一種熱泵熱水器的製作方法

2023-12-09 10:26:46 1

本實用新型涉及熱泵系統技術領域，尤其涉及一種熱泵熱水器。

背景技術：

熱泵熱水器，尤其是空氣源熱泵熱水器在運行過程中，如果室外環境溫度大於0℃，開機不久，整個換熱器的散熱表面就會出現凝露並凝結成薄霜，隨著運行時間越來越長，霜越結越厚，導致室內機制熱效果變差。如果室外環境溫度更低，則整個熱泵熱水器的機組盤管上都會出現結霜，對整個熱泵機組的正常供熱及其不利，也進一步制約了熱泵熱水器在北方地區的使用。

國標中規定空氣源熱水器應具備自動除霜功能。現有技術中實現自動除霜的技術主要有三種，包括四通閥反向除霜，熱氣旁通除霜和電加熱除霜。其中四通閥反向除霜的除霜效果最好，應用也最廣泛。但是，採用此種方式，除霜時空氣源熱泵的壓縮機停止供熱，反向製冷循環開始工作，系統供熱量明顯受到影響。經試驗，除霜時所造成的熱損失達到總能耗的10%至20%。如果除霜周期的設置不合理，很有可能造成用戶使用過程中出水口送出水溫較低，嚴重影響用戶體驗。

綜上所述，現有技術中的熱泵熱水器存在除霜過程中能耗損失嚴重，用戶體驗差的缺點。

技術實現要素：

本實用新型旨在公開一種熱泵熱水器，克服現有技術中熱泵熱水器除霜過程中能耗損失嚴重、用戶體驗差的缺點。

本實用新型提供的技術方案是，一種熱泵熱水器，包括熱泵壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流部件和四通閥，所述熱泵壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流部件和四通閥連通形成工質循環；還包括儲水箱; 其中，所述冷凝器包括獨立設置的第一換熱部和第二換熱部，所述第一換熱部設置在所述水箱上側，第二換熱部設置在水箱下側；儲水箱的出水口位於所述第一換熱部的上方。

進一步的，還包括工質循環支路；所述工質循環支路一端連通所述四通閥的一端，另一端連通所述第一換熱部或第二換熱部。

更進一步的，所述工質循環支路上設置有執行元件；所述執行元件切斷或導通所述工質循環支路。

為了對第一換熱部和第二換熱部中的工質的靈活調節，所述執行元件包括第一執行元件和第二執行元件；所述第一執行元件設置在所述第一換熱部前端，第二執行元件設置在所述第二換熱部前端。

優選的，所述執行元件為電磁閥。

進一步的，所述電磁閥包括線圈和閥芯，所述電磁閥垂直安裝在所述工質循環支路上且所述線圈向上。

進一步的，還包括微控制晶片，所述微控制晶片接收除霜周期信號，生成並輸出電信號至第一執行元件並驅動第一執行元件動作。

優選的，所述第一換熱部和第二換熱部為獨立設置的微通道換熱器。

為不降低除霜效果且保證最優的用戶體驗，所述第一換熱部和第二換熱部的傳熱面積相等。

進一步的，所述儲水箱為承壓式儲水箱，所述儲水箱的進水口開設在所述第二換熱部下方。

本實用新型所公開的熱泵熱水器，通過對工質循環的改進，以及設置兩個獨立工作的第一換熱部和第二換熱部克服了現有技術中熱泵熱水器除霜運行時水溫下降明顯的問題，本實用新型所提出的改進對現有管路的改造小且控制靈活，具有實用性好的優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所提出的熱泵熱水器第一種實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型所提出的熱泵熱水器第二種實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

參見圖1所示為本實用新型所公開的熱泵熱水器第一種實施例的結構示意圖。如圖所示，在本實施例中熱泵系統主要包括熱泵壓縮機1、冷凝器2、蒸發器3、節流部件4和四通閥7，熱泵壓縮機1、冷凝器2、蒸發器3、節流部件4和四通閥7連通形成工質循環10。循環管路中可選用的循環工質可以是由C、H、F、Cl等組成的飽和烷烴的衍生物、碳氫化合物、飽和烷類的氟化物、天然工質、混合工質的其中一種，具體可以根據工質的熱力學性能、物理化學性能、傳熱性能及安全性等和實際使用環境、需求的配合關係進行選取。本實施例所提供的熱泵熱水器，在正常運行時，熱泵壓縮機1推動工質在各部件中循環流動，工質在蒸發器3中發生蒸發相變，吸收低溫熱源的熱能；在壓縮機中由低溫低壓變為高溫高壓，並吸收壓縮機的驅動能，最後在冷凝器2中發生冷凝相變放熱，把蒸發、壓縮過程中獲得的能量供給用戶，也就是儲水箱6中的水。在工質循環10上還設置有防止熱泵壓縮機1發生液擊的氣液分離器8，以及防止機組壓力過高出現安全事故或熱泵壓縮機1吸氣壓力過低損壞熱泵壓縮機1的高壓控制器91和低壓控制器92。節流部件4優選為電子膨脹閥。

