CN2658625Y

CN2658625Y - 半螺旋管夹套加热式热泵热水器

Info

Publication number: CN2658625Y
Application number: CN 200320117176
Authority: CN
Inventors: 朱冬生; 汪南
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2013-10-20

Abstract

一种半螺旋管夹套加热式热泵热水器，属于热泵热水器技术领域。本实用新型的特征在于半螺旋管夹套将半螺旋管用焊接方式缠绕在储水罐内筒外壁，呈螺旋线型布置，该结构形式消除了螺旋管与热水罐壁的接触热阻及螺旋管本身的导热热阻，传热效率将提高，不占热水罐内胆体积，加热面积大，半螺旋管夹套对内筒有很好的加强作用，增加内筒的刚度。本实用新型具有结构简单、安装方便、更节能省电、安全可靠及对环境友好等优点。适用于各种建筑用户，具有很好地推广使用价值。

Description

半螺旋管夹套加热式热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及一种热泵热水器，属于能源类供热技术领域。

背景技术

目前，居民所购买的热水器有三种类型即燃气热水器、电热水器和太阳能热水器。这三种类型的热水器各有其优缺点：(1).燃气热水器：流量大，升温快，功率大，但使用会产生一氧化碳，存在安全隐患，不安全，热利用效率极差，制热系数在0.5～0.7；(2).电热水器：全天候的，不利因素耗电量大，运行费用较高，也存在安全隐患，制热系数不会超过0.95。(3).太阳能热水器：节能、环保、安全。但在许多场合如高层住宅及城市中心地带等是无法使用的，另外，受气候条件的限制，在阴天是无法使用的。如用辅助电加热器，则会存在安全隐患，此时耗能较大。

热泵热水器是一种在国外进入市场不久的新型热水器，具有高效节能、安全对环境友好的特点。它的基本工作原理是运用工程热力学的第二定律，即通过消耗少量的电能(或热能)对压缩机内的工质作功，从空气源、水源或废热中吸取大量热量，再向水源释放。加热量为消耗的电能在加上从空气源中吸收的热量，其数量值远远大于所消耗的电能。此外，热泵热水器安装方便，地点不受限制，可同时为多个用水点提供热水，是一种值得大力发展与推广的产品，但其不利因素是目前由于部分部件是从国外进口的，成本较高，普通工薪阶层难于接受。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是采用强化传热技术，提高热泵热水器的整体性能和COP值。

本实用新型所提供的技术解决方案是：一种半螺旋管夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机5、半螺旋管夹套式冷凝器12、蒸发器9、干燥过滤器11、膨胀阀10、风扇8、控制器4、储水罐13、冷水进水管1、热水出水管3、气压平衡管6、温度传感器16组成，高温压缩机5的出气口通过高压蒸气热力循环管17与半螺旋管夹套式冷凝器12的进气口相连，冷凝器12出液口通过液体热力循环管19连接到干燥过滤器11，再经热力膨胀阀10连接到蒸发器9入口，从蒸发器9出口通过低压蒸气热力循环管18回到高温压缩机5入口，形成一闭合循环，半螺旋管22在储水罐13内，所述储水罐13有内筒15，半螺旋管夹套21将半螺旋管22缠绕在储水罐内筒15外壁。

半螺旋管夹套21是将半螺旋管22用焊接方式将半螺旋管22缠绕在储水罐内筒15外壁，焊接采用人工或专用焊接模具，半螺旋管用金属带逐段压制成半圆形，或将金属管剖开，弯成与筒体相吻合的弧段，再逐段与筒体15相连接，它的连接方式是上进下出；循环工质直接与储水罐内筒15壁面相接触，储水罐内筒15与外筒之间充填保温材料14。

