半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器的製作方法
2023-06-01 05:07:26 3
專利名稱：半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱泵熱水器，屬於能源類供熱技術領域。
背景技術：
目前，居民所購買的熱水器有三種類型即燃氣熱水器、電熱水器和太陽能熱水器。這三種類型的熱水器各有其優缺點(1).燃氣熱水器流量大，升溫快，功率大，但使用會產生一氧化碳，存在安全隱患，不安全，熱利用效率極差，制熱係數在0.5～0.7；(2).電熱水器全天候的，不利因素耗電量大，運行費用較高，也存在安全隱患，制熱係數不會超過0.95。(3).太陽能熱水器節能、環保、安全。但在許多場合如高層住宅及城市中心地帶等是無法使用的，另外，受氣候條件的限制，在陰天是無法使用的。如用輔助電加熱器，則會存在安全隱患，此時耗能較大。
熱泵熱水器是一種在國外進入市場不久的新型熱水器，具有高效節能、安全對環境友好的特點。它的基本工作原理是運用工程熱力學的第二定律，即通過消耗少量的電能(或熱能)對壓縮機內的工質作功，從空氣源、水源或廢熱中吸取大量熱量，再向水源釋放。加熱量為消耗的電能在加上從空氣源中吸收的熱量，其數量值遠遠大於所消耗的電能。此外，熱泵熱水器安裝方便，地點不受限制，可同時為多個用水點提供熱水，是一種值得大力發展與推廣的產品，但其不利因素是目前由於部分部件是從國外進口的，成本較高，普通工薪階層難於接受。
發明內容
本實用新型要解決的技術問題是採用強化傳熱技術，提高熱泵熱水器的整體性能和COP值。
本實用新型所提供的技術解決方案是一種半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，由高溫壓縮機5、半螺旋管夾套式冷凝器12、蒸發器9、乾燥過濾器11、膨脹閥10、風扇8、控制器4、儲水罐13、冷水進水管1、熱水出水管3、氣壓平衡管6、溫度傳感器16組成，高溫壓縮機5的出氣口通過高壓蒸氣熱力循環管17與半螺旋管夾套式冷凝器12的進氣口相連，冷凝器12出液口通過液體熱力循環管19連接到乾燥過濾器11，再經熱力膨脹閥10連接到蒸發器9入口，從蒸發器9出口通過低壓蒸氣熱力循環管18回到高溫壓縮機5入口，形成一閉合循環，半螺旋管22在儲水罐13內，所述儲水罐13有內筒15，半螺旋管夾套21將半螺旋管22纏繞在儲水罐內筒15外壁。
半螺旋管夾套21是將半螺旋管22用焊接方式將半螺旋管22纏繞在儲水罐內筒15外壁，焊接採用人工或專用焊接模具，半螺旋管用金屬帶逐段壓製成半圓形，或將金屬管剖開，彎成與筒體相吻合的弧段，再逐段與筒體15相連接，它的連接方式是上進下出；循環工質直接與儲水罐內筒15壁面相接觸，儲水罐內筒15與外筒之間充填保溫材料14。
製冷劑採用R134a，從高溫壓縮機5出來的高溫氣體進入半螺旋管夾套式冷凝器12放出熱量變成高壓液體，經膨脹閥10降壓後進入蒸發器9，變成低壓蒸氣，回到高溫壓縮機5，形成一個循環。控制器4能自動實現熱泵熱水器的加熱或停機當儲水罐內水溫達到設定的溫度上限時(最高設定值不超過60℃)，壓縮機停機；當用戶用水，或由於熱損，儲水罐的水溫降低，低於設定的下限值時，自動開機，儲水罐的水溫始終保持在一定的範圍之內，全天24小時都能提供熱水。
