DE112013000851T5

DE112013000851T5 - Tankless water heater

Info

Publication number: DE112013000851T5
Application number: DE112013000851.3T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: AU2013350340B2; DE112013000851B4; AU2013350340A1; US20150345829A1; JP2015505948A; CN103900251A; WO2014101396A1; CN103900251B; JP5782572B2

Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen wärmepumpenbeheizten tanklosen Warmwasserbereiter bereitzustellen, aufweisend eine Steuereinrichtung, einen Wasserweg und einen Wärmepumpenkreislauf; wobei der Wasserweg in der Wasserströmungsrichtung nacheinander Folgendes aufweist: einen Einlass, einen Erwärmungsteil und einen Auslass; wobei der Wärmepumpenkreislauf nacheinander Folgendes aufweist: einen Kompressor, einen Verdampfer, einen Kondensator und eine Drosselvorrichtung, wobei der Kompressor in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung steht, der Kondensator einen Erwärmungskondensator und einen Druckentlastungskondensator aufweist und der Erwärmungskondensator in Wärmeleitkontakt mit dem Erwärmungsteil im Wasserweg steht und in Reihe mit dem Druckentlastungskondensator im Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist, wobei außerdem ein Erwärmungskondensatorventil in der Abzweigung, in dem der Erwärmungskondensator angeordnet ist, und ein Druckentlastungskondensatorventil in derjenigen Abzweigung angeordnet ist, in der der Druckentlastungskondensator angeordnet ist, vorgesehen sind, und das Erwärmungskondensatorventil und das Druckentlastungskondensatorventil in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung stehen.The object of the present invention is to provide a heat pump-heated tankless water heater, comprising a control device, a waterway and a heat pump cycle; wherein the waterway in the water flow direction successively comprises: an inlet, a heating part and an outlet; wherein the heat pump cycle comprises, in sequence, a compressor, an evaporator, a condenser, and a throttle device, the compressor being in control communication with the controller, the condenser having a heating condenser and a pressure relief condenser, and the heating condenser being in heat conduction contact with the heating part in the waterway; In addition, a heating condenser valve is disposed in the branch in which the heating condenser is arranged, and a pressure relief condenser valve is provided in the branch in which the pressure relief condenser is disposed, and the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are arranged in the heat pump cycle Control connection with the controller stand.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen tanklosen Warmwasserbereiter, und insbesondere einen mittels Wärmepumpe erwärmten Warmwasserbereiter.The present invention relates to a tankless water heater, and more particularly to a water heater heated by a heat pump.

Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art

Gewöhnlich wird ein tankloser Warmwasserbereiter auch als Sofort- oder Schnellwarmwasserbereiter bezeichnet und ist durch Folgendes gekennzeichnet: kaltes Wasser tritt ein und warmes Wasser tritt aus, wobei, solange das Auslassventil geöffnet ist, warmes Wasser innerhalb einer kurzen Zeit kontinuierlich bereitgestellt werden kann, und wenn kein Bedarf an warmem Wasser besteht, das Auslassventil geschlossen wird, um den Wasserweg zu verschließen, wobei die Erwärmung innerhalb einer kurzen Zeit unterbrochen wird. Derzeit werden die meisten tanklosen Warmwasserbereiter elektrisch erwärmt und mit Gas beheizt.Usually, a tankless water heater is also referred to as an instant or instantaneous water heater and is characterized by the following: cold water enters and warm water comes out, and as long as the outlet valve is open, warm water can be continuously provided within a short time, and if no There is a need for warm water, the outlet valve is closed to close the waterway, the heating being interrupted within a short time. Currently, most tankless water heaters are electrically heated and heated by gas.

Das Grundprinzip eines elektrisch erwärmten tanklosen Warmwasserbereiter besteht darin, eine elektrische Erwärmungseinrichtung mit hoher Leistung zu benutzen, um das kalte Wasser, das durch den Erwärmungsbereich fließt, rasch auf eine im Voraus festgelegte Nutzungstemperatur zu erwärmen und so das Ziel „kaltes Wasser hinein und warmes Wasser heraus” zu erfüllen. Ohne die Wasserspeichervorrichtung bei einem Wärmespeicher-Warmwasserbereiter (eine Wasserspeichervorrichtung von elektrischen Haushaltswarmwasserbereitern fasst allgemein mehrere Dutzend Liter Wasser) ist der Warmwasserbereiter klein und leicht zu installieren. Da ferner das Wasser in der Speichervorrichtung nicht auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden muss, unterliegt der Wasserverbrauch nicht der Wasseraufnahmekapazität, und die Temperatur und das Wasser sind dem Bedarf entsprechend verfügbar. Der vorliegende Warmwasserbereiter ist wesentlich praktischer als ein Wärmespeicher-Warmwasserbereiter, und aufgrund der beliebigen Verfügbarkeit ist es nicht notwendig, das gespeicherte Wasser zu erwärmen und auf der Temperatur zu halten, was Energie spart und daher sparsamer und umweltfreundlicher ist.The basic principle of an electrically heated tankless water heater is to use a high power electric heater to quickly heat the cold water flowing through the heating area to a pre-determined use temperature, and thus the target of cold water and warm water out ". Without the water storage device on a heat storage water heater (a water storage device of household electric water heaters generally holds several tens of liters of water), the water heater is small and easy to install. Further, since the water in the storage device does not have to be heated to a certain temperature, the water consumption is not subject to the water absorption capacity, and the temperature and the water are available as needed. The present water heater is much more practical than a heat storage water heater, and because of its availability it is not necessary to heat and maintain the stored water at the temperature, which saves energy and is therefore more economical and environmentally friendly.

Da aber elektrisch erwärmte tanklose Warmwasserbereiter eine hohe Leistung benötigen, erfüllen sie bei einigen Schaltkreisumgebungen nicht die Installationsanforderungen, und hinsichtlich der elektrischen Erwärmung ist auch der Wärmeumsetzungsgrad nicht zufriedenstellend.However, since electrically heated tankless water heaters require high power, in some circuit environments, they do not meet the installation requirements, and in terms of electric heating, the degree of heat conversion is also unsatisfactory.

