一種防結霜空氣源熱泵系統的製作方法
2023-05-10 22:03:56 2
一種防結霜空氣源熱泵系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種防結霜空氣源熱泵系統，包括蒸發器和儲熱水箱及太陽能集熱器，還包括水泵和用於大循環迴路和小循環迴路切換的水閥門，蒸發器內設有流通製冷劑的第一流道和用於流通熱水的第二流道；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、第二流道、儲熱水箱依次通過水管相連通構成大循環迴路；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、儲熱水箱依次通過水管相連通構成小循環迴路。本發明解決在低溫環境下易結霜的問題，使壓縮機工作在最佳溫度範圍內，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機功耗。
【專利說明】 一種防結霜空氣源熱泵系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱泵熱水器領域，特別涉及一種防結霜空氣源熱泵系統。
【背景技術】
[0002]空氣源熱水器，又稱熱泵熱水器，也稱空氣能熱水器，是採用製冷原理從空氣中吸收熱量來造熱水的熱量搬運裝置。由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機依次通過管路相連構成循環迴路。管路中流通有製冷劑。通過讓製冷劑不斷完成蒸發(蒸發器吸取環境中的熱量)-壓縮-冷凝(冷凝器放出熱量)-節流(通過膨脹閥進行節流)一再蒸發(蒸發器吸取環境中的熱量)的熱力循環過程，從而將環境中的熱量帶到水中。具有高效節能的特點、其節能效果(在一定的環境溫度範圍內)是電熱水器的4倍，是燃氣熱水器的3倍，是太陽能的2倍。但現在市場上的空氣源熱泵在環境溫度O下7度以下時、易結霜、而降霜是行業病、時間長、功耗大、有的熱泵雖能免強工作但根本談不上節能。
[0003]由於環境溫度低、吸氣比容增大、壓縮機理論吸氣量是恆定不變的，這樣進入壓縮製冷劑的體積流量減少，相應單位製冷劑熱量減少，隨之熱性能下降、經濟性降低。此時壓縮機壓比增大，導致輸氣係數下降，壓縮機製冷劑的循環流量減少，壓縮機的功耗增大，熱量降低，性能係數降低。
[0004]如果蒸發溫度過高，超出壓縮機本身允許工作溫度範圍，導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作(嚴重時會燒毀壓縮機)。熱泵熱水器是因為受季節環境氣候影響一直不能得到廣泛推廣和深度利用。
[0005]空氣源熱泵的蒸發器合理工作溫度在20度至40度左右，如果過高會造成蒸發溫度過高導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作(嚴重時會燒毀壓縮機)，如果過低容易結霜，隨之熱性能下降、經濟性降低。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明提出一種防結霜空氣源熱泵系統，以解決熱性能低和經濟性低的問題。
[0007]一方面，本發明提供了一種防結霜空氣源熱泵系統，包括蒸發器和儲熱水箱及太陽能集熱器，還包括水泵和用於大循環迴路和小循環迴路切換的水閥門，蒸發器內設有流通製冷劑的第一流道和用於流通熱水的第二流道；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、第二流道、儲熱水箱依次通過水管相連通構成大循環迴路；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、儲熱水箱依次通過水管相連通構成小循環迴路。
[0008]進一步地，水閥門包括閥腔體和閥芯，閥腔體上設置有進水管和大循環出水管及小循環出水管，大循環出水管與第二流道相連，小循環出水管與儲熱水箱相連；閥芯可旋轉的安裝在閥腔體內，閥芯內設置有內流道；閥芯包括第一工位和第二工位，在第一工位時，內流道連通進水管與大循環出水管；在第二工位時，內流道連通進水管與小循環出水管。
[0009]進一步地，蒸發器還設置有空氣對流風扇。
[0010]進一步地，包括冷凝器，冷凝器安裝在儲熱水箱內。
[0011]進一步地，在儲熱水箱的進出水管路中均設置有單向閥。
[0012]進一步地，還包括壓縮機、儲液罐、過濾器、膨脹閥；壓縮機、冷凝器、儲液罐、過濾器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機依次通過管路相連構成制熱循環迴路。
