一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置的製作方法

2023-07-21 00:28:41

專利名稱：一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種空氣源熱泵熱水裝置，更具體地說，涉及ー種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置。
背景技術：
熱泵是ー種利用少量電能從低溫熱源(如空氣、廢熱水等)吸收熱能，送往高溫熱源的制熱設備。其應用價值主要在於工作時製備的熱能遠高於所消耗的電能所能產生的焦耳熱能(如電熱水器)，具有良好的節能效果。目前廣為應用的熱泵主要是利用(逆)卡諾原理的壓縮機熱泵。其原理是使用空氣作為低溫熱源，由蒸發器內的液態製冷劑的蒸發汽化來吸收空氣中的熱能，再通過壓縮機將氣態エ質變成高溫、高壓的氣態エ質，當這種氣態エ質傳輸到冷凝器時高溫、高壓氣態 エ質釋放熱能，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲備冷水，使水溫升高，達到製備熱水的目的。其應用場所一般為家庭、エ廠、學校等對每日生活熱水量及供水時段有相對固定需求的場所。由於這些熱泵熱水裝置在系統設計上一般使用固定輸入功率的壓縮機，因此，就輸入功率指標而言，需要按照全年最低氣溫エ況進行設計。然而，就大部分適合熱泵應用的地域而言，全年中低溫エ況較少，尤其是極端低溫天數極少，因此該設計存在較大不合理性。目前基於(逆)卡諾原理設計的熱泵熱水裝置非常多，僅國內公開的專利就有四千多項。這些裝置根據是否應用於家庭場合可分為家用裝置和工程(商用)裝置兩大類另O。從目前公開的專利及文獻來看尚無輸入功率可調節的熱泵裝置技木。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種根據不同エ況範圍使用不同輸入功率製備生活熱水的功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，該裝置工作時提供的供熱能力與當時的供熱需求更相符合，其節能效果非常好。為了實現上述目的，本實用新型採用了如下技術方案一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其包括第一熱泵結構、第二熱泵結構以及設置在水箱內的電加熱器；所述第一熱泵結構包括定頻壓縮機、第一四通閥、冷凝器、第一儲液罐、第一過濾器、第一節流裝置、蒸發器、第一四通閥、第一過濾器、第一氣液分離器，所述定頻壓縮機通過管路依次經第一四通閥、冷凝器、第一儲液罐、第一過濾器、第一節流裝置、蒸發器、第一四通閥、第一過濾器、第一氣液分離器連接形成第一封閉迴路結構；所述第二熱泵結構包括變頻壓縮機、冷凝器、第二儲液罐、第二過濾器、第二節流裝置、蒸發器、第二氣液分離器，所述變頻壓縮機通過管路依次經冷凝器、第二儲液罐、第二過濾器、第ニ節流裝置、蒸發器、第二氣液分離器連接形成第二封閉迴路結構；所述水箱通過管路依次經一水泵、冷凝器形成第三封閉迴路結構。[0009]作為對本技術方案的進ー步改進，所述冷凝器為由內到外依次為內層管、中間管、外層管組成的管中管結構；在所述第一封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器的內層管連通；所述第二封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器的外層管連通；在所述第三封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器的中間管連通。作為對本技術方案的進ー步改進，外界冷媒經內層管的走向和外界冷媒經外層管的走向相同並且外界冷媒經內層管的走向和水經中間管的走向相反。作為對本技術方案的進ー步改進，在所述蒸發器為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉迴路結構的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉迴路結構的管路連通。 作為對本技術方案的進ー步改進，其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機到冷凝器的管路上的第二高壓開關、安裝在連通所述第二氣液分離器到變頻壓縮機的管路上的第二低壓開關、安裝在連通所述定頻壓縮機到第一四通閥的管路上的第一高壓開關、安裝在連通所述第一氣液分離器到定頻壓縮機的管路上的第一低壓開關、安裝在連通所述第一四通閥到第一過濾器的管路上的第一感溫包並且該第一感溫包通過管路與所述第一節流裝置連接。本實用新型由於採用了上述結構，故其具有如下有益效果(I)本實用新型通過採用定頻壓縮機工作的第一熱泵結構、採用變頻壓縮機工作的第二熱泵結構以及採用固定供熱的電加熱器三部分的配合對ー個小容積的水箱工作，從而提供三個功率範圍且連續可調的供熱能力。第一熱泵結構和第二熱泵結構共用一個蒸發器和ー個冷凝器且相互獨立，在工作時根據實時エ況選擇單個熱泵結構，或者兩個熱泵結構，或者兩個熱泵結構與電加熱器工作。因此，本實用新型能夠根據不同エ況範圍使用不同輸入功率製備生活熱水，本實用新型工作時提供的供熱能力與當時的供熱需求更相符合。