本實用新型與現有的技術相比較，具有如下特點消除螺旋管壁導熱熱阻和接觸熱阻，傳熱效果好，結構簡單，適宜批量化生產；並且不佔用罐內空間。製冷劑採用環保型產品R134a，對大氣臭氧層環境的的破壞極小，消耗的是電能，不產生任何環境汙染，不產生溫室氣體，另外熱泵熱水器向外界傳遞的是冷量，對改善城市的日趨嚴重的溫室效應、熱島效應有著積極的作用。本實用新型的平均能效比在3.0以上，與目前市場上廣泛使用的電熱水器相比，節能達70％左右，能在晚上進行加熱，在我國居民實施峰谷分時電價的政策下，會給居民帶來更多的實惠。熱泵熱水器具有兩層筒體，兩層筒體之間採用保溫材料14，具有良好的絕熱性能，24小時內的熱損很小。熱水與電不存在直接和間接接觸，不會發生任何觸電事故，是一種安全型熱水器。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為儲水罐的局部放大圖。
圖中冷水進水管1、止回閥2、熱水出水管3、控制器4、高溫壓縮機5、氣壓平衡管6、溫度表7、風扇8、蒸發器9、膨脹閥10、乾燥過濾器11、半螺旋管夾套式冷凝器12、儲水罐13、保溫材料14、儲水罐內筒15、溫度傳感器16、高壓蒸氣熱力循環管17、低壓蒸氣熱力循環管18、液體熱力循環管19、熱水器上部筒體20、半螺旋管夾套21、半螺旋管22。
具體實施方式
如圖1所示的半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，由高溫壓縮機5、半螺旋管夾套式冷凝器12、蒸發器9、乾燥過濾器11、膨脹閥10、風扇8、控制器4、儲水罐13、冷水進水管1、熱水出水管3、氣壓平衡管6、溫度傳感器16組成，高溫壓縮機5的出氣口通過高壓蒸氣熱力循環管17與半螺旋管夾套式冷凝器12的進氣口相連，半螺旋管夾套式冷凝器12出液口通過液體熱力循環管19連接到乾燥過濾器11，再經熱力膨脹閥10連接到蒸發器9入口，從蒸發器9出口通過低壓蒸氣熱力循環管18回到高溫壓縮機5入口，形成一閉合循環，半螺旋管22在儲水罐13內；風扇8安裝在蒸發器9附近；單向閥2安裝在冷水進水管1上，進水管1通過儲水罐13內膽與熱水出水管3相連，儲水罐內筒15的頂部裝有溫度計7和氣壓平衡管6，控制器4安裝在熱泵熱水器上部筒體20側面，與溫度傳感器16、高溫壓縮機5的電源開關及風扇8電源開關相連；儲水罐內筒體15與外筒體13之間充填保溫材料14；高溫壓縮機5、蒸發器9、風扇8、膨脹閥10及乾燥過濾器11安裝在上部筒體20內。
其中壓縮機5是熱泵熱水器的「心臟」，吸進低壓製冷劑蒸氣，壓縮並輸出高溫高壓蒸氣；蒸發器9的作用是通過吸收空氣源或水源的熱量，低壓液體變為低壓蒸氣；半螺旋管夾套式冷凝器12內製冷劑是高溫高壓蒸氣(大於熱水溫度的上限值60℃)冷凝放熱，熱量由製冷劑傳給熱水，半螺旋管夾套21是將半螺旋管用焊接方式纏繞在儲水罐內筒15外壁，如圖2所示，焊接採用人工或專用焊接模具，半螺旋管用金屬帶逐段壓製成半圓形，或將金屬管剖開，彎成與筒體相吻合的弧段，再逐段與內筒15相連接，呈螺旋線型布置，該結構形式消除了螺旋管與熱水罐壁的接觸熱阻及螺旋管本身的導熱熱阻，傳熱效率將提高，不佔熱水罐內膽體積，加熱面積大，半螺旋管夾套21對內筒15有很好的加強作用，增加內筒15的剛度，此結構的關鍵是半螺旋管的焊接技術，通過模具組裝，可進行大批量生產，降低成本。膨脹閥10可對高溫液態製冷劑進行節流降壓，也能調節循環流量，使進入壓縮機5的製冷劑蒸氣具有一定的過熱度，保證壓縮機5的正常工作。乾燥過濾器11安裝在膨脹閥之前，能夠防止水分、灰塵等進入膨脹閥10造成堵塞。
該半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器可分為製冷劑循環系統、熱水系統、空氣系統和控制系統四部分。
製冷劑的循環工作過程如下製冷劑蒸氣進入到壓縮機5後，被壓縮成高溫高壓蒸氣，進入到半螺旋管冷凝器12，將熱量傳遞給儲水罐13裡的水，使水升溫，冷凝器12內的高溫工質蒸氣變成高溫液體，經膨脹閥10節流後成為低壓液體，進入到蒸發器9，吸收空氣中的熱量，低壓流體變成低壓蒸氣，再進入到壓縮機5，完成一個循環。
