快熱式熱泵型熱水器的製作方法
2023-06-03 01:20:26
專利名稱：快熱式熱泵型熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱水器，具體地說涉及熱泵型熱水器。
背景技術：
目前市場上的熱水產品分為兩大類即熱式熱水器和容積式熱水器。容積式電熱水器、真空管太陽能熱水器和常規的家用熱泵熱水器都屬於容積式熱水產品；燃氣熱水器、即熱式電熱水器屬於即熱式熱水器。與容積式熱水產品相比，即熱式熱水產品具有方便快捷、體積小巧的優點，燃氣熱水器也因此而佔有一定的熱水器市場份額；但即熱式電熱水器沒有形成主流產品，主要因為它對電負荷的要求較高，冬天水溫較低情況下即熱式電熱水器需要10千瓦左右的功率才能滿足正常洗浴需要，目前我國家庭正常的用電線路無法承受此負荷。所以，市場上佔有一定份額的電熱水器產品主要以容積式為主。
熱泵熱水器產品用電能驅動系統工作，通過吸收空氣能源製造熱水。熱泵產品的能源輸入產出比可以達到1∶3以上，節能效果明顯。但熱泵熱水器工作性能受到空氣溫度的影響，供熱能力隨著季節而變化，無法保證即熱效果，所以，目前市場上的熱泵熱水產品以容積式為主。通過機組連續工作，小功率的熱泵設備就可以提供較大容積量的熱水，具有較好的技術經濟性能。和其他容積式熱水產品一樣，為了提供更多的熱水，就需要更大的水箱來儲水，而且需要的水箱往往是承壓式的，對於一些家庭和商業用戶來說，佔地面積較大且承壓的水箱，帶來的較高價格和住房空間的擁塞常常讓他們難以接受，因此影響了熱泵熱水器的推廣和使用。
發明目的
本發明要解決的技術問題是提供一種熱泵型熱水器，不需要較大體積、且承壓的儲熱箱(即上述的水箱)，即可為用戶使用熱水時提供高效的熱能，接近即熱使用熱水的效果。
本發明通過以下技術方案實現一種快熱式熱泵型熱水器，包括壓縮機、換熱器、節流裝置、蒸發器以及按上述順序連通於之間的製冷劑管路；所述換熱器包括儲熱箱、設置於儲熱箱內的熱交換裝置，以及充填於儲熱箱內的儲熱載體；所述製冷劑管路與熱交換裝置連通；所述熱交換裝置由製冷劑管路與自來水管路並聯構成，或由兩者呈套管式構成。
所述熱交換裝置由製冷劑管路與自來水管路並聯構成，是指製冷劑管路與自來水管路徑向管壁緊密的貼合於一起；兩者管壁之間可以通過焊接或者擠壓成並聯結構，形成直接的導熱接觸面，接觸面越大、導熱效率越高；如所述的熱交換裝置的橫截面為「目」字型、或為「日」字型、或為「田」字型、或為「8」字型、或為冰糖葫蘆串型、或為其他有接觸點或面的多孔形式，其中一部分孔為製冷劑的通道，另一部分孔為自來水的通道。
所述熱交換裝置呈套管式結構，是由製冷劑管路套於自來水管路外壁構成，套管內管中流動的介質是水，套管內管與外管之間流動的介質是製冷劑。
所述熱交換裝置在換熱器的儲熱箱內呈盤旋設置，或呈隊列設置。這兩種方式可根據設計要求確定，無論是哪一種設置方式，當自來水流動供水且熱泵制熱工作時，製冷劑與自來水兩者在熱交換裝置中呈逆向流動。所述熱交換裝置中的自來水管路為銅管、或為不鏽鋼管、或為鍍鋅管。以銅管為佳，其傳熱效率高。
所述熱交換裝置的進出口與儲熱箱進出口之間通過製冷劑管路、自來水管路連接，位於儲熱箱內的製冷劑管路、自來水管路為等長，或自來水管路長於製冷劑管路。為了增強自來水吸熱升溫效果，在儲熱箱內，自來水管路進熱交換裝置之前或者出熱交換裝置之後可以增加一段換熱管道，與儲熱載體進行熱交換。
有益效果與常規家用熱泵熱水器相比，本發明具有以下幾個優點一、縮小水箱體積常規家用熱泵熱水系統採用盤管換熱器，水箱中的水流動性差，加之盤管中的熱泵制熱介質和水箱中水的溫差小，因此換熱速度慢；本發明讓流動的自來水直接與儲熱箱內的儲熱載體、以及熱泵制熱介質逆向換熱，因此換熱速度快；所以，在同等供熱量情況下，本發明可以節約1/3以上的儲熱箱(亦即水箱，下同)容積，縮小產品的佔地空間，有助於產品的市場推廣。
二、取消承壓水箱本發明中由於儲熱箱是儲熱載體的容器，而非連接自來水管道用來供水的蓄水箱，因此不需要承壓，從而可以將家用熱泵熱水器的水箱結構由承壓形式變為不承壓形式，大大降低熱泵產品的製造成本，同樣有助於產品的市場推廣。
三、提高熱泵工作效率熱泵工作提供的一部分熱能用來加熱儲熱箱中的儲熱載體，熱泵工作提供的更多熱能是兩種介質在逆向流動過程中直接交換，此時，熱泵在冷凝溫度較低的狀態下運行，效率較高，所以，在給低溫水的直接加熱過程中熱泵效率高，節能效果也更突出。
四、克服了水垢的產生儲熱箱中的儲熱載體可以使用不易結垢的軟化水、油等，供水管中的自來水由入口時的較低溫度直接加熱成50度左右的熱水排出，也不易結垢，因此，快熱式熱泵型熱水器可保證熱泵系統工作性能長期穩定。
