一種可調即熱式熱泵熱水器的製作方法

2023-10-21 07:18:37 1

專利名稱：一種可調即熱式熱泵熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱水器，尤其是一種可調即熱式熱泵熱水器。
背景技術：
熱泵熱水器利用逆卡諾循環原理，通過消耗少量的電能，將低溫環境的熱量向高溫環境(熱水)轉移，是一種生產衛生熱水的節能產品，全年能效比達3. O左右。目前熱泵熱水器型式有兩種循環加熱式和一次加熱型兩種，前者是通過將儲水箱的水循環加熱，最終將儲水溫度升高到5(T60°C ;後者則是將來至自來水管的水(溫度5 35°C) —次性加熱到45飛(TC，一次加熱型分直熱式和即熱式兩種，直熱式是將經冷凝器一次性加熱到45飛(TC後的熱水先送到保溫水箱，再從保溫水箱送到用戶，直熱式主要用於工程機組，壓縮機功率一般在5HP以上。即熱式不設水箱，直接送到用戶淋浴裝置，採用無水箱的即熱式熱泵熱水器結構簡潔，所需空間少，不會漏水，是一種理想的熱泵熱水器產品，但目前市場上卻無實·際應用產品，僅見於少量專利，原因在於所有專利都採用通過水流量來控制加熱量，進而控制水溫，實際上這種方法是行不通的，原因在於熱泵熱水器的性能特徵是隨環境溫度的變化，熱泵熱水器的加熱量變化幅度大，環境溫度在0°C左右時，能效比在2. 5左右，而環境溫度達到20°C以上時，能效比達到4. O以上，越是需要加熱量大時的加熱能力卻越低。熱泵熱水器的選型設計是基於滿足冬季用水需求的，熱泵熱水器在夏季使用時，能效比大，單靠水流控制無法有效調節加熱量，水流量過小時容易造成熱泵高壓報警，加熱出來的水溫很高，用戶無法使用。另外常規熱泵壓縮機，啟動時電流很大，容易對其它家用電器造成電壓衝擊，有可能造成家用電器故障。
發明內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種使用安全便捷、效率高的可調即熱式熱泵熱水器，解決了熱泵熱水器控制水溫難、出水不穩定及熱泵啟動時對其它家用電器造成影響問題。本實用新型通過下述技術方案實現一種可調即熱式熱泵熱水器，包括製冷劑循環系統、供水系統、控制系統；所述製冷劑循環系統包括壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發器的出口通過管路與壓縮機的進口連接；所述壓縮機的出口通過管路分別與冷凝器的製冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過管路與蒸發器的進口連接；所述冷凝器的製冷劑出口經過膨脹閥與蒸發器的入口連接；所述壓縮機採用數碼渦旋壓縮機。所述供水系統包括冷水管、流量調節閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調節閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；所述混水閥的出口安裝淋浴器；所述蒸發器還包括一個風機。[0008]所述控制系統包括與模糊控制器連接的除霜檢測傳感器、水流檢測傳感器、水溫傳感器、壓縮機變容無級調節控制器；所述除霜檢測傳感器設置於蒸發器上；所述水流檢測傳感器設置於流量調節閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個，一個設置於流量調節閥的進口水管上，另一個設置於冷凝器的出口水管上，還有一個設置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機變容無級調節控制器與壓縮機連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。淋浴器打開時，水流檢測傳感器感受信號，壓縮機低載啟動，製冷劑循環系統工作，冷凝器對來自冷水管的冷水(即自來水)加熱，模糊控制器通過水流檢測傳感器、水溫傳感器的信號來調節壓縮機的輸出容量以及淋浴器的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。在用戶使用熱水過程中，會經常出現短暫關閉淋浴器現象(如洗頭髮塗洗髮液時)，一般大約20 180秒後重新開啟淋浴器，本家用變容無級調節即熱式熱泵熱水器(以下簡稱熱水器)停機後，二通電磁閥立即打開，蒸發器與冷凝器10直接相通，壓力很快趨於平衡，確 保熱水器停機後的立即啟動。當環境溫度低於10°C時，蒸發器2會出現結霜現象，間斷運行時，兩次運行間隔時間低於設定值時在停機狀態下化霜一次，保證製冷劑循環系統的高效運行。本實用新型體積小，不佔空間，不存在水箱腐蝕現象，方便，即開即用，低載低壓軟啟動，不會對其它家用電器造成用電衝擊，與即熱式電熱水器相比，本實用新型能效比高，f倉泛。本實用新型採用加熱裝置來彌補現有技術啟動過程或中途停機過程的加熱問題；本實用新型技術手段簡便易行，具有積極地技術效果及推廣應用價值。

