流通有制冷剂；所述热泵(1)与所述控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述进水口和所述出水口分别连通有进水管(201)和出水管(202)，所述进水管(201)与供水件连通，连通处设有与所述控制器通信连接的水泵(6)；所述出水管(202)连通有储水箱(203)，并且所述储水箱(203)的内壁设有保温内胆。

3.根据权利要求2所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述储水箱(203)设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述半导体加热件(3)为半导体加热片，所述半导体加热件(3)与所述膨胀阀(4)连通的管道上设有过滤器(7)。

5.根据权利要求4所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述过滤器(7)设有投料孔，所述投料孔设有密封塞(701)。

6.根据权利要求1所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述蒸发器(5)和所述热泵(1)连通的管道上设有分离器(8)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基于半导体制热的空气能热水器，其特征在于，所述热泵(1)为半导体热泵(1)，所述热泵(1)上设有空气净化器(9)。

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