[0013]本發明提供的防結霜空氣源熱泵系統，包括大循環迴路和小循環迴路，當發現儲熱水箱水溫低於30攝氏度時，操作手通過操作水閥門，切換至大循環迴路，儲熱水箱和太陽能集熱器中的熱水進行蒸發器的第二流道中，熱水的熱量不斷傳遞給蒸發器的第一流道，使系統製冷劑得到最佳蒸發氣化、平衡系統工作壓力，攜帶最大熱能，在冷凝器中最大化的放出熱量。從而解決在低溫環境下易結霜的問題，使壓縮機工作在最佳溫度範圍內，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機功耗。當熱水溫度高於30度時，操作手通過操作水閥門，切換至小循環迴路，防止蒸發溫度過高，超出壓縮機本身允許工作溫度範圍，導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作(嚴重時會燒毀壓縮機)。
[0014]在大循環迴路中，太陽能集熱器收集的熱能向蒸發器和儲熱水箱傳遞，儲熱水箱的熱能也蒸發器和太陽能集熱器傳遞，蒸發器吸收太陽能集熱器和儲熱水箱中的熱能。因此，在大循環迴路中，可以利用儲熱水箱和太陽能集熱器的熱量一起對蒸發器進行除霜。在小循環迴路中，太陽能集熱器收集的熱能傳遞給儲熱水箱，加快加溫熱水。在儲熱水箱的進出水管路中均設置有單向閥，可以防止熱水逆流，蒸發器的溫度超出壓縮機本身允許工作溫度範圍。冷凝器安裝在儲熱水箱內，可以提高冷凝器的放熱效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1為本發明防結霜空氣源熱泵系統結構示意圖；
圖2為圖1的水閥門在第一工位示意圖；
圖3為圖1的水閥門在第二工位示意圖。
【具體實施方式】
[0016]需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
[0017]如圖1所示，本發明優選的一種防結霜空氣源熱泵系統，包括壓縮機1、儲液罐5、過濾器4、膨脹閥3、蒸發器2、空氣對流風扇11、儲熱水箱7、太陽能集熱器10。蒸發器2內設有流通製冷劑的第一流道20和用於流通熱水的第二流道21。
[0018]壓縮機1、冷凝器6、儲液罐5、過濾器4、膨脹閥3、蒸發器2、壓縮機I依次通過管路相連構成制熱循環迴路，製冷劑在該循環迴路中吸熱和放熱。壓縮機I排出的高壓製冷劑蒸汽，經冷凝器6，製冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，將儲熱水箱7中的水進行加熱，產生熱水的，冷凝後的液態製冷劑，依次流過儲液罐5、過濾器4、膨脹閥3進入蒸發器的第一流道20，吸收第二流道21和空氣中的熱量而蒸發，蒸發後的蒸汽被壓縮機I吸入，完成制熱循環。
[0019]由於天氣季節溫度的變化，防止蒸發器2結霜，熱性能低和經濟性低的問題。防結霜空氣源熱泵系統包括水泵8和用於大循環迴路和小循環迴路切換的水閥門9。熱水循環包括大循環迴路和小循環迴路。儲熱水箱7、水泵8、太陽能集熱器10、水閥門9、第二流道21、儲熱水箱7依次通過水管相連通構成大循環迴路；在大循環迴路中，儲熱水箱7的熱水在水泵8的作用下，流向太陽能集熱器10、水閥門9、第二流道21，最後回流至儲熱水箱7。在冬天，太陽能集熱器10的溫度和環境溫度低於20度，低於壓縮機I工作在最佳溫度範圍。儲熱水箱7的熱水的熱量流向蒸發器的第二流道21，蒸發器的第一流道20中的製冷劑吸收第二流道21熱水和空氣中的熱量而蒸發，在這種情況下，蒸發器的第一流道20中的製冷劑吸收儲熱水箱7的熱水的熱量，使壓縮機I工作在最佳溫度範圍，防止蒸發器2結霜，導致壓縮機I壓比增大，導致輸氣係數下降，壓縮機I製冷劑的循環流量減少，壓縮機I的功耗增大，熱量降低，性能係數降低。如果在春天和秋天，太陽能集熱器10的溫度和環境溫度逐漸升高，蒸發器的第一流道20中的製冷劑吸收儲熱水箱7的熱水的熱量和太陽能集熱器10中熱量及空氣熱量，使壓縮機I工作在最佳溫度範圍。
[0020]如果在夏天，環境溫度升高至30度左右時，進入小循環迴路。儲熱水箱7、水泵8、太陽能集熱器10、水閥門9、儲熱水箱7依次通過水管相連通構成小循環迴路。在小循環迴路中，儲熱水箱7的熱水在水泵8的作用下，流向太陽能集熱器10、水閥門9、最後回流至儲熱水箱7。在這種情況下，因為沒有熱水流向蒸發器的第二流道21，蒸發器的第一流道20中的製冷劑吸收只有空氣熱量。這樣可以防止蒸發溫度過高，超出壓縮機I本身允許工作溫度範圍，導致壓縮機I頻繁起停、無法正常工作(嚴重時會燒毀壓縮機I)。太陽能集熱器10收集的熱能不斷傳遞給儲熱水箱7，對儲熱水箱7中的熱水不斷加熱。