圖I為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖I局部連接示意圖，即短暫停機時製冷劑循環示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述，但本實用新型的實施方式不限於此，對於未特別註明的工藝參數，可參照常規技術進行。實施例如圖I所示，本實用新型可調即熱式熱泵熱水器，包括製冷劑循環系統、供水系統、控制系統；所述製冷劑循環系統包括壓縮機I、蒸發器2、冷凝器10、膨脹閥6、二通電磁閥11 ；所述蒸發器2的出口通過管路與壓縮機I的進口連接；所述壓縮機I的出口通過管路分別與冷凝器10的製冷劑入口及二通電磁閥11的入口連接，所述二通電磁閥11的出口通過管路與蒸發器2的進口連接；所述冷凝器10的製冷劑出口經過膨脹閥6與蒸發器2的入口連接；所述供水系統包括冷水管15、流量調節閥14、混水閥8、加熱裝置18 ;所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調節閥14與冷凝器10的入口水管連接，再由冷凝器10的出口水管通過加熱裝置18連接混水閥8，另一路直接連接混水閥8 ；[0019]所述控制系統包括與模糊控制器17連接的除霜檢測傳感器12、水流檢測傳感器13、水溫傳感器9、壓縮機變容無級調節控制器16 ;所述除霜檢測傳感器12設置於蒸發器2上；所述水流檢測傳感器12設置於流量調節閥14的出口水管上；所述水溫傳感器9有3個，一個設置於流量調節閥14的進口水管上，另一個設置於冷凝器10的出口水管上，還有一個設置在混水閥8與加熱裝置18的水管管路之間；所述壓縮機變容無級調節控制器16與壓縮機I連接；所述模糊控制器17還與二通電磁閥11連接。所述壓縮機I採用數碼渦旋壓縮機；所述混水閥8的出口安裝淋浴器7(或者水龍頭)；所述蒸發器2還包括一個風機3。本實用新型的工作原理淋浴器7打開時，水流檢測傳感器13感受信號，壓縮機I低載啟動，製冷劑循環系統工作，冷凝器10對來自冷水管15的冷水(即自來水)加熱，模糊控制器17通過水流檢測傳感器13、水溫傳感器9的信號來調節壓縮機I的輸出容量以及淋浴器7的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。然而，在用戶使用熱水過程中， 會經常需要短暫關閉淋浴器7的情況(如洗頭髮塗洗髮液時)，一般大約20 180秒後重新開啟淋浴器7，本家用變容無級調節即熱式熱泵熱水器(以下簡稱熱水器)停機後，二通電磁閥11立即打開，蒸發器2與冷凝器10直接相通，壓力很快趨於平衡，確保熱水器停機後的立即啟動。當環境溫度低於10°C時，蒸發器2會出現結霜現象，間斷運行時，兩次運行間隔時間低於設定值時在停機狀態下化霜一次，保證製冷劑循環系統的高效運行。通過改變壓縮機I的運行頻率來改變容量輸出，從而調節制熱量；壓縮機I頻率改變幅度是O 70HZ，每次運行啟動都是從OHZ開始，頻率變化幅度是IHZ/秒，達到穩定運行狀態時需要I分鐘左右的時間，需要放出大量的冷水，中途停機後的啟動也需I分鐘的放冷水時間，因此需要採用輔助措施來彌補啟動過程或中途停機過程的加熱問題；為此，本實例中在冷凝器的出口水管安裝了加熱裝置18，如4KW左右的電熱絲。用戶打開淋浴器7時，自來水流過冷凝器10，熱泵啟動，壓縮機I頻率從OHZ開始以IHZ/秒開始遞增，熱泵加熱量不足以將水加熱到40°C，通過加熱裝置18進一步加熱到所需溫度值。當壓縮機I頻率調節到加熱所需頻率段後，來至冷水管的水進入冷凝器10加熱到4(T55°C左右後，送到用戶直接使用或與沒加熱的自來水混合後使用。為進一步理解本專利，下面舉例說明。在使用本熱水器之前，先在模糊控制器17面板上設定供水溫度40°C，混水器8設置在全部熱水位置，淋浴器7打開時，流量調節閥14在水流作用下，輸出信號，模糊控制器17依次向風機3、壓縮機I發出啟動命令，此時熱水器屬於低載啟動，模糊控制器17根據水溫傳感器9感應到的進水溫度值和蒸發器I側除霜檢測傳感器12的溫度值作出智能分析判斷，將壓縮機I輸出容量調節到此工況下設定值，熱水器在此輸出容量下運行時基本上能得到所需的供水溫度，稍微偏差可以通過進一步的輸出容量微調來滿足要求。