一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器的製作方法

2023-08-22 22:20:11 4

專利名稱：一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，採用節能循環改進 製冷系統、採用布水器改進熱水罐、採用氟管路系統以適應冬季氣候，屬於空氣源熱泵供熱 技術領域。
背景技術：
目前廣泛應用的熱水器中，電熱水器能耗大、運行費用過高，燃氣熱水器安全問題突出、 受氣源限制，太陽能熱水器受陽光、佔用空間等因素影響過大。熱泵熱水器採用壓縮機製冷 系統從室外空氣中吸收熱量，並通過氟水換熱器將自來水加熱到所需溫度以作為生活熱水之 用，其耗電僅及電熱水器的l/4以下，全年綜合運行費用遠低於電熱水器，也比燃氣熱水器、 太陽能熱水器低得多，且節能環保、安全可靠、安裝使用及維修方便，適合全面推廣。
現有的空氣源熱泵熱水器中，大多數都將加熱水用的冷凝器放置在熱水罐內， 一旦相關 部分洩漏或出現其它故障，會導致製冷劑進入熱水罐內或者製冷系統進水，且維修困難。
現有熱泵熱水器基本上都不採用節能循環器，由於加熱生活熱水到設計溫度(一般取50 6(TC左右)需要冷凝溫度很高，導致排氣壓力很高，壓縮比過大，特別是在冬季條件下更為 嚴重，這一方面造成能效比EER (制熱量/輸入功率)大大降低而使耗電增大，經濟性惡化， 另一方面壓縮機等部件的故障率增大，壽命降低。
現有熱泵熱水器所採用的把冷凝器置於水箱內的悶燒式換熱其水側換熱能力低；而少數 採用將冷凝器置於水箱外者，常由於在水箱內沒有實現良好的溫度分層而對系統運行及性能 指標影響嚴重，有的為實現較好的溫度分層而使結構過於複雜，且蓄水罐下部水體的溫度低， 容積利用率差。
發明內容
本實用新型的目的和任務是，針對上述存在的種種問題，創造性地引入節能製冷循環技 術，對整機系統結構做出諸多改進，實現高效節能穩定可靠地生產生活熱水的目的，並使整 機結構緊湊、裝配方便、成本低。
為此，本實用新型設計了一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，其整機分 為室外機(1)和室內機(19)兩部分。室外機(1)由壓縮機(5)、翅片式風冷換熱器(2)、 節能循環器(8)、板式或套管式氟水換熱器(9)、循環水泵(10)及其它配件組成；室內機 (19)由帶有布水器(18)的保溫熱水罐(11)、控制器(21)及其它配件組成。熱水罐內不 設氟水換熱器，避免了製冷劑洩漏所引起的一系列問題。氟水換熱器及水泵均設置於室外機， 則室內部分所佔用空間減小，且無任何運動部件，不會產生噪音問題。板式或套管式氟水換 熱器(9)氟路進口端與壓縮機(5)出口相連，出口端與乾燥過濾器(6)進口相連；節能循 環器(8)液側進口端與乾燥過濾器(6)出口相連，出開端與節流機構(7)進口相連；節能 循環器(8)汽側進口端與翅片式風冷換熱器(2)出口相連，出口端與汽液分離器(4)進口 端相連；氟水換熱器(9)水路進口端通過循環水泵(10)與密閉熱水罐(11)下部出水用布 水器(18)相連，出口端與上部進水用的布水器(18)相連；控制器(21)採用單片機，輸 入端為熱水罐(11)下部的溫度傳感器(20)，輸出端為壓縮機(5)、風機(3)及水泵(10)， 並實現啟停控制。
節能循環器(8)採用外肋盤管式或者套管式或者板式氟氟換熱器。採用節能循環器可在 保持冷凝溫度為較低溫度水平G0 45'C)時，即排氣壓力較低時，有效提升排氣溫度以保 持乃至大大提高出水溫度水平(可達60 75°C)，同時系統能效比保持在很高水平，這是一 般風冷熱泵及空氣源熱泵熱水器難以達到的，且排氣壓力的降低可有效減少壓縮機等各部件 出現故障的可能性，並延長整機壽命。