Gasbeheizte tanklose Warmwasserbereiter werden ebenfalls häufig benutzt, aber die entsprechend verwendeten Brenngase (Erdgas, Flüssiggas oder Wassergas usw.) sind keine erneuerbaren Energien und verursachen die Verschwendung wertvoller Ressourcen. Aufgrund unzureichender Verbrennung und anderer Ursachen birgt diese Art von Warmwasserbereiter außerdem die Gefahr von CO-Vergiftungen.Gas-fired tankless water heaters are also commonly used, but the fuel gases used (natural gas, LPG or water gas, etc.) are not renewable and cause a waste of valuable resources. Due to insufficient combustion and other causes, this type of water heater also carries the risk of CO poisoning.

Luftenergie-Warmwasserbereiter, die auch als Wärmepumpen-Warmwasserbereiter mit Luftgewinnung bezeichnet werden, sind eine in letzter Zeit stark zunehmende Art von Warmwasserbereiter und beruhen auf dem Prinzip, dass Niedrigtemperatur-Wärmeenergie aus der Luft vom Kältemittel in der Wärmepumpe des Warmwasserbereiters aufgenommen und nach einer Verdichtung durch den Kompressor in Hochtemperatur-Wärmeenergie übertragen wird, um das Wasser zu erwärmen. Aufgrund des Erwärmungsverfahrens der Wärmeübertragung mittels Wärmepumpe zeichnet sich dieser Warmwasserbereiter durch eine hohe Effizienz und hohe Energieeinsparung aus. Es wird berichtet, dass die Energieeinsparung das 4-fache gegenüber einem elektrischen Warmwasserbereiter und das 3-fache gegenüber einem gasbeheizten Warmwasserbereiter beträgt.Air-energy water heaters, also referred to as air-cooled heat pump water heaters, are a recently increasing type of water heater based on the principle that low-temperature heat energy from the air is taken up by the refrigerant in the heat pump of the water heater and after compression is transferred by the compressor in high temperature heat energy to heat the water. Due to the heating method of heat transfer by heat pump, this water heater is characterized by high efficiency and high energy savings. It is reported that the energy saving is four times that of an electric water heater and three times that of a gas-fired water heater.

Das Wärmepumpenerwärmungssystem mit Luftgewinnung in Anwendung auf Luftenergie-Warmwasserbereiter des Stands der Technik besteht allgemein aus drei Teilen, nämlich der Hauptmaschine, dem Wassertank und dem Erwärmungssystem; für einen Haushaltswassertank nehmen dabei Wassertanks mit einer allgemeinen Kapazität von 150 bis 320 l bei der Installation erstens viel Raum in einem Gebäude ein, und selbst wenn sie außerhalb der Wand an einem Gestell angebracht werden, ist der Installationsprozess aufgrund des Eigengewichts des Tanks und des darin befindlichen Wassers riskant; zweitens können, was das Material und die Technik der Tankauskleidung betrifft, sei diese Edelstahl oder Email, aufgrund von Mängeln in der Herstellungstechnik Austritte nicht vermieden werden; drittens ist der Wärmetauscher im Tank allgemein aus Kupferleitungen oder Edelstahlleitungen hergestellt, was in Regionen mit schlechterer Wasserqualität korridieren und löchrig werden kann, was zu einem Austreten von Kältemittel führt, das für das Gerät fatal wäre; viertens müssen die Hauptmaschine und der Wassertank mit verbindungsleitungen miteinander verbunden werden, so dass sich menschlich verursachte Kältemittelaustritte bei der Installation nur schwer vermeiden lassen; fünftens ist aufgrund der Eigenschaften der Wärmepumpe des Wasserspeichertyps eine lange Zeit zum Aufwärmen des Wassers auf eine höhere Temperatur erforderlich, wodurch ein akuter Bedarf an Wasser nicht befriedigt werden kann, wobei die Wassertemperatur darüber hinaus später stark schwankt, was den Komfort des Wassernutzers beeinträchtigen kann; da außerdem die Höhe der Kondensationstemperatur den Energieverbrauch des Geräts bestimmt, kann der langfristige Betrieb bei hoher Kondensationstemperatur und hohem Druck einer traditionellen Einheit mit Wassertank eine starke Belastung für die Lebensdauer des Kompressor darstellen; sechstens, ist es im Falle eines Wassertanks des Wasserspeichertyps allgemein erforderlich, das Wasser zum Gebrauch zu mischen, was mehrere Probleme verursachen kann: 1) die Nutzungsrate des warmen Wassers im Wassertank ist gering; 2) während des Warmhaltens fällt die Wassertemperatur im Wassertank unvermeidlich ab, was den Energieverbrauch erhöhen kann; 3) wenn ein Wasserventil im Haus des Benutzers installiert wird, ist es unbedingt notwendig auch ein Wassermischventil anzubringen, das die Materialkosten erhöhen kann; siebtens muss im Allgemeinen für den Fall, dass die Wärme für das Erwärmungssystem vom Wassertank stammt, eine Wärmetauscherspule installiert werden, um einen geschlossenen Kreislauf mit einer Bodenheizspule oder einem Heizkörper und einer Wasserkreislaufpumpe zu bilden, was die technische Schwierigkeit der Tankherstellung erhöht und Platz im Wassertank einnimmt.The air heat recovery heat pump application system of the prior art air-driven water heater generally consists of three parts, the main engine, the water tank and the heating system; For a domestic water tank, water tanks with a general capacity of 150 to 320 liters firstly occupy a lot of space in a building during installation, and even if they are mounted on a rack outside the wall, the installation process is due to the tank's own weight and therein water risky; secondly, as regards the material and technique of the tank lining, this stainless steel or enamel can not be avoided due to deficiencies in the production technology outlets; third, the heat exchanger in the tank is generally made of copper or stainless steel tubing, which can corrode and become leaky in regions of poorer water quality, resulting in leakage of refrigerant that would be fatal to the apparatus; Fourthly, the main machine and the water tank must be connected to each other with connecting pipes, so that human-caused refrigerant spills are difficult to avoid during installation; fifth, due to the characteristics of the water storage type heat pump, a long time is required to warm the water to a higher temperature, whereby an acute need for water can not be satisfied, and the water temperature also fluctuates greatly later, which may affect the comfort of the water user; there as well the height of the condensation temperature determines the energy consumption of the unit, the long-term operation at high condensation temperature and high pressure of a traditional unit with water tank can be a heavy burden on the life of the compressor; sixth, in the case of a water tank type water tank, it is generally necessary to mix the water for use, which may cause several problems: 1) the utilization rate of the warm water in the water tank is low; 2) while keeping warm, the water temperature in the water tank inevitably drops, which can increase the energy consumption; 3) if a water valve is installed in the user's house, it is essential to install a water mixing valve, which can increase the material costs; Seventh, in general, in case the heat for the heating system comes from the water tank, a heat exchange coil must be installed to form a closed circuit with a bottom heating coil or a radiator and a water circulation pump, which increases the technical difficulty of tank production and space in the water tank occupies.

