一種換熱器外置的節能循環型熱水空調器的製作方法

2023-07-05 00:29:16

專利名稱：一種換熱器外置的節能循環型熱水空調器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種換熱器外置的節能循環型熱水空調器，採用節能循環改進位冷系統、 採用板式或套管式或盤管式換熱器製取生活熱水、採用氟或水管路系統以適應不同地域或氣 候條件，屬於空氣源熱泵空調及供熱技術領域。
背景技術：
空調、熱水器作為兩個獨立行業產品，其功能設備種類繁多、技術多樣，但是每類產品 單獨工作時都會耗費大量一次或二次能源，且經濟性差。至今尚沒有出現任何一種節能可靠 的成熟產品可將這兩類日常家用器具的功能合而為一。
現有的家用空調器，其製冷時需要向室外白白排放大量熱能，且空調年平均累計使用時 間一般很有限，例如在北京地區只有大約200小時， 一年中絕大多數時間是在閒置，即使加 上過渡季節的供熱時間也沒有本質差別。
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，由於將生活熱水加熱到設計溫度(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供冷、供熱、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換熱器外置的節能循環型熱水空調器，整機由空調裝置和 熱水裝置兩部分組成。其中空調裝置中氟水換熱器氟路進口端與壓縮機出口相連，出口端經 四通閥與儲液器相連；室外換熱器進口端與四通閥相連，出口端與單向閥組相連；節能循環 器液側進口端經乾燥過濾器與儲液器相連，出口端與膨脹閥進口相連；室內換熱器進口端通 過單向閥組與節流機構出口相連；節能循環器汽側進口端經四通閥與室內換熱器出口相連， 出口端經汽液分離器與壓縮機相連。氟水換熱器水路進口端與熱水罐下部出水口相連，出口 端與上部進水口相連。生活熱水儲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。
節能循環器採用外肋盤管式或者套管式或者板式氟氟換熱器，加熱生活熱水的氟水換熱 器採用板式、套管式或氟水盤管式結構，室內換熱器、室外換熱器採用翅片式結構。
採用節能循環器可在保持冷凝溫度為較低溫度水平(40 54.4°C)時，即排氣壓力處於 較低水平時，有效提升排氣溫度以保持乃至大大提高出水溫度水平(熱水出水溫度範圍35 IO(TC)，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、開水兩用機難以達到的，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。
熱水罐為密閉壓力容器，筒體由不鏽鋼內壁、彩鋼板外壁及聚氨酯發泡保溫層構成，下 部接自來水進水管，上部接生活熱水出水管，底部接洩水管。罐體內的進、出水口均與布水 器連接，其中布水器的結構採用相關專利"一種熱泵熱水器專用的帶布水器的立式制熱器" 的結構。且罐內極下部設置溫度傳感器，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，節省熱水罐空間。自來水進水與底部加熱水出水 共用一個水管，使結構更加緊湊合理。
北方地區使用的機型其室內機與室外機之間的連接管為製冷劑管，不存在冬季管道被凍 裂的危險，且室外機風冷換熱器的進風口上可選裝輔助電加熱器以利於制冷機正常啟動。南 方地區則可選擇製冷劑或者水管路系統，其壓縮機、氟水換熱器等可靈活設置於室內或室外。
本實用新型大大提高了能效比，真正實現了空調、熱水功能集於一體，可高效節能穩定 可靠運行，產品壽命長，安裝、使用、維修方便，地域及氣候適應性廣。