制冷剂采用R134a，从高温压缩机5出来的高温气体进入半螺旋管夹套式冷凝器12放出热量变成高压液体，经膨胀阀10降压后进入蒸发器9，变成低压蒸气，回到高温压缩机5，形成一个循环。控制器4能自动实现热泵热水器的加热或停机：当储水罐内水温达到设定的温度上限时(最高设定值不超过60℃)，压缩机停机；当用户用水，或由于热损，储水罐的水温降低，低于设定的下限值时，自动开机，储水罐的水温始终保持在一定的范围之内，全天24小时都能提供热水。

本实用新型与现有的技术相比较，具有如下特点：消除螺旋管壁导热热阻和接触热阻，传热效果好，结构简单，适宜批量化生产；并且不占用罐内空间。制冷剂采用环保型产品R134a，对大气臭氧层环境的的破坏极小，消耗的是电能，不产生任何环境污染，不产生温室气体，另外热泵热水器向外界传递的是冷量，对改善城市的日趋严重的温室效应、热岛效应有着积极的作用。本实用新型的平均能效比在3.0以上，与目前市场上广泛使用的电热水器相比，节能达70％左右，能在晚上进行加热，在我国居民实施峰谷分时电价的政策下，会给居民带来更多的实惠。热泵热水器具有两层筒体，两层筒体之间采用保温材料14，具有良好的绝热性能，24小时内的热损很小。热水与电不存在直接和间接接触，不会发生任何触电事故，是一种安全型热水器。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为储水罐的局部放大图。

图中：冷水进水管1、止回阀2、热水出水管3、控制器4、高温压缩机5、气压平衡管6、温度表7、风扇8、蒸发器9、膨胀阀10、干燥过滤器11、半螺旋管夹套式冷凝器12、储水罐13、保温材料14、储水罐内筒15、温度传感器16、高压蒸气热力循环管17、低压蒸气热力循环管18、液体热力循环管19、热水器上部筒体20、半螺旋管夹套21、半螺旋管22。

具体实施方式

如图1所示的半螺旋管夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机5、半螺旋管夹套式冷凝器12、蒸发器9、干燥过滤器11、膨胀阀10、风扇8、控制器4、储水罐13、冷水进水管1、热水出水管3、气压平衡管6、温度传感器16组成，高温压缩机5的出气口通过高压蒸气热力循环管17与半螺旋管夹套式冷凝器12的进气口相连，半螺旋管夹套式冷凝器12出液口通过液体热力循环管19连接到干燥过滤器11，再经热力膨胀阀10连接到蒸发器9入口，从蒸发器9出口通过低压蒸气热力循环管18回到高温压缩机5入口，形成一闭合循环，半螺旋管22在储水罐13内；风扇8安装在蒸发器9附近；单向阀2安装在冷水进水管1上，进水管1通过储水罐13内胆与热水出水管3相连，储水罐内筒15的顶部装有温度计7和气压平衡管6，控制器4安装在热泵热水器上部筒体20侧面，与温度传感器16、高温压缩机5的电源开关及风扇8电源开关相连；储水罐内筒体15与外筒体13之间充填保温材料14；高温压缩机5、蒸发器9、风扇8、膨胀阀10及干燥过滤器11安装在上部筒体20内。

其中压缩机5是热泵热水器的“心脏”，吸进低压制冷剂蒸气，压缩并输出高温高压蒸气；蒸发器9的作用是通过吸收空气源或水源的热量，低压液体变为低压蒸气；半螺旋管夹套式冷凝器12内制冷剂是高温高压蒸气(大于热水温度的上限值60℃)冷凝放热，热量由制冷剂传给热水，半螺旋管夹套21是将半螺旋管用焊接方式缠绕在储水罐内筒15外壁，如图2所示，焊接采用人工或专用焊接模具，半螺旋管用金属带逐段压制成半圆形，或将金属管剖开，弯成与筒体相吻合的弧段，再逐段与内筒15相连接，呈螺旋线型布置，该结构形式消除了螺旋管与热水罐壁的接触热阻及螺旋管本身的导热热阻，传热效率将提高，不占热水罐内胆体积，加热面积大，半螺旋管夹套21对内筒15有很好的加强作用，增加内筒15的刚度，此结构的关键是半螺旋管的焊接技术，通过模具组装，可进行大批量生产，降低成本。膨胀阀10可对高温液态制冷剂进行节流降压，也能调节循环流量，使进入压缩机5的制冷剂蒸气具有一定的过热度，保证压缩机5的正常工作。干燥过滤器11安装在膨胀阀之前，能够防止水分、灰尘等进入膨胀阀10造成堵塞。