Somit weisen die verschiedenen Lösungen für Warmwasserbereiter der Branchen jeweils unüberwindliche grundlegende Nachteile auf.Thus, the various solutions for water heaters industry each have insurmountable fundamental disadvantages.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen wärmepumpenerwärmten tanklosen Warmwasserbereiter bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a heat pump-heated tankless water heater.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung einen tanklosen Warmwasserbereiter bereit, der eine Steuereinrichtung, einen Wasserweg und einen Wärmepumpenkreislauf aufweist.To achieve this object, the present invention provides a tankless water heater having a controller, a waterway and a heat pump cycle.

In der Wasserströmungsrichtung weist der Wasserweg nacheinander Folgendes auf: einen Einlass, einen Erwärmungsteil und einen Auslass;
der Wärmepumpenkreislauf weist nacheinander Folgendes auf: einen Kompressor, einen Verdampfer, einen Kondensator und eine Drosselvorrichtung, wobei der Kompressor in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung steht und der Kondensator einen Erwärmungskondensator und einen Druckentlastungskondensator aufweist, wobei der Erwärmungskondensator in Wärmeleitkontakt mit dem Erwärmungsteil im Wasserweg steht und in Reihe mit dem Druckentlastungskondensator im Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist, wobei außerdem ein Erwärmungskondensatorventil in der Abzweigung, in dem der Erwärmungskondensator angeordnet ist, und ein Druckentlastungskondensatorventil in derjenigen Abzweigung, in der der Druckentlastungskondensator angeordnet ist, vorgesehen sind, wobei das Erwärmungskondensatorventil und das Druckentlastungskondensatorventil in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung stehen.In the water flow direction, the water path successively includes: an inlet, a heating part, and an outlet;
the heat pump cycle comprises in sequence: a compressor, an evaporator, a condenser, and a throttle device, the compressor being in control communication with the controller, the condenser having a heating condenser and a pressure relief condenser, the heating condenser being in thermal communication with the heating part in the waterway; In addition, a heating condenser valve is provided in the branch where the heating condenser is disposed, and a pressure relief condenser valve is provided in the branch where the pressure relieving condenser is disposed, the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve being in control communication with the pressure reducing condenser in the heat pump cycle stand with the controller.

Die Steuereinrichtung dient zum Starten und Anhalten des Kompressors, des Erwärmungskondensatorventils und des Druckentlastungskondensatorventil, und hält insbesondere, wenn der Warmwasserbereiter warmes Wasser bereitstellt, das Erwärmungskondensatorventil offen; sie beurteilt, ob die Kompressorlaufzeit über einer im Voraus festgelegten Zeit liegt, wenn der Kompressor geschlossen werden muss, und wenn sie über der im Voraus festgelegten Zeit liegt, schließt sie den Kompressor; aber wenn nicht, schließt sie das Erwärmungskondensatorventil und öffnet das Druckentlastungskondensatorventil, damit der Kompressor bis zu der im Voraus festgelegten Zeit laufen kann.The controller is for starting and stopping the compressor, the warming condenser valve, and the pressure relief condenser valve, and in particular, when the water heater is providing warm water, keeps the warming condenser valve open; it judges whether the compressor running time is above a predetermined time when the compressor needs to be closed, and if it is above the predetermined time, it closes the compressor; but if not, it closes the warming condenser valve and opens the pressure relief condenser valve so that the compressor can run up to the preset time.

Dabei weist der tanklose Warmwasserbereiter ein Gebläse auf, und der Verdampfer und der Druckentlastungskondensator sind in demselben Luftkanal angeordnet, der von dem Gebläse gebildet wird.In this case, the tankless water heater on a blower, and the evaporator and the pressure relief condenser are arranged in the same air passage, which is formed by the blower.

Dabei stehen der Verdampfer und der Druckentlastungskondensator über einen Kühler in Wärmeleitverbindung. Beispielsweise stehen der Verdampfer und der Druckentlastungskondensator über eine Kupferrohrlamelle in vollständig aufgeweiteter Verbindung.The evaporator and the pressure relief condenser are connected via a cooler in Wärmeleitverbindung. For example, the evaporator and the pressure relief condenser are in a fully expanded connection via a copper tube lamella.

Dabei weist der tanklose Warmwasserbereiter ferner einen Auslaufwassertemperatursensor auf, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist und zum Messen der Auslauftemperatur des Wassers im Wasserweg dient.In this case, the tankless water heater also has an outlet water temperature sensor which is connected to the control device and serves to measure the outlet temperature of the water in the waterway.

Die Steuereinrichtung dient dazu, das Druckentlastungskondensatorventil zu öffnen, wenn der Warmwasserbereiter warmes Wasser bereitstellt und die Auslauftemperatur, die von dem Auslaufwassertemperatursensor gemessen wird, höher als eine im Voraus eingestellte Druckentlastungstemperatur ist.The controller serves to open the pressure relief condenser valve when the water heater provides warm water and the outlet temperature measured by the outlet water temperature sensor is higher than a preset pressure relief temperature.