除霜運行時，利用熱泵雙向熱交換的特性，通過四通閥7換向改變工質的流向，將制熱過程轉換為製冷過程，以融化換熱器表面出現的凝霜。與現有技術完全不同，為了避免系統換熱方式改變降低用戶的體驗，在本實施例中，室內側的冷凝器2包括獨立設置的第一換熱部21和第二換熱部22，第一換熱部21設置在所述儲水箱6的上側，第二換熱部22設置在儲水箱6的下側。儲水箱6的出水口61位於第一換熱部21的上方。這樣，在工質循環的過程中，熱泵壓縮機1、蒸發器3、節流部件4、四通閥7可以連通第一換熱部21和第二換熱部22，或者僅連通第二換熱部22形成工質循環，以確保用戶從儲水箱6出水口61取得的熱水的溫度穩定，不會由於工質流向的變化形成較大地溫差，從而提高用戶的體驗。

具體來說，為了便於通過獨立的第一換熱部21和第二換熱部22所形成獨立的循環通路，在系統中還形成有工質循環支路20。工質循環支路20所選用的管路根據工質選擇，可以是焊接鋼管、銅管等，管道直徑不宜過大，對於銅管來說，優選公稱直徑在20mm以下，保證在工質循環支路20中的壓力降不會過大。工質循環支路20一端連通四通閥7的一端，另一端通過兩個獨立的接口連通第一換熱部21或第二換熱部22。工質循環支路20和第一換熱部21或第二換熱部22之間的通路的導通或切斷通過執行元件實現。如圖所示，連接四通閥7的工質循環支路20具有兩個分支，第一分支53連通第一換熱部21，第二分支54連通第二換熱部22。執行元件包括第一執行元件51和第二執行元件52，第一執行元件51設置在第一換熱部21的前端，第二執行元件52設置在第二換熱部22的前端，分別用於控制第一分支53的通斷和第二分支54的通斷，進而切斷或導通所述工質循環支路20。

優選的，第一執行元件51和第二執行元件52通過電磁閥實現，電磁閥可以選用直接作用式電磁閥和間接作用式電磁閥。對於家用或商用的熱泵熱水器來說，優選直接作用式電磁閥。設置時，電磁閥垂直安裝在第一分支53和第二分支54的一段水平管道上，線圈向上，保證工質流動方向滿足電磁閥的要求。由於國標的要求，對於空氣源熱水器來說，在系統的控制模塊中均設置有自動除霜的程序。通過時鐘電路或對應的檢測電路輸出對應執行除霜指令的電信號，即除霜周期信號。在本實施例中，熱泵熱水器的微控制晶片接收除霜周期信號生成並輸出電信號至第一執行元件51並驅動第一執行元件51動作。微控制晶片可以是單獨設置的單片機或其它具有同樣功能的集成晶片或者集成電路，也可以優選集成在熱泵熱水器系統的控制模塊中。具體來說，當熱泵熱水器正常運行時，控制模塊生成並輸出電信號至第一執行元件51和第二執行元件52，並驅動第一執行元件51和第二執行元件52動作，即通過電磁閥線圈通電後的磁力帶動閥芯動作，保持第一執行元件51和第二執行元件52處於打開狀態，第一換熱部21和第二換熱部22正常熱力循環工作。當微控制晶片接收到除霜周期信號後，生成並輸出電信號至第一執行元件51，並驅動第一執行元件51動作，截斷第一換熱部21中的工質通路。這樣，第一換熱部21不參與單向製冷循環，避免對應儲水箱6出水口61處的水溫受到除霜狀態的影響。當除霜過程結束後，第一執行元件51再次動作，導通第一換熱部21中的工質通路，恢復正常的制熱模式。

參見圖2所示為本實用新型所提供的熱泵熱水器第二實施例的結構示意圖。在本實施例中，採用一個執行元件實現對兩個分支通斷的切換。如圖2所示，連接四通閥7的工質循環支路20具有兩個分支，第一分支53連通第一換熱部21，第二分支54連通第二換熱部22。執行元件包括一個電磁三通閥5，電磁三通閥5設置在第一分支53和第二分支54的連通處。具體來說，當熱泵熱水器正常運行時，控制模塊生成並輸出電信號至電磁三通閥5，電磁三通閥5線圈通電後磁力帶動閥芯動作，保持第一分支53和第二分支54導通，第一換熱部21和第二換熱部22正常熱力循環工作。當微控制晶片接收到除霜周期信號後，生成並輸出電信號至電磁三通閥5，電磁三通閥5動作切斷第一分支53，截斷第一換熱部21中的工質通路。這樣，第一換熱部21不參與單向製冷循環。除霜過程結束後，電磁三通閥5再次動作，導通第一換熱部21中的工質通路，恢復正常的制熱模式。

在上述的兩個實施例中，控制模塊生成除霜周期信號並設置除霜時間的方法均為現有技術中公開的方法，比如設定運行時間並通過延時電路輸出電信號等，不是本實用新型的保護重點，在此不再贅述。其中所選用的冷凝器2優選為微通道換熱器，且環繞儲水箱6設置。第一換熱部21和第二換熱部22的換熱面積可以根據實際需要選擇。一種優選的方式是第一換熱部21和第二換熱部22的傳熱面積相等，降低對除霜效果的影響同時保持最優的用戶用水體驗。儲水箱6優選為承壓式儲水箱6，儲水箱6的進水口62開設在第二換熱部22下方。

本實用新型所上述兩個實施例中所公開的熱泵熱水器，通過對工質循環的改進，以及設置兩個獨立工作的第一換熱部和第二換熱部克服了現有技術中熱泵熱水器除霜運行時水溫下降明顯的問題，本實用新型所提出的改進對現有管路的改造小且控制靈活，具有實用性好的優點。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。