熱水系統的工作過程如下城市管網的自來水通過進水管1進入儲水罐13內部，吸收半螺旋管冷凝器12的熱量，水升溫，達到設定穩定後，水加熱停止，用戶用水時，水從出水管3流出，通過出水管3可同時向幾個供水點提供熱水。在進水管上安裝止回閥2，防止城市管網水壓降低時，儲水罐13內已加熱的水倒流回城市管網，造成用戶的損失。
空氣系統的工作過程如下熱泵熱水器的上部筒體20(材料為不鏽鋼)表面兩側鑽大量小孔，在風扇8推動作用下，筒體20內空氣流動，蒸發器9從空氣中吸收熱量。
控制系統的工作過程如下安裝在熱水器上的溫度傳感器16將熱電勢信號輸入控制器4，當熱水水溫達到設定值時，控制器4發出信號給執行器件即壓縮機5電源開關和風扇8的電源開關，電源關閉，壓縮機5和風扇8停止工作；當水溫低於設定的下限值時，控制器4向壓縮機5和風扇8電源開關發出信號，壓縮機5和風扇8開始工作，對水開始加熱。
本實用新型的使用不受天氣的限制，可安裝在室外、陽臺、車庫、閣樓間、屋頂及儲物室等方便的地方。適用於別墅、一般住戶、髮廊、沐足、小型餐廳及快餐廳等場合。
權利要求1.一種半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，由高溫壓縮機(5)、半螺旋管夾套式冷凝器(12)、蒸發器(9)、乾燥過濾器(11)、膨脹閥(10)、風扇(8)、控制器(4)、儲水罐(13)、冷水進水管(1)、熱水出水管(3)、氣壓平衡管(6)、溫度傳感器(16)組成，高溫壓縮機(5)的出氣口通過高壓蒸氣熱力循環管(17)與半螺旋管夾套式冷凝器(12)的進氣口相連，冷凝器(12)出液口通過液體熱力循環管(19)連接到乾燥過濾器(11)，再經熱力膨脹閥(10)連接到蒸發器(9)入口，從蒸發器9出口通過低壓蒸氣熱力循環管(18)回到高溫壓縮機(5)入口，形成一閉合循環，半螺旋管(22)在儲水罐(13)內，其特徵在於所述儲水罐(13)有內筒(15)，半螺旋管夾套(21)將半螺旋管(22)纏繞在儲水罐內筒(15)外壁。
2.根據權利要求1所述的半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，其特徵在於所述半螺旋管夾套(21)通過焊接將半螺旋管(22)纏繞在儲水罐內筒(15)外壁。
3.根據權利要求1所述的半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，其特徵在於所述半螺旋管夾套(21)的連接方式是上進下出。
4.根據權利要求1所述的半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，其特徵在於循環工質直接與儲水罐內筒(15)壁面相接觸。
5.根據權利要求1所述的半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，其特徵在於儲水罐內筒(15)與外筒之間充填保溫材料(14)。
專利摘要一種半螺旋管夾套加熱式熱泵熱水器，屬於熱泵熱水器技術領域。本實用新型的特徵在於半螺旋管夾套將半螺旋管用焊接方式纏繞在儲水罐內筒外壁，呈螺旋線型布置，該結構形式消除了螺旋管與熱水罐壁的接觸熱阻及螺旋管本身的導熱熱阻，傳熱效率將提高，不佔熱水罐內膽體積，加熱面積大，半螺旋管夾套對內筒有很好的加強作用，增加內筒的剛度。本實用新型具有結構簡單、安裝方便、更節能省電、安全可靠及對環境友好等優點。適用於各種建築用戶，具有很好地推廣使用價值。
文檔編號F24D17/02GK2658625SQ20032011717
公開日2004年11月24日 申請日期2003年10月20日 優先權日2003年10月20日
發明者朱冬生, 汪南 申請人:華南理工大學