Dabei sind das Erwärmungskondensatorventil und das Druckentlastungskondensatorventil Magnetventile.Herein, the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are solenoid valves.

Als alternative Lösung deckt zum Beurteilen der Kompressorlaufzeit in einigen Fällen der Vergleich der im Voraus festgelegten Zeit den Eigenwert ab; mit anderen Worten, wenn die kontinuierliche Kompressorlaufzeit gleich dem im Voraus festgelegten Wert oder höher ist, wird der Kompressor geschlossen; wenn, nicht, wird das Erwärmungskondensatorventil geschlossen und das Druckentlastungskondensatorventil geöffnet, damit der Kompressor bis zu der im Voraus festgelegten Zeit laufen kann.As an alternative solution, in some cases, the comparison of the pre-determined time covers the eigenvalue for judging the compressor running time; in other words, when the continuous compressor running time is equal to the preset value or higher, the compressor is closed; if not, the heating condenser valve is closed and the pressure relief condenser valve is opened to allow the compressor to run until the predetermined time.

Anders als bei Wärmespeicher-Wärmepumpenwarmwasserbereitern, die meistens statisch erwärmend sind und während der meisten Zeit des Wärmepumpensystems Betriebs eine hohe Kondensationstemperatur (oder einen hohen Kondensationsdruck) verursachen, nutzt der tanklose Warmwasserbereiter der vorliegenden Erfindung eine dynamische Erwärmung, wobei die Kondensationsttemperatur (oder der Kondensationsdruck) während des Betriebs relativ gering ist, so dass wiederum die Wärmepumpeneffizienz höher ist, wodurch kaum ein beeinträchtigender Betrieb des Wärmepumpensystems vorliegt und der Kompressor eine längere Lebensdauer aufweist. Unlike heat storage heat pump water heaters, which are mostly static heated and cause high condensation temperature (or high condensing pressure) during most of the heat pump system operation, the tankless water heater of the present invention utilizes dynamic heating where the condensation temperature (or condensation pressure) during operation is relatively low, so that in turn the heat pump efficiency is higher, which is hardly an impairing operation of the heat pump system and the compressor has a longer life.

Wenn der Kompressor startet, kann der größte Teil des Kälteöls im Kompressor zusammen mit dem Kältemittel aus dem Kompressor abgegeben werden, doch im Falle einer Abschaltung zu einem Zeitpunkt, wenn das Kühlsystem noch nicht mehrere Betriebszyklen durchlaufen hat, bleibt das Kälteöl in der Systemleitung und im Kondensator und Verdampfer zurück. Wenn der Kompressor nun das nächste Mal gestartet wird, ist deshalb weniger Öl im Kompressor vorhanden, was die Schmierwirkung des Kompressors reduzieren und so die Lebensdauer des Kompressor verkürzen kann, falls der Kompressor häufig in einem solchen Zustand gestartet wird.When the compressor starts, most of the refrigerant oil in the compressor can be discharged from the compressor along with the refrigerant, but in the event of shutdown at a time when the refrigeration system has not been through multiple cycles of operation, the refrigerant oil remains in the system line and in the system Condenser and evaporator back. Therefore, when the compressor is next started, there is less oil in the compressor, which can reduce the lubricating effect of the compressor, and thus shorten the life of the compressor if the compressor is frequently started in such a state.

Wenn der Kompressor startet, kann der größte Teil des Kälteöls im Kompressor zusammen mit dem Kältemittel aus dem Kompressor abgegeben werden, doch im Falle einer Abschaltung zu einem Zeitpunkt, wenn das Kühlsystem noch nicht mehrere Betriebszyklen durchlaufen hat, bleibt das Kälteöl in der Systemleitung und im Kondensator und Verdampfer zurück. Wenn der Kompressor nun das nächste Mal gestartet wird, ist deshalb weniger Öl im Kompressor vorhanden, was die Schmierwirkung des Kompressors reduzieren und so die Lebensdauer des Kompressor verkürzen kann, falls der Kompressor häufig in einem solchen Zustand gestartet wird. Um das durch eine kurze Betriebszeit verursachte Ölrückführungsproblem zu lösen, wird die Betriebszeit des Geräts mithilfe einer Druckentlastungskondensatorabzweigung verlängert, um eine Ölrückführung zu erreichen.When the compressor starts, most of the refrigerant oil in the compressor can be discharged from the compressor along with the refrigerant, but in the event of shutdown at a time when the refrigeration system has not been through multiple cycles of operation, the refrigerant oil remains in the system line and in the system Condenser and evaporator back. Therefore, when the compressor is next started, there is less oil in the compressor, which can reduce the lubricating effect of the compressor, and thus shorten the life of the compressor if the compressor is frequently started in such a state. In order to solve the oil recirculation problem caused by a short operating time, the operation time of the apparatus is prolonged by means of a pressure relief condenser branch to achieve oil return.

Die Steuerverbindung der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verbindungsbeziehung zwischen der Steuereinrichtung und den gesteuerten Komponenten derart, dass das Steuersignal von der Steuereinrichtung bewirken kann, dass die gesteuerte Komponente den dem Steuersignal entsprechenden Vorgang vollziehen kann. Die mechanische oder elektrische Verbindung kann direkt oder indirekt sein; so kann etwa die Steuereinrichtung elektrische Signale zum Steuern des Öffnens und Schließens des Magnetventils direkt senden, doch die Steuereinrichtung kann auch die Luftpumpe durch erste elektrische Signale steuern, woraufhin die Luftpumpe das Öffnen und Schließen des Pneumatikventils mittels Luftdruck steuert.The control connection of the present invention relates to a connection relationship between the control device and the controlled components such that the control signal from the control device can cause the controlled component to perform the operation corresponding to the control signal. The mechanical or electrical connection can be direct or indirect; For example, the controller may directly send electrical signals to control the opening and closing of the solenoid valve, but the controller may also control the air pump by first electrical signals, whereupon the air pump controls the opening and closing of the pneumatic valve by air pressure.