(2)本實用新型更節能，通過採用小容積的水箱設計，可大幅減少保溫熱損失，通過採用定頻壓縮機工作的第一熱泵結構、採用變頻壓縮機工作的第二熱泵結構以及採用固定供熱的電加熱器三部分的配合實現功率分檔設計，可大幅減少供熱能力浪費；本實用新型工作的大部分時間中，僅需第一熱泵結構單獨工作，由於蒸發器面積足夠大，所需風量可相應減少，設備能效比高，電加熱器部分僅需在全年中極少數的極端低溫天氣啟動，此時熱泵結構能效比優勢已經不大；因此，本實用新型的裝置綜合年平均能效比傳統採用單獨熱泵結構要高很多。(3)本實用新型響應速度更快，本實用新型採用小容積水箱蓄熱提供一的持續供熱能力、大功率制熱部件提供足夠的即時供熱能力，供熱響應速度更快，全年中大部分時間可實現即開即供熱。(4)本實用新型通過採用定頻壓縮機工作的第一熱泵結構、採用變頻壓縮機工作的第二熱泵結構以及採用固定供熱的電加熱器三部分配合工作，從而本實用新型的裝置使用安全性和可靠性更強，使用壽命更長，本實用新型工作絕大部分時間中供熱能力留有餘量，設備安全性更強。在結合附圖閱讀本實用新型的實施方式的詳細描述後，本實用新型的特點和優點將變得更加清楚。
圖I為本實用新型的實施方式的截面示意圖；圖2是冷凝器的內部的管中管結構示意圖。圖中I.定頻壓縮機；2.第一四通閥；3.冷凝器；31.內層管；32.中間管；33.外層管；4.第一儲液罐；5.卸荷閥；6.第一過濾器；7.第一節流裝置；8.蒸發器；9.第一截止閥；10.第一氣液分離器；11.第一低壓開關；12.第一高壓開關；14.第一過濾器；15.第一感
溫包；16.變頻壓縮機；17.第二高壓開關；18.第二儲液罐；19.第二截止閥；20.第二過濾器；21.第二節流裝置；22.第二截止閥；23.第二氣液分離器；24.第二低壓開關；25.水泵；26.水箱；27.電加熱器。
具體實施方式
下面以ー個實施方式對本實用新型作進ー步詳細的說明，但應當說明，本實用新型的保護範圍不僅僅限於此。請參閱圖1，一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其包括第一熱泵結構A、第二熱泵結構B以及設置在水箱26內的電加熱器27，其中，水箱26使用遠小於實際供水需求的小容積水箱，僅用於提供一定的持續供熱能力；所述第一熱泵結構A包括定頻壓縮機I、第一四通閥2、冷凝器3、第一儲液罐4、第一過濾器6、第一節流裝置7、蒸發器8、第一四通閥2、第一過濾器14、第一氣液分離器10，所述定頻壓縮機I通過管路依次經第一四通閥2、冷凝器3、第一儲液罐4、第一過濾器6、第一節流裝置7、蒸發器8、第一四通閥2、第一過濾器14、第一氣液分離器10連接形成第一封閉迴路結構；所述第二熱泵結構B包括變頻壓縮機16、冷凝器3、第二儲液罐18、第二過濾器20、第二節流裝置21、蒸發器8、第二氣液分離器23，所述變頻壓縮機16通過管路依次經冷凝器3、第二儲液罐18、第二過濾器20、第二節流裝置21、蒸發器8、第二氣液分離器23連接形成第二封閉迴路結構；所述水箱26通過管路依次經一水泵25、冷凝器3形成第三封閉迴路結構。在本實施方式中，由第一熱泵結構A、第二熱泵結構B組成雙壓縮機雙結構，第一熱泵結構A採用定頻壓縮機I，其具有固定供熱能力；第二熱泵結構B採用變頻壓縮機16，其具有一定範圍內功率可調；供熱能力電加熱器27具有固定供熱能力；三個部分以三種組合方式工作可以第一熱泵結構A單獨エ作、第一熱泵結構A和第二熱泵結構B同時工作，或者第一熱泵結構A、第二熱泵結構B、電加熱器37同時工作，提供三個功率範圍且連續可調的供熱能力其中，第一熱泵結構A和第ニ熱泵結構B採用共同的蒸發器8和冷凝器3。參閱圖2，作為對本技術方案的進ー步改進，所述冷凝器3為由內到外依次為內層管31、中間管32、外層管33組成的管中管結構；在所述第一封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器3的內層管31連通；所述第二封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器3的外層管33連通；在所述第三封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器3的中間管32連通。外界冷媒經內層管31的走向和外界冷媒經外層管33的走向相同並且外界冷媒經內層管31的走向和水經中間管32的走向相反。作為對本技術方案的進ー步改進，在所述蒸發器8為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉迴路結構的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉迴路結構的管路連通。作為對本技術方案的進ー步改進，其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機16到冷凝器3的管路上的第二高壓開關17、安裝在連通所述第二氣液分離器23到變頻壓縮機16的管路上的第二低壓開關24、安裝在連通所述定頻壓縮機I到第一四通閥2的管路上的第一高壓開關12、安裝在連通所述第一氣液分離器10到定頻壓縮機I的管路上的第一低壓開關11、安裝在連通所述第一四通閥2到第一過濾器14的管路上的第一感溫包15並且該第一感溫包15通過管路與所述第一節流裝置7連接。上述第二高壓開關17、第二低壓開關24、第一高壓開關12、第一低壓開關11、第一感溫包15分別對相應部件起到保護作用。