熱水罐(11)為密閉壓力容器，筒體由不鏽鋼內壁(13)、彩鋼板外壁(12)及聚氨酯發泡保溫層(14)構成，下部接自來水進水管(16)，上部接生活熱水出水管(17)，底部接洩 水管(15)，且罐內極下部設置溫度傳感器(20)，布水器上開有若干直徑為6 16mm的孔口。 採用布水器可大大改善罐內水體的溫度分層狀況，且便於實現將溫度傳感器上部的水體全都 加熱到所需溫度水平，大大提高了罐內容積的利用率，節省了熱水罐空間。自來水進水與底 部加熱水出水共用一個水管和布水器，使結構更加緊湊合理。
室內機與室外機之間的連接管為水管，與用製冷劑管連接相比較，不存在製冷劑管道過 長會影響熱泵性能的問題，結合室內部分主要是儲水罐，所佔體積較小，都可更好地適應用 戶的安裝位置等要求。
本實用新型大大提高了能效比，真正實現了高效節能穩定可靠運行，產品壽命長，安裝、 使用、維修方便，對用戶安裝位置及空間的適應性強。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖1中各部件編號與名稱如下
室外機l、翅片式風冷換熱器2、風機3、汽液分離器4、壓縮機5、乾燥過濾器6、節流 機構7、節能循環器8、氟水換熱器9、水泵IO、熱水罐ll、彩鋼板外壁12、不鏽鋼內壁13、 聚氨酯發泡保溫層14、洩水管15、自來水進水管16、生活熱水出水管17、布水器18、室內 機19、溫度傳感器20、控制器21。
具體實施方式
以下結合附圖和具體的實施應用例對本實用新型做進一步的說明。 附圖1為本實用新型的整機結構示意圖。
整機分為室外機(1)和室內機(19)兩部分。室外機(1)由壓縮機(5)、翅片式風冷 換熱器(2)、節能循環器(8)、板式或套管式氟水換熱器(9)、循環水泵(10)及其它配件 組成；室內機(19)由帶有布水器(18)的保溫熱水罐(11)、控制器(21)及其它配件組成。 板式或套管式氟水換熱器(9)氟路進口端與壓縮機(5)出口相連，出口端與乾燥過濾器(6) 進口相連；節能循環器(8)液側進口端與乾燥過濾器(6)出口相連，出開端與節流機構(7) 進口相連；節能循環器(8)汽側進口端與翅片式風冷換熱器(2)出口相連，出口端與汽液 分離器(4)進口端相連；氟水換熱器(9)水路進口端通過循環水泵(10)與密閉熱水罐(11) 下部出水用布水器(18)相連，出口端與上部進水用的布水器(18)相連；控制器(21)釆 用單片機，輸入端為熱水罐(11)下部的溫度傳感器(20)，輸出端為壓縮機(5)、風機(3) 及水泵(10)，並實現啟停控制。節能循環器(8)採用外肋盤管式或者套管式或者板式氟氟 換熱器。熱水罐(11)為密閉壓力容器，筒體由不鏽鋼內壁(13)、彩鋼板外壁(12)及聚氨 酯發泡保溫層(14)構成，下部接自來水進水管(16),上部接生活熱水出水管(17)，底部 接洩水管(15)，且罐內極下部設置溫度傳感器(20)，布水器上開有若干直徑為6 16mm的 孔口。
本實用新型工作流程如下
(a) 準備向熱水罐內注滿水，並確保罐內水體底部溫度低於設定值。
(b) 啟動控制系統先啟動風機、水泵，然後啟動壓縮機進行熱泵循環。
(C)加熱製冷劑循環過程如下壓縮機吸熱低於氣態製冷劑並壓縮，排出高溫高壓 的過熱蒸汽，進入氟水換熱器向生活熱水釋放熱量，變成高溫高壓的液態製冷劑，經過乾燥 過濾器除去可能攜帶的汙物和水份，然後進入節能循環器並被低溫蒸汽冷卻，過冷液再經過 節流降壓變為幹度小的低溫低壓汽液兩相流狀態，進入蒸發器吸收蒸發器外空氣的熱量，蒸 發為低溫低壓氣態製冷劑，再經節能循環器與氟水換熱器出來的高溫液態製冷劑換熱，變為 中溫低壓過熱蒸汽，並被吸入壓縮機繼續下一循環。生活熱水加熱過程如下循環水泵通過 熱水罐下部的布水器吸入低溫水並送入氟水換熱器，水被加熱到所需溫度後再通過熱水罐上 部的布水器進入熱水罐，由於布水器的作用使得水在罐內緩慢均勻下降，變溫層將水分成上部高溫水體與下部低溫水體，且保溫層的位置逐漸下移，直至下降到溫度傳感器所處位置時 加熱過程完成，此時熱泵系統自動停止運行。