Wenn Warmwasserbereiter im Gebrauch sind, liegen häufig Probleme des Öffnens und Schließens des Wasserwegs und des häufigen Umschaltens des Wasserdurchlaufzustands vor. Anders als der Wärmespeicher-Warmwasserbereiter weist der tanklose Warmwasserbereiter keine Wasserspeichervorrichtung mit hoher Kapazität auf, weshalb die Erwärmungsvorrichtung normalerweise häufig gestartet und angehalteen werden muss, während bei dem Luftenergie-Warmwasserbereiter, dessen Wärmequelle aus der Wärmepumpenzirkulation stammt, das Kältefluid im Wärmepumpenkreislauf nach dem Abschalten eine bestimmte Zeit zum Erreichen eines Druckausgleichs benötigt, und wenn der Druck des Kältefluids im Kreislauf nicht ausgeglichen wird, der Kompressorstartbefehl gesendet wird, was zwei Konsequenzen nach sich ziehen kann: 1) der Kompressor kann nicht rechtzeitig gestartet werden, so dass es vorkommen kann, dass die Heizkapazität des gesamten Geräts verzögert wird und die Wassertemperatur den im Voraus festgelegten Wert nicht erreichen kann; 2) der Kompressor kann gestartet werden, aber da kein vollständiger Ausgleich zwischen hohem und niedrigem Druck im Kompressor stattgefunden hat, verringert sich die Lebensdauer des Kompressors. Bei dem tanklosen Warmwasserbereiter der vorliegenden Erfindung sind ein Erwärmungskondensator und ein Druckentlastungskondensator, an denen jeweils Ventile vorgesehen sind, um den Verbindungszustand der zwei Abzweigungen zu steuern, am Kondensatorteil des Wärmepumpenkreislaufs in Reihe angeordnet. Wenn der Warmwasserbereiter warmes Wasser normal zuführt, wird der Kreislauf mit dem Erwärmungskondensator geöffnet, um Kältemittel von hoher Temperatur und unter hohem Druck zu kondensieren und so den Wasserwegerwärmungsteil zu erwärmen. Wenn die kontinuierliche Kompressorbetriebsdauer unzureichend ist und kein warmes Wasser benötigt wird, wird der Kreislauf mit dem Erwärmungskondensator geschlossen, damit das Erwärmen des Wasserwegerwärmungsteils durch den Erwärmungskondensator unterbrochen wird, während der Druckentlastungskondensator geöffnet wird, um die Wärmepumpezirkulation bis zu der im Voraus festgelegten Zeit fortsetzen zu können, was Schäden am Gerät im Zusammenhang mit einem Kompressor-Nothalt vermeidet.When water heaters are in use, there are often problems of opening and closing the waterway and frequent switching of the water flow condition. Unlike the heat storage water heater, the tankless water heater does not have a high-capacity water storage device, and therefore the heating device normally needs to be frequently started and stopped, while in the air energy water heater whose heat source is from the heat pump circulation, the refrigerant fluid in the heat pump cycle after shut-down takes some time to reach pressure equalization, and if the pressure of the refrigerant in the circuit is not balanced, the compressor start command is sent, which can have two consequences: 1) the compressor can not be started in time, so that it may happen the heating capacity of the entire appliance is delayed and the water temperature can not reach the preset value; 2) The compressor can be started, but since there is no complete balance between high and low pressure in the compressor, the life of the compressor is reduced. In the tankless water heater of the present invention, a heating condenser and a pressure relief condenser, on each of which valves are provided to control the connection state of the two branches, are arranged in series on the condenser part of the heat pump cycle. When the water heater normally supplies hot water, the cycle with the heating condenser is opened to condense high-temperature and high-pressure refrigerant, thereby heating the water-path heating part. When the continuous compressor operation time is insufficient and hot water is not needed, the cycle with the heating condenser is closed to interrupt the heating of the waterway heating member by the heating condenser while the pressure-relieving condenser is opened to continue the heat pump circulation until the predetermined time can prevent damage to the device in connection with a compressor emergency stop.

KURZE BESCHREIBUNG DER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE VIEWS OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Ansicht des Strukturmoduls der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 10 is a schematic view of the structural module of the embodiment according to the present invention;

2 ist eine schematische Ansicht der Struktur der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 Fig. 12 is a schematic view of the structure of the embodiment according to the present invention;

3 ist eine schematische Ansicht der Struktur des Verdampfers und des Druckentlastungskondensator, die über einen Kühler verbunden sind, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 FIG. 12 is a schematic view of the structure of the evaporator and the pressure-relief condenser connected via a radiator according to the embodiment of the present invention. FIG.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN WICHTIGER BAUTEILEBRIEF DESCRIPTION OF THE REFERENCE SIGNS OF IMPORTANT COMPONENTS

6 , Water inlet; 3 , Heating part; 5 , water outlet; 1 , Compressor; 7 , Throttling device; 18 , Evaporator; 181 , Evaporator connection; 182 , Evaporator connection; 4 , Heating capacitor; 19 , Pressure relief condenser; 191 , Pressure relief capacitor terminal; 192 , Pressure relief capacitor terminal; 2 , Heating condenser valve; 14 , Pressure relief valve capacitor; 204 , Inlet valve; 203 , exhaust valve; 201 , Shower; 202 , Bathtub; 10 , Filter; 11 , Expansion valve; 17 , Pressure relief hair tube; 9 , Gas-liquid separator; 15 , Engine; 16 , Fan blades; 30 , slats; 40 , Tube from the heating condenser; 50 , Kitchen sink.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zur deutlicheren Beschreibung des technischen Inhalts, struktureller Merkmale und Realisierungszwecke und -wirkungen soll anhand der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden.For a clearer description of the technical content, structural features and realization purposes and effects, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments with reference to the drawings.