该半螺旋管夹套加热式热泵热水器可分为制冷剂循环系统、热水系统、空气系统和控制系统四部分。

制冷剂的循环工作过程如下：制冷剂蒸气进入到压缩机5后，被压缩成高温高压蒸气，进入到半螺旋管冷凝器12，将热量传递给储水罐13里的水，使水升温，冷凝器12内的高温工质蒸气变成高温液体，经膨胀阀10节流后成为低压液体，进入到蒸发器9，吸收空气中的热量，低压流体变成低压蒸气，再进入到压缩机5，完成一个循环。

热水系统的工作过程如下：城市管网的自来水通过进水管1进入储水罐13内部，吸收半螺旋管冷凝器12的热量，水升温，达到设定稳定后，水加热停止，用户用水时，水从出水管3流出，通过出水管3可同时向几个供水点提供热水。在进水管上安装止回阀2，防止城市管网水压降低时，储水罐13内已加热的水倒流回城市管网，造成用户的损失。

空气系统的工作过程如下：热泵热水器的上部筒体20(材料为不锈钢)表面两侧钻大量小孔，在风扇8推动作用下，筒体20内空气流动，蒸发器9从空气中吸收热量。

控制系统的工作过程如下：安装在热水器上的温度传感器16将热电势信号输入控制器4，当热水水温达到设定值时，控制器4发出信号给执行器件即压缩机5电源开关和风扇8的电源开关，电源关闭，压缩机5和风扇8停止工作；当水温低于设定的下限值时，控制器4向压缩机5和风扇8电源开关发出信号，压缩机5和风扇8开始工作，对水开始加热。

本实用新型的使用不受天气的限制，可安装在室外、阳台、车库、阁楼间、屋顶及储物室等方便的地方。适用于别墅、一般住户、发廊、沐足、小型餐厅及快餐厅等场合。

Claims

1、一种半螺旋管夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机(5)、半螺旋管夹套式冷凝器(12)、蒸发器(9)、干燥过滤器(11)、膨胀阀(10)、风扇(8)、控制器(4)、储水罐(13)、冷水进水管(1)、热水出水管(3)、气压平衡管(6)、温度传感器(16)组成，高温压缩机(5)的出气口通过高压蒸气热力循环管(17)与半螺旋管夹套式冷凝器(12)的进气口相连，冷凝器(12)出液口通过液体热力循环管(19)连接到干燥过滤器(11)，再经热力膨胀阀(10)连接到蒸发器(9)入口，从蒸发器9出口通过低压蒸气热力循环管(18)回到高温压缩机(5)入口，形成一闭合循环，半螺旋管(22)在储水罐(13)内，其特征在于所述储水罐(13)有内筒(15)，半螺旋管夹套(21)将半螺旋管(22)缠绕在储水罐内筒(15)外壁。

2、根据权利要求1所述的半螺旋管夹套加热式热泵热水器，其特征在于所述半螺旋管夹套(21)通过焊接将半螺旋管(22)缠绕在储水罐内筒(15)外壁。

3、根据权利要求1所述的半螺旋管夹套加热式热泵热水器，其特征在于所述半螺旋管夹套(21)的连接方式是上进下出。

4、根据权利要求1所述的半螺旋管夹套加热式热泵热水器，其特征在于循环工质直接与储水罐内筒(15)壁面相接触。

5、根据权利要求1所述的半螺旋管夹套加热式热泵热水器，其特征在于储水罐内筒(15)与外筒之间充填保温材料(14)。