圖1為本發明系統框圖；圖2為圖1中換熱器剖面示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括壓縮機1、換熱器2、節流裝置3、蒸發器4以及按上述順序連通於之間的製冷劑管路5。如圖2所示，換熱器2包括儲熱箱6，設置於儲熱箱6內的熱交換裝置7，以及充填於儲熱箱6內的儲熱載體8，所述熱交換裝置7由製冷劑管路5與自來水管路9並聯構成，在本實施例中採用焊接方法，使兩者徑向管壁緊密貼合於一起；熱交換裝置7的橫截面呈「目」字型(未提供圖示)，中間為製冷劑管路5，兩邊為自來水管路9；熱交換裝置7盤旋設置於換熱器2的儲熱箱6內。仍如圖2所示，熱交換裝置7進出口直接連接儲熱箱6的進出口，進出口位於儲熱箱同一側，熱交換裝置7進出口與相應的製冷劑管路5、自來水管路9連通，如圖中箭頭所示，兩種介質在熱交換裝置7中呈逆向流動。在本實施例中儲熱載體8選用軟化水，熱交換裝置7中的自來水管路選用銅管。
運行方式當儲熱箱中的溫度低於設定溫度時，熱泵啟動制熱運行，高溫製冷劑經製冷劑管路5流經熱交換裝置7，將熱能釋放到儲熱載體8中，待該載體加熱到設定溫度，熱泵停止工作。當用戶用熱水時，打開自來水管路9開關10，水流信號啟動熱泵系統。高溫製冷劑、自來水由各自管路逆向流過熱交換裝置7，儲熱載體8、高溫製冷劑將熱量釋放給流動的水，使得水在流動的過程中不斷吸收熱能，由進口時的低溫水迅速轉換為出口時的高溫熱水。當然，水的升高溫度與持續供應熱水的時間，是與熱泵機組供應熱能的多少，熱交換裝置的換熱面積，以及儲熱載體供應熱能的多少有關的，供應的熱能越多，出口水溫就會越高，有效熱水供應的時間就會越長。可根據需要選用合適的熱泵機組，就可以在一定時間內實現等同即熱用水的效果。
權利要求
1.一種快熱式熱泵型熱水器，包括壓縮機(1)、換熱器(2)、節流裝置(3)、蒸發器(4)以及按上述順序連通於之間的製冷劑管路(5)；所述換熱器(2)包括儲熱箱(6)、設置於儲熱箱內的熱交換裝置(7)，以及充填於儲熱箱內的儲熱載體(8)；其特徵在於熱交換裝置(7)由製冷劑管路(5)與自來水管路(9)並聯構成，或由兩者呈套管式構成。
2.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於所述的熱交換裝置(7)由製冷劑管路(5)與自來水管路(9)並聯構成，是指製冷劑管路(5)與自來水管路(9)徑向管壁緊密貼合於一起；製冷劑管路(5)與自來水管路(9)管壁之間通過焊接、或擠壓成並聯結構；熱交換裝置(7)的橫截面為「目」字型、或為「日」字型、或為「田」字型、或為「8」字型、或為冰糖葫蘆串型、或為其他有接觸點的多孔形式。
3.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於所述的熱交換裝置(7)呈套管式結構，是由製冷劑管路(5)套於自來水管路(9)外壁構成，套管內管中流動的介質是水，套管內管與外管之間流動的介質是製冷劑。
4.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於熱交換裝置(7)在換熱器(2)的儲熱箱(6)內呈盤旋設置，或呈隊列設置。
5.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於自來水流動供水且熱泵制熱工作時，製冷劑與自來水兩者在熱交換裝置(7)中呈逆向流動。
6.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於熱交換裝置(7)的進出口直接連接儲熱箱(6)進出口；或之間通過製冷劑管路(5)、自來水管路(9)連接，位於儲熱箱(6)內的製冷劑管路(5)、自來水管路(9)為等長，或自來水管路(9)長於製冷劑管路(5)。
7.如權利要求1所述的一種快熱式熱泵型熱水器，其特徵在於熱交換裝置(7)中的自來水管路(9)為銅管、或為不鏽鋼管、或為鍍鋅管。
全文摘要
本發明公開了一種快熱式熱泵型熱水器，包括壓縮機、換熱器、節流裝置、蒸發器以及按上述順序連通於之間的製冷劑管路；所述換熱器包括儲熱箱、設置於儲熱箱內的熱交換裝置，以及充填於儲熱箱內的儲熱載體；所述製冷劑管路與熱交換裝置連通；所述熱交換裝置由製冷劑管路與自來水管路並聯構成，或由兩者呈套管式構成。本發明讓流動的自來水直接與儲熱箱內的儲熱載體、以及熱泵制熱介質逆向換熱，因此換熱速度快、效率高，選用合適的熱泵機組，可以實現等同即熱用水的效果。本發明在同等供熱量情況下，可以節約儲熱箱容積，同時由於儲熱箱是儲熱載體的容器，而非連接自來水管道用來供水的蓄水箱，因此不需要承壓，從而大大降低熱泵產品的製造成本。
文檔編號F28D7/10GK1928453SQ20061009636
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月21日 優先權日2006年9月21日
發明者陳志強 申請人:陳志強