穩定運行時，空氣中的熱能傳給蒸發器2內的製冷劑，在壓縮機I的增壓傳輸作用下，製冷劑進入到冷凝器10，製冷劑的熱量傳遞給冷凝器10中的冷水(自來水)，將水溫提升到用戶所要求的值。本熱水器之所以要低載啟動(即低載低壓軟啟動)，原因在於壓縮機I啟動時，啟動電流是運行電流的的5 8倍，3HP壓縮機的額定功率在2. 5KW左右，額定電流10 13A，啟動電流為50A以上，遠遠超過一般家庭電線敷設的預定值，對有一定年限的房屋建築來說更是如此，對其它家用電器造成用電衝擊，因此，低載啟動是非常必要的。用戶洗浴過程中，洗頭髮塗洗髮液時，經常會出現短暫關閉淋浴器7現象，此時壓縮機I輸出容量降到可調最低值，同時二通電磁閥11打開，從壓縮機I出來的製冷劑蒸汽直接進入到蒸發器2，不致於因冷凝器10內的水溫過高導致熱水器停機，熱水器始終處於非制熱運轉狀態，如附圖2所示。當淋浴器7再次打開時，二通閥電磁11關閉，熱水器迅速恢復到正常運行狀態。圖2是圖I的局部示意圖，目的是為了更清楚、快捷的理解熱水器短暫停機時製冷劑的循環路徑。由圖2可見，除了上面描述的用於洗浴過程中短暫的關閉淋浴器7時的運行狀態夕卜，還用於除霜過程在冬季室外氣溫較低(IO0C以下)時，蒸發器2上通常會結霜，如果連
續運行時間很長(超過I小時)時，蒸發器2上結霜厚度對換熱造成不利影響，需要除霜，為避免在淋浴過程中突然出現化霜現象，在壓縮機I運行間隔時間內強行化霜，二通電磁閥11打開，製冷劑蒸汽直接從壓縮機I出口直接進入到蒸發器2，將其表面的霜化掉。當然，除了採用通過上述及管路5構成的旁通除霜法之外，還可以採用在蒸發器I上敷設電熱絲的方法除霜。如上所述，便可較好地實現本實用新型。上述實施例僅為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種可調即熱式熱泵熱水器，包括製冷劑循環系統、供水系統、控制系統；其特徵在於: 所述製冷劑循環系統包括壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發器的出口通過管路與壓縮機的進口連接；所述壓縮機的出口通過管路分別與冷凝器的製冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過管路與蒸發器的進口連接；所述冷凝器的製冷劑出口經過膨脹閥與蒸發器的入口連接； 所述供水系統包括冷水管、流量調節閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調節閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥； 所述控制系統包括與模糊控制器連接的除霜檢測傳感器、水流檢測傳感器、水溫傳感器、壓縮機變容無級調節控制器；所述除霜檢測傳感器設置於蒸發器上；所述水流檢測傳感器設置於流量調節閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個，一個設置於流量調節閥的進口水管上，另一個設置於冷凝器的出口水管上，還有一個設置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機變容無級調節控制器與壓縮機連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。
2.根據權利要求1所述的可調即熱式熱泵熱水器，其特徵在於，所述壓縮機採用數碼渦旋壓縮機。
3.根據權利要求2所述的可調即熱式熱泵熱水器，其特徵在於，所述混水閥的出口安裝淋浴器。
4.根據權利要求3所述的可調即熱式熱泵熱水器，其特徵在於，所述蒸發器還包括一個風機。
專利摘要本實用新型公開了一種可調即熱式熱泵熱水器，包括製冷劑循環系統、供水系統、控制系統；供水系統包括冷水管、流量調節閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調節閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；控制器通過壓縮機變容無級調節和水流量調節聯合工作來精確控制水溫。本專利能效比高，節能效果好，低載啟動降低了啟動電流，不會影響其它家用電器的使用；採用加熱裝置來彌補現有技術啟動過程或中途停機過程的加熱問題；通過變容無級調節和水流量聯合工作，不會出現高壓報警現象，確保熱水器的正常工作；無需水箱，節省空間；能即開即用，用戶無需等待用水時間。
文檔編號F25B41/06GK202660737SQ20122028111
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者汪南 申請人:華南理工大學