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
壓縮機l、氟水換熱器2、四通閥3、室外換熱器4、膨脹閥5、單向閥組6 + 7+8 + 9、 儲液器IO、乾燥過濾器ll、節能循環器12、視液鏡13、汽液分離器14、室內換熱器15、保 溫熱水罐16、低壓表17、高壓表18、生活熱水出水管19、生活熱水進水管20、熱水罐下部 出水管21、自來水補水管22、洩水管23。
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。
整機由空調裝置和熱水裝置兩部分組成。其中空調裝置由壓縮機(1)、室外翅片式換熱 器(4)、節能循環器(12)、室內翅片式換熱器(15)及其它配件組成；熱水裝置由保溫熱水 罐(16)、板式或套管式或盤管式氟水換熱器(2)及其它配件組成。氟水換熱器(2)氟路進 口端與壓縮機(1)出口相連，出口端與四通閥(3)相連；室外換熱器(4)進口端與四通閥 (3)相連，出口端與單向閥組(6 + 7+8+9)相連；儲液器(10)進口端與單向閥組相連， 出口端與乾燥過濾器(11)進口相連；節能循環器(12)液側進口端與乾燥過濾器(11)出 口相連，出口端經視液鏡(13)與膨脹閥(5)進口相連；室內換熱器(15)進口端通過單向 閥組與節流機構(5)出口相連；節能循環器(12)汽側進口端通過四通閥(3)與室內換熱 器(15)出口相連，出口端與汽液分離器(14)進口端相連；汽液分離器(14)出口端與壓 縮機(1)吸氣口相連。生活熱水儲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(2)水路進口端與熱水罐(16)下部出水管(21)相連，出口端與上部 進水口 (20)相連，下部出水管與自來水補水管(22)相連，熱水罐底部設置洩水管(23)。 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，加熱生活熱水的氟水換熱 器(2)採用板式、套管式或氟水盤管式結構，室內供冷及供熱換熱器(15)採用翅片式結構， 室外吸熱或放熱換熱器(4)採用翅片式結構。熱水罐(16)為密閉壓力容器，筒體由不鏽鋼 內壁、彩鋼板外壁及聚氨酯發泡保溫層構成，下部接自來水進水管(22)，上部接生活熱水出 水管(19)，底部接洩水管(23)，且罐內下部設置溫度傳感器，自來水進水與下部加熱水出 水共用一個水管，使結構更加緊湊合理。
本實用新型可實現如下5種工作模式單獨供冷、單獨供熱、單獨製取生活熱水、同時 供冷與製取生活熱水、同時供熱與製取生活熱水等。
現以單獨製取生活熱水模式為例詳述其工作流程如下 (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室外換熱器風機、水泵，然後啟動壓縮機進行熱泵循環， 而室內換熱器風機不啟動。
(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，進入開水器及氟水換熱器向熱水釋放熱量，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 過熱水罐下部的出水管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 上部的進水管進入熱水罐，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i立置逐漸下移，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) 取用通過上部的出水管可取用生活熱水，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。
其它4種工作模式中，單獨供冷、單獨供熱模式與普通家用冷暖型空調工作流程相同， 只是其排氣壓力調整到較低水平，熱水器處於悶燒保溫狀態。同時供冷與製取生活熱水模式 下，室內換熱器是蒸發器，熱水器與室外換熱器構成製冷劑系統冷凝部分的串聯形式。同時 供熱與製取生活熱水模式下，室外換熱器是蒸發器，熱水器與室內換熱器構成製冷劑系統冷 凝部分的串聯形式。
權利要求1、一種換熱器外置的節能循環型熱水空調器，整機分為空調裝置和熱水裝置兩部分，其特徵在於氟水換熱器(2)氟路進口端與壓縮機(1)出口相連，出口端與四通閥(3)相連；室外換熱器(4)進口端與四通閥(3)相連，出口端與單向閥組(6、7、89)相連；儲液器(10)進口端與單向閥組相連，出口端與乾燥過濾器(11)進口相連；節能循環器(12)液側進口端與乾燥過濾器(11)出口相連，出口端經視液鏡(13)與膨脹閥(5)進口相連；室內換熱器(15)進口端通過單向閥組與節流機構(5)出口相連；節能循環器(12)汽側進口端通過四通閥(3)與室內換熱器(15)出口相連，出口端與汽液分離器(14)進口端相連；汽液分離器(14)出口端與壓縮機(1)吸氣口相連；氟水換熱器(2)水路進口端與熱水罐(16)下部出水管(21)相連，出口端與上部進水口(20)相連，下部出水管與自來水補水管(22)相連，熱水罐底部設置洩水管(23)。
2、 如權利要求1所述的換熱器外置的節能循環型熱水空調器，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，加熱生活熱水的氟水換熱器(2) 採用板式、套管式或氟水盤管式結構，室內供冷及供熱換熱器(15)採用翅片式結構，室外 吸熱或放熱換熱器(4)採用翅片式結構。
3、 如權利要求1所述的換熱器外置的節能循環型熱水空調器，其特徵在於所述的熱水罐(16) 採用內部帶有布水器的自然對流型結構。
專利摘要一種換熱器外置的節能循環型熱水空調器，由空調裝置和熱水裝置兩部分組成。其中空調裝置由壓縮機、室外翅片式換熱器、節能循環器、室內翅片式換熱器及其它配件組成；熱水裝置由保溫熱水罐、板式或套管式氟水換熱器及其它配件組成。氟水換熱器設置於熱水灌外部熱水罐內部流速低，實現良好的溫度分層，依靠氟水換熱器前後水路的溫度不同所引起的熱壓作用實現自然對流循環，省去了循環水泵；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)；該熱水空調器開創性地實現了製冷、制熱及製取生活熱水功能集於一體，可高效節能安全可靠的運行，且具有安裝靈活、適應地區及氣候範圍廣等突出優點。
文檔編號F24F5/00GK201138027SQ20072031053
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