(d) 取用通過上部的布水器可取用生活熱水，罐內保溫層位置隨之上升，此時通過 自來水進水管自動向罐內補水，熱泵仍可處於停運狀態；當延時一定時間後，熱泵系統自動 啟動運行，將自來水與熱水罐出水的混合水加熱到所需溫度並送入熱水罐上部，並保證出水 溫度處於所要求的水平。
(e) 停用當停止取用生活熱水後，熱泵系統仍繼續運行一段時間，直至保溫層位置 又降低到溫度傳感器所在位置，即熱水罐又達到蓄滿狀態，熱泵停運。
權利要求1、一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，整機分為室外機(1)和室內機(19)兩部分，其特徵在於板式或套管式氟水換熱器(9)設置於室外機，其氟路進口端與壓縮機(5)出口相連，出口端與乾燥過濾器(6)進口相連；節能循環器(8)液側進口端與乾燥過濾器(6)出口相連，出開端與節流機構(7)進口相連；節能循環器(8)汽側進口端與翅片式風冷換熱器(2)出口相連，出口端與汽液分離器(4)進口端相連；氟水換熱器(9)水路進口端通過循環水泵(10)與密閉熱水罐(11)下部出水用布水器(18)相連，出口端與上部進水用的布水器(18)相連；循環水泵設置於室外機，室內機與室外機之間通過水管路連接；控制器(21)採用單片機，輸入端為熱水罐(11)下部的溫度傳感器(20)，輸出端為壓縮機(5)、風機(3)及水泵(10)，並實現啟停控制。
2、 如權利要求1所述的帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，其特徵在於所述的 節能循環器(8)採用外肋盤管式或者套管式或者板式氟氟換熱器。
3、 如權利要求1所述的帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，其特徵在於所述的 熱水罐(11)為密閉壓力容器，筒體由不鏽鋼內壁(13)、彩鋼板外壁(12)及聚氨酯發泡保 溫層(14)構成，下部接自來水進水管(16)，上部接生活熱水出水管(17)，底部接洩水管(15)。
4、 如權利要求1所述的帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，其特徵在於所述的 布水器(18)為直管或環管或枝狀管結構，且上部布水器孔口向上，下部孔口向下。
專利摘要一種帶節能循環的水管路系統式空氣源熱泵熱水器，整機分為室外機和室內機兩部分。室外機由壓縮機、翅片式風冷換熱器、節能循環器、板式或套管式氟水換熱器、循環水泵及其它配件組成；室內機由帶有布水器的保溫熱水罐、控制器及其它配件組成。本實用新型室內外通過水管路相連，因此適用於南方冬季不結冰地區，且水管室外部分保溫；氟水換熱器外置，採用水泵進行熱水循環。本實用新型採用節能循環器，極大降低壓縮機排氣壓力，提高制熱能效比(EER)；採用布水器使得熱水罐內實現良好的溫度分層；節流機構採用毛細管以降低成本；該熱泵熱水器具有高效節能、安全可靠、安裝靈活、成本低、對用戶安裝位置適應性強等突出優點。
文檔編號F24H9/14GK201138066SQ200720310529
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者張茂勇 申請人:張茂勇