本實施方式具體使用，其工作流程如下(一)當第一熱泵結構A的供熱能力滿足制熱需求時，僅啟動第一熱泵結構A工作製備熱水即可； ( ニ)當第一熱泵結構A的供熱能力不滿足制熱需求吋，除了啟動第一熱泵結構A還需要開始啟動第二熱泵結構B工作，實現以適當的運行頻率工作製備熱水；(三)當第一熱泵結構A的供熱能力與第二熱泵結構B的最大供熱能力之和還不滿足制熱需求吋，除了啟動第一熱泵結構A、第二熱泵結構B，還需啟動電加熱器27 —起工作，並將第二熱泵結構B的運行頻率調節至適當值；(四)第二熱泵結構B及電加熱器27的啟動由控制系統根據當時環境溫度和進水水溫進行控制即可。雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域的技術人員可以在所附權利要求的範圍之內作出各種變形或修改，只要不超過本實用新型的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特徵在於其包括第一熱泵結構(A)、第二熱泵結構(B)以及設置在水箱(26)內的電加熱器(27);所述第一熱泵結構(A)包括定頻壓縮機(I)、第一四通閥(2)、冷凝器(3)、第一儲液罐(4)、第一過濾器(6)、第一節流裝置(7)、蒸發器(8)、第一四通閥(2)、第一過濾器(14)、第一氣液分離器(10)，所述定頻壓縮機(I)通過管路依次經第一四通閥(2)、冷凝器(3)、第一儲液罐(4)、第一過濾器￠)、第一節流裝置(7)、蒸發器(8)、第一四通閥(2)、第一過濾器(14)、第一氣液分離器(10)連接形成第一封閉迴路結構；所述第二熱泵結構(B)包括變頻壓縮機(16)、冷凝器(3)、第二儲液罐(18)、第二過濾器(20)、第二節流裝置(21)、蒸發器(8)、第二氣液分離器(23)，所述變頻壓縮機(16)通過管路依次經冷凝器(3)、第二儲液罐(18)、第二過濾器(20)、第二節流裝置(21)、蒸發器(8)、第二氣液分離器(23)連接形成第二封閉迴路結構；所述水箱(26)通過管路依次經一水泵(25)、冷凝器(3)形成第三封閉迴路結構。
2.根據權利要求I所述的一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特徵在於所述冷凝器(3)為由內到外依次為內層管(31)、中間管(32)、外層管(33)組成的管中管結構；在所述第一封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器(3)的內層管(31)連通；所述第二封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器(3)的外層管(33)連通；在所述第三封閉迴路結構中，相應管路是與該冷凝器(3)的中間管(32)連通。
3.根據權利要求2所述的一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特徵在於外界冷媒經內層管(31)的走向和外界冷媒經外層管(33)的走向相同並且外界冷媒經內層管(31)的走向和水經中間管(32)的走向相反。
4.根據權利要求I或2或3所述的一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特徵在於在所述蒸發器(8)為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉迴路結構的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉迴路結構的管路連通。
5.根據權利要求4所述的一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特徵在於其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機(16)到冷凝器(3)的管路上的第二高壓開關(17)、安裝在連通所述第二氣液分離器(23)到變頻壓縮機(16)的管路上的第二低壓開關(24)、安裝在連通所述定頻壓縮機(I)到第一四通閥(2)的管路上的第一高壓開關(12)、安裝在連通所述第一氣液分離器(10)到定頻壓縮機(I)的管路上的第一低壓開關(11)、安裝在連通所述第一四通閥(2)到第一過濾器(14)的管路上的第一感溫包(15)並且該第一感溫包(15)通過管路與所述第一節流裝置(7)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種功率分檔可調的商用空氣源熱泵熱水裝置，包括第一熱泵結構、第二熱泵結構及設在水箱內的電加熱器；第一熱泵結構包括由定頻壓縮機通過管路依次經第一四通閥、冷凝器、第一儲液罐、第一過濾器、第一節流裝置、蒸發器、第一四通閥、第一過濾器、第一氣液分離器連接形成第一封閉迴路結構；第二熱泵結構包括由變頻壓縮機通過管路依次經冷凝器、第二儲液罐、第二過濾器、第二節流裝置、蒸發器、第二氣液分離器連接形成第二封閉迴路結構；水箱通過管路依次經一水泵、冷凝器形成第三封閉迴路結構。本實用新型能根據不同工況範圍使用不同輸入功率製備生活熱水，其工作時提供的供熱能力與當時的供熱需求更符合，其節能效果非常好。
文檔編號F24H4/04GK202470417SQ20122003462
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者趙密升 申請人:廣東紐恩泰新能源科技發展有限公司