Wie in 1 und 2 gezeigt, stellt die Ausführungsform einen tanklosen Warmwasserbereiter mit einer Steuereinrichtung, einem Wasserweg und einem Wärmepumpenkreislauf bereit.As in 1 and 2 As shown, the embodiment provides a tankless water heater with a controller, a waterway, and a heat pump cycle.

In der Wasserströmungsrichtung weist der Wasserweg nacheinander Folgendes auf: einen Einlass 6, einen Erwärmungsteil 3 und einen Auslass 5;
der Wärmepumpenkreislauf weist nacheinander Folgendes auf: einen Kompressor 1, einen Verdampfer 18, einen Kondensator und eine Drosselvorrichtung 7, wobei der Kompressor in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung steht und der Kondensator einen Erwärmungskondensator 4 und einen Druckentlastungskondensator 19 aufweist, wobei der Erwärmungskondensator 4 in Wärmeleitkontakt mit dem Erwärmungsteil im Wasserweg steht und in Reihe mit dem Druckentlastungskondensator 19 im Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist, wobei außerdem ein Erwärmungskondensatorventil 2 in der Abzweigung, in der der Erwärmungskondensator 14 angeordnet ist, und ein Druckentlastungskondensatorventil 14 in derjenigen Abzweigung, in der der Druckentlastungskondensator angeordnet ist, vorgesehen sind, und das Erwärmungskondensatorventil 2 und das Druckentlastungskondensatorventil 14 stehen in Steuerverbindung mit der Steuereinrichtung;
im Wärmeleitkontakt mit dem Erwärmungsteil kann der Erwärmungskondensator im Erwärmungsteil angeordnet sein, um über eine Wärmeleitung Wärme mit dem Wasser im Erwärmungsteil auszutauschen; oder er kann am Erwärmungsteilleitung oder der Außenwand der Kapazität angebracht sein, um Wärme mit der Wärmeleitung der Außenwand auszutauschen, abhängig von der Rohrleitung. Es ist entweder ein Wärmetauscher des Plattentyps oder des Spiraltyps möglich.In the water flow direction, the water path successively includes an inlet 6 , a heating part 3 and an outlet 5 ;
the heat pump cycle has in sequence: a compressor 1 , an evaporator 18 , a condenser and a throttle device 7 wherein the compressor is in control communication with the controller and the condenser is a heating condenser 4 and a pressure relief condenser 19 wherein the heating capacitor 4 is in Wärmeleitkontakt with the heating part in the waterway and in series with the pressure relief condenser 19 is arranged in the heat pump cycle, wherein also a heating condenser valve 2 in the branch where the heating condenser 14 is arranged, and a pressure relief condenser valve 14 in the branch, in which the pressure relief condenser is arranged, are provided, and the heating condenser valve 2 and the pressure relief condenser valve 14 are in control connection with the control device;
in Wärmeleitkontakt with the heating part of the heating condenser can be arranged in the heating part to exchange heat via a heat conduction with the water in the heating part; or it may be attached to the heating pipe or the outer wall of the capacity to exchange heat with the heat conduction of the outer wall, depending on the piping. Either a plate type or spiral type heat exchanger is possible.

In der Ausführungsform aus 2 ist der Wassereinlass 6 des Wasserwegs mit dem Einlassventil 204 verbunden, und der Wasserauslass ist mit dem Auslassventil 203 verbunden, wobei das Auslassventil mit externen Wassernutzungsbauteilen wie etwa der Brause 201 und der Badewanne 202 verbunden sein kann.In the embodiment of 2 is the water inlet 6 the waterway with the inlet valve 204 connected, and the water outlet is with the exhaust valve 203 connected to the exhaust valve with external water-use components such as the shower 201 and the bathtub 202 can be connected.

Der Wärmepumpenkreislauf beginnt beim Kompressor und teilt sich in zwei parallele Kondensatorabzweigungen: die Abzweigung mit dem Erwärmungskondensator und die Abzweigung mit dem Druckentlastungskondensator.The heat pump cycle begins at the compressor and divides into two parallel condenser branches: the branch with the heating condenser and the branch with the pressure relief condenser.

Genauer weist die Abzweigung mit dem Erwärmungskondensator nacheinander das Erwärmungskondensatorventil 2, den Erwärmungskondensator 4, den Filter 10 und das Expansionsventil 11 auf.More specifically, the branch with the heating condenser successively has the heating condenser valve 2 , the heating condenser 4 , the filter 10 and the expansion valve 11 on.

Die Abzweigung mit dem Druckentlastungskondensator weist nacheinander das Druckentlastungskondensatorventil 14, den Druckentlastungskondensator 19 und das Druckentlastungshaarrohr 17 auf;
wenn sich die zwei Abzweigungen miteinander vereinen, sind sie über den Gas-Flüssigkeit-Abscheider 9 mit dem Verdampfer 18 und dann mit dem Kompressor 1 verbunden.The branch with the pressure relief condenser sequentially includes the pressure relief condenser valve 14 , the pressure relief condenser 19 and the pressure relief hair tube 17 on;
when the two branches unite, they are above the gas-liquid separator 9 with the evaporator 18 and then with the compressor 1 connected.

Die Drosselvorrichtung 7 der genannten Ausführungsform weist das Expansionsventil 11 und das Druckentlastungshaarrohr 17 auf.The throttle device 7 said embodiment has the expansion valve 11 and the pressure relief hair tube 17 on.

Die Steuereinrichtung dient zum Steuern des Startens und Anhaltens des Kompressors, des Erwärmungskondensatorventils und des Druckentlastungskondensatorventil, und hält insbesondere das Erwärmungskondensatorventil offen, wenn der Warmwasserbereiter warmes Wasser bereitstellt,; sie beurteilt, ob die Kompressorlaufzeit über einer im Voraus festgelegten Zeit liegt, wenn der Kompressor geschlossen werden muss, und wenn sie über der im Voraus festgelegten Zeit liegt, schließt sie den Kompressor; aber wenn nicht, schließt sie das Erwärmungskondensatorventil und öffnet das Druckentlastungskondensatorventil, damit der Kompressor bis zu der im Voraus festgelegten Zeit laufen kann.The controller is for controlling the start and stop of the compressor, the warming condenser valve, and the pressure relief condenser valve, and in particular, keeps the warming condenser valve open when the water heater provides warm water; it judges whether the compressor running time is above a predetermined time when the compressor needs to be closed, and if it is above the predetermined time, it closes the compressor; but if not, it closes the warming condenser valve and opens the pressure relief condenser valve so that the compressor can run up to the preset time.