[0021]操作手可以根據儲熱水箱7中溫度情況，手動旋轉水閥門9，從而達到切換大循環迴路和小循環迴路。也可以通過檢測儲熱水箱7中溫度，自動控制水閥門9，達到切換大循環迴路和小循環迴路的目的。
[0022]如圖2和圖3所示，水閥門9包括閥腔體90和閥芯91，閥腔體90上設置有進水管901和大循環出水管903及小循環出水管902，進水管901和大循環出水管903及小循環出水管902在圓周上均勻布置，其相互相隔120度。大循環出水管903與第二流道21相連，小循環出水管902與儲熱水箱7相連；閥芯91可旋轉的安裝在閥腔體90內，閥芯91內設置有內流道。閥芯91包括第一工位和第二工位。
[0023]如圖2所示，水閥門9在第一工位時，內流道連通進水管901與大循環出水管903 ;防結霜空氣源熱泵系統進入大循環迴路狀態。
[0024]如圖3所示，閥芯91旋轉120度，水閥門9切換至在第二工位，內流道連通進水管901與小循環出水管902。防結霜空氣源熱泵系統進入小循環迴路狀態。
[0025]為了防止熱水逆流，蒸發器2的溫度超出壓縮機I本身允許工作溫度範圍，在儲熱水箱7的進出水管路中均設置有單向閥12、13。冷凝器6安裝在儲熱水箱7內，可以提高冷凝器6的放熱效率，水泵8還可以加快儲熱水箱7中的熱水流動，促使冷凝器6的放熱效率升高，熱水吸熱量增大。
[0026]本發明優選的一種防結霜空氣源熱泵系統工作過程如下:
操作手在使用熱水時，儲熱水箱7出水溫度30攝氏度時，操作手可以通過操作水閥門9處於第一工位，切換至大循環迴路，儲熱水箱7和太陽能集熱器10中的熱水進行蒸發器的第二流道21中，熱水的熱量不斷傳遞給蒸發器的第一流道20，使系統製冷劑得到最佳蒸發氣化、平衡系統工作壓力，攜帶最大熱能，在冷凝器6中最大化的放出熱量。從而解決在低溫環境下易結霜的問題，使壓縮機I工作在最佳溫度範圍內，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機I功耗。
[0027]當儲熱水箱7出水溫度高於30度時，操作手通過操作水閥門9處於第二工位，切換至小循環迴路，防止蒸發溫度過高，超出壓縮機I本身允許工作溫度範圍，導致壓縮機I頻繁起停、無法正常工作(嚴重時會燒毀壓縮機I)。
[0028]本發明優選的一種防結霜空氣源熱泵系統，不論在任何環境溫度下，壓縮機I工作最佳溫度範圍內，均能產生60度左右的熱水，可以防止蒸發器2結霜，提高熱泵的熱性能和經濟性。
[0029]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種防結霜空氣源熱泵系統，包括蒸發器(2)和儲熱水箱(7)及太陽能集熱器(10)，其特徵在於，還包括水泵(8)和用於大循環迴路和小循環迴路切換的水閥門(9)，蒸發器(2)內設有流通製冷劑的第一流道(20)和用於流通熱水的第二流道(21);儲熱水箱(7)、水泵(8)、太陽能集熱器(10)、水閥門(9)、第二流道(21)依次通過水管相連通構成大循環迴路；儲熱水箱(7)、水泵(8)、太陽能集熱器(10)、水閥門(9)依次通過水管相連通構成小循環迴路。
2.根據權利要求1所述的防結霜空氣源熱泵系統，其特徵在於，水閥門(9)包括閥腔體(90 )和閥芯(91)，閥腔體(90 )上設置有進水管(901)和大循環出水管(903 )及小循環出水管(902)，大循環出水管(903)與第二流道(21)相連，小循環出水管(902)與儲熱水箱(7)相連；閥芯(91)可旋轉的安裝在閥腔體(90)內，閥芯(91)內設置有內流道；閥芯(91)包括第一工位和第二工位，在第一工位時，內流道連通進水管(901)與大循環出水管(903);在第二工位時，內流道連通進水管(901)與小循環出水管(902)。
3.根據權利要求1所述的防結霜空氣源熱泵系統，其特徵在於，蒸發器(2)還設置有空氣對流風扇(11)。
4.根據權利要求1所述的防結霜空氣源熱泵系統，其特徵在於，包括冷凝器(6)，冷凝器(6)安裝在儲熱水箱(7)內。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的防結霜空氣源熱泵系統，其特徵在於，在儲熱水箱(7 )的進出水管路中均設置有單向閥(12、13 )。
6.根據權利要求1所述的防結霜空氣源熱泵系統，其特徵在於，還包括壓縮機(1)、儲液罐(5)、過濾器(4)、膨脹閥(3);壓縮機(1)、冷凝器(6)、儲液罐(5)、過濾器(4)、膨脹閥(3)、蒸發器(2)、壓縮機(I)依次通過管路相連構成制熱循環迴路。
【文檔編號】F16K11/08GK104456943SQ201410810386
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】朱凌雲 申請人:武漢浩宏科技有限公司