In einigen Ausführungsformen weist der tanklose Warmwasserbereiter ein Gebläse auf, wobei der Verdampfer und der Druckentlastungskondensator in demselben Luftkanal angeordnet sind, der von dem Gebläse gebildet wird. Wie in 2 gezeigt, besteht das Gebläse aus einem Motor 15 und Gebläseschaufeln 16, wobei der Luftstrom, den die Gebläseschaufeln erzeugen, nacheinander durch den Verdampfer 18 und den Druckentlastungskondensator 19 tritt. Aufgrund des Temperaturabfalls beim Durchlaufen des Verdampfers bei aktiviertem Druckentlastungskondensator 19 erhöht der Luftstrom mit niedriger Temperatur, der durch den Druckentlastungskondensator tritt, die Wärmeableitungswirkung des Druckentlastungskondensator stark, was die Zirkulationseffizienz der gesamten Erwärmungsmaschine verbessert und damit zu einer verbesserten Energieausnutzung und einer Verringerung der Ausrüstungsbelastung beiträgt. In einigen Ausführungsformen kann der Luftstrom allerdings auch zunächst für einen Temperaturanstieg und zum Erwärmen des Verdampfers mittels Ausnutzung eines Lufstroms von hoher Temperatur den Druckentlastungskondensator durchlaufen, um die Verdampfungswirkung des Verdampfers zu erhöhen und die Geräteeffizienz zu verbessern.In some embodiments, the tankless water heater includes a fan, wherein the evaporator and the pressure relief condenser are disposed in the same air passage formed by the fan. As in 2 As shown, the fan consists of a motor 15 and fan blades 16 in which the air flow which the fan blades produce flows successively through the evaporator 18 and the pressure relief condenser 19 occurs. Due to the temperature drop when passing through the evaporator with activated pressure relief condenser 19 For example, the low temperature air flow passing through the pressure relief condenser greatly increases the heat dissipation effect of the pressure relief condenser, which improves the circulation efficiency of the entire heating machine, thereby contributing to improved energy utilization and equipment load reduction. However, in some embodiments, the air flow may also first pass through the pressure relief condenser to increase the temperature and heat the evaporator by utilizing a high temperature air flow to increase the evaporation efficiency of the evaporator and improve instrument efficiency.

In einigen Ausführungsformen stehen der Verdampfer und der Druckentlastungskondensator über eine Kupferrohrlamelle in einer vollständig aufgeweiteten Verbindung. Bei aktiviertem Druckentlastungskondensator wird somit die erzeugte Wärme aufgrund der Temperaturdifferenz an den Lamellen an den Verdampfer geleitet, und der hocheffiziente Wärmestrom zwischen den zwei Bauteilen führt zu einer starken Erhöhung der Wärmemaschineneffizienz, was ebenfalls für die Pflege der Ausrüstung insgesamt vorteilhaft ist. In der Ausführungsform aus 3 beispielsweise ist der Druckentlastungskondensatoranschluss 191 mit dem Kompressorablassrohr und der Verdampferanschluss 181 mit dem Kompressor-Gas-Flüssigkeit-Abscheider verbunden, wobei der Verdampferanschluss 182 und der Druckentlastungskondensatoranschluss 192 jeweils mit der Rohrleitung vom Erwärmungskondensator 40 verbunden sind, der Druckentlastungskondensatoranschluss 192 ist ferner mit dem Druckentlastungshaarrohr 17 und dem Filter 10 verbunden und zwischen den zwei Druckentlastungskondensatoranschlüssen sind die Spiralen 50 verbunden, wobei die Spiralen 50 in ähnlicher Weise ebenfalls zwischen den zwei Verdampferanschlüssen verbunden sind, wobei die Spiralen 50 durch Lamellen 30 in einer aufgeweiteten Verbindung miteinander stehen, was für die Wärmeleitung günstig ist. In Kombination mit dem Gebläse wird die Wirkung der Lamellenwärmeableitung weiter erhöht.In some embodiments, the evaporator and the pressure relief condenser are in a fully expanded connection via a copper tube fin. Thus, with the pressure relief condenser activated, the generated heat is directed to the evaporator due to the temperature differential across the fins, and the highly efficient heat flow between the two components greatly enhances heat machine efficiency, which is also beneficial to the overall care of the equipment. In the embodiment of 3 for example, the pressure relief condenser port 191 with the compressor discharge pipe and the evaporator connection 181 connected to the compressor-gas-liquid separator, wherein the evaporator port 182 and the pressure relief condenser port 192 each with the pipe from the heating condenser 40 are connected, the pressure relief condenser connection 192 is further with the pressure relief hair tube 17 and the filter 10 connected and between the two pressure relief condenser connections are the spirals 50 connected, with the spirals 50 likewise connected between the two evaporator ports, the spirals 50 through slats 30 in an expanded connection with each other, which is favorable for the heat conduction. In combination with the fan, the effect of finned heat dissipation is further increased.

In einigen Ausführungsformen weist der tanklose Warmwasserbereiter ferner einen Auslaufwassertemperatursensor 7 auf, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist und zum Messen der Auslauftemperatur des Wassers im Wasserweg dient.In some embodiments, the tankless water heater further includes an outlet water temperature sensor 7 on, which is connected to the control device and is used to measure the outlet temperature of the water in the waterway.

Die Steuereinrichtung dient dazu, das Druckentlastungskondensatorventil zu öffnen, wenn der Warmwasserbereiter warmes Wasser bereitstellt und die Auslauftemperatur, die von dem Auslaufwassertemperatursensor gemessen wird, höher als eine eingestellte Druckentlastungstemperatur ist.The controller serves to open the pressure relief condenser valve when the water heater provides warm water and the outlet temperature measured by the outlet water temperature sensor is higher than a set pressure relief temperature.

Bei starken Schwankungen im Wasserfluss, etwa bei einer instabilen Einlauftemperatur, kann nach dem Anstieg der Einlauftemperatur ein Übertemperaturphänomenon auftreten. An diesem Punkt ist es akzeptabel, eine Beurteilung anhand der Auslauftemperatur durchzuführen, also das Druckentlastungskondensatorventil zu öffnen, um den Druckentlastungskondensator zu aktivieren. Auch die Entlastung eines Teils der Wärmepumpenkapazität ist günstig für die Verringerung der Betriebsbelastung des Kompressors, um den Energieverbrauch zu verringern. Zugleich kann die Situation vermieden werden, dass der Kompressor bei Wassertemperaturschwankungen wegen einer übermäßig hohen Wassertemperatur angehalten, aber kurz danach wieder gestartet werden muss, wodurch ein häufiges Starten und Anhalten des Kompressors verhindert wird, was sich weiter negativ auf das Gerät auswirken könnte.In the case of strong fluctuations in the water flow, such as an unstable inlet temperature, an overtemperature phenomenon may occur after the inlet temperature rises. At this point, it is acceptable to make an assessment based on the outlet temperature, that is, to open the pressure relief condenser valve to activate the pressure relief condenser. Relieving some of the heat pump capacity is also beneficial in reducing the operating load on the compressor to reduce energy consumption. At the same time, it is possible to avoid the situation where the compressor is stopped by water temperature fluctuations due to an excessively high water temperature, but needs to be restarted shortly thereafter, thereby preventing frequent starting and stopping of the compressor, which may further adversely affect the apparatus.

Die vorstehende Beschreibung dient der Veranschaulichung der Ausführungsformen, soll jedoch den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Alle äquivalenten Strukturen oder alternativen Vorgehensweisen auf Grundlage der Beschreibung und der Zeichnungen der vorliegenden Erfindung sowie die direkte oder indirekte Anwendung auf andere verwandte technische Gebiete fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.The above description is illustrative of the embodiments, but is not intended to limit the scope of the present invention. All equivalent structures or alternative approaches based on the description and drawings of the present invention as well as direct or indirect application to other related technical fields are within the scope of the present invention.

Claims

Tankless water heater, characterized in that it comprises: a control device, a waterway and a heat pump cycle; wherein the waterway in the water flow direction successively comprises: an inlet, a heating part and an outlet; wherein the heat pump cycle comprises, in sequence, a compressor, an evaporator, a condenser, and a throttle device, the compressor being in control communication with the controller, the condenser having a heating condenser, and a condenser Wherein the heating condenser is in heat conduction contact with the heating member in the water path and is arranged in series with the pressure relief condenser in the heat pump cycle, further comprising a heating condenser valve in the branch in which the heating condenser is arranged and a pressure relief condenser valve in that branch the pressure relief condenser is disposed, and the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are in control communication with the control device; wherein the control means is for controlling the start and stop of the compressor, the warming condenser valve and the pressure relief condenser valve and, in particular, keeps the warming condenser valve open when the water heater provides warm water; it judges whether the compressor running time is over a predetermined time when the compressor needs to be closed, and if it is over the predetermined time, it stops the compressor, but if not, closes the warming condenser valve and opens the pressure relief condenser valve so that the compressor can run up to the preset time.

Tankless water heater according to claim 1, characterized in that the tankless water heater comprises a fan, wherein the evaporator and the pressure relief condenser are arranged in the same air passage, which is formed by the fan.

Tankless water heater according to claim 1, characterized in that the evaporator and the pressure relief condenser are in thermal communication via the radiator.

Tankless water heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that: the tankless water heater further comprises an outlet water temperature sensor, which is connected to the control device and serves to measure the outlet temperature of the water in the waterway; and the controller is for opening the pressure relief condenser valve when the water heater provides hot water and the outlet temperature measured by the outlet water temperature sensor is higher than a preset pressure relief temperature.

Tankless water heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are solenoid valves.

Tankless water heater, characterized in that it comprises a control device, a waterway and a heat pump cycle; wherein the water flow direction of the water path successively comprises: an inlet, a heating part and an outlet; wherein the heat pump cycle comprises in sequence a compressor, an evaporator, a condenser, and a throttle device, the compressor being in control communication with the controller, the condenser having a heating condenser and a pressure relief condenser, the heating condenser being in heat conduction contact with the heating part in the waterway, and In addition, a heating condenser valve is disposed in the branch in which the heating condenser is arranged, and a pressure relief condenser valve is provided in the branch in which the pressure relief condenser is disposed, and the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are arranged in the heat pump cycle Control connection with the control device are; wherein the control means is for controlling the start and stop of the compressor, the warming condenser valve and the pressure relief condenser valve and, in particular, keeps the warming condenser valve open when the water heater provides warm water; it judges whether the compressor running time is over a predetermined time when the compressor needs to be closed, and if it is over the predetermined time, closes the compressor, but if not, it closes the warming condenser valve and opens the pressure relief condenser valve, so that the compressor can run up to the time set in advance.

Tankless water heater according to claim 6, characterized in that the tankless water heater comprises a fan, wherein the evaporator and the pressure relief condenser are arranged in the same air passage, which is formed by the blower.

Tankless water heater according to claim 6, characterized in that the evaporator and the pressure relief condenser are in thermal communication via the radiator.

Tankless water heater according to one of claims 6 to 8, characterized in that the tankless water heater further comprises a discharge water temperature sensor which is connected to the control device and serves to measure the outlet temperature of the water in the waterway; and the control means is for, the To open the pressure relief condenser valve when the water heater provides warm water and the outlet temperature measured by the outlet water temperature sensor is higher than a preset pressure relief temperature.

Tankless water heater according to one of claims 6 to 8, characterized in that the heating condenser valve and the pressure relief condenser valve are solenoid valves.