專利名稱：能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱水供水裝置，尤其是一種利用逆卡諾原理提供熱水的空氣源熱水泵系統(tǒng)，具體地說是一種能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
目前，公知的空氣源熱泵熱水器主要由控制元件及電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇和壓縮機(jī)、冷凝集熱器、節(jié)流元件、蒸發(fā)器、換向閥通過管道串聯(lián)接通密封后充灌制冷劑組成。它屬于一種使用逆卡諾原理的系統(tǒng)裝置。由蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑氣體首先被壓縮機(jī)吸入汽缸，然后吸氣閥關(guān)閉，控制元件開啟壓縮機(jī)對(duì)制冷劑作功后排氣閥打開，經(jīng)過壓縮機(jī)作功的高溫高壓制冷劑被排出壓縮機(jī)，經(jīng)過換向閥進(jìn)入冷凝集熱器與水進(jìn)行換熱，釋放出大量熱量，使水加熱升溫。同時(shí)高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)過水冷凝成中溫高壓氣液混合體(即氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，完成放熱過程)，再經(jīng)過換向閥和節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器，通過控制元件開啟的軸流風(fēng)扇從環(huán)境中吸熱使其蒸發(fā)氣化(由液態(tài)變成氣態(tài)，完成吸熱過程)，變成氣體后再經(jīng)過換向閥進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，在冷凝集熱器中放熱，通過節(jié)流元件節(jié)流，在蒸發(fā)器中吸熱，不斷重復(fù)循環(huán)，獲得高溫?zé)崴?。由于冷凝集熱器的熱量是靠蒸發(fā)器用軸流風(fēng)扇從環(huán)境中吸取的。因此，一般的空氣源熱泵熱水器運(yùn)行效率是由使用環(huán)境的溫度決定的。當(dāng)環(huán)境溫度過底時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行效率會(huì)隨著環(huán)境溫度急速下降。在環(huán)境溫度惡劣地地區(qū)和季節(jié)，由于大氣中的空氣不能使液態(tài)的制冷劑獲得足夠的熱量完成氣化過程，因此壓縮機(jī)的吸氣口沒有足夠的氣態(tài)制冷劑供壓縮，致使壓縮機(jī)作功效率大為下降，因而使空氣源熱泵熱水器這種節(jié)能產(chǎn)品起不到應(yīng)有的節(jié)能效果，使設(shè)備投資成本和運(yùn)行費(fèi)用增加，從而限制了空氣源熱泵熱水器這種節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品的大量推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器在低溫條件下壓縮機(jī)無法正常工作而引起的制熱效果差、無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，設(shè)計(jì)一種能在低溫條件下正常工作的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，包括壓縮機(jī)1、冷凝集熱器2、節(jié)流元件3、蒸發(fā)式吸熱器4、儲(chǔ)水箱24，壓縮機(jī)1的排氣口通過經(jīng)過冷凝集熱器2的排氣管道與節(jié)流元件3的輸入口相連，節(jié)流元件3的輸出口與蒸發(fā)式吸熱器4的輸入端相連，蒸發(fā)式吸熱器4的輸出通過回氣管6與壓縮機(jī)1的吸氣口相連，冷凝集熱器2與儲(chǔ)水箱24相連，在蒸發(fā)式吸熱器4上安裝有風(fēng)扇15，其特征是在蒸發(fā)式吸熱器4的蒸發(fā)吸熱器低壓管9與壓縮機(jī)1的吸氣管6之間安裝有蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5；在壓縮機(jī)1的排氣口上旁接有膨脹閥7，膨脹閥7的出口端連接有輔助系統(tǒng)高壓管道10，輔助系統(tǒng)高壓管道10先與蒸發(fā)吸熱器低壓管9一起經(jīng)過蒸發(fā)式吸熱器4后再通過位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5內(nèi)部的單向閥11與毛細(xì)管12相連，并經(jīng)其減壓后與位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5中的輔助系統(tǒng)低壓管道14相連，輔助系統(tǒng)低壓管道14的輸出端、蒸發(fā)吸熱器低壓管9的出氣端、回氣管6的進(jìn)氣端均與蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5頂端的蒸發(fā)腔33相通。
所述的蒸發(fā)吸熱器低壓管9及輔助系統(tǒng)高壓管道10同時(shí)穿裝在蒸發(fā)式吸熱器4的肋片上，其中輔助系統(tǒng)高壓管道布置在蒸發(fā)式吸熱器4的空氣通道的進(jìn)氣端。
蒸發(fā)式吸熱器4中安裝有控制壓縮機(jī)功率的溫度傳感器16、17，在壓縮機(jī)1與膨脹閥7之間的連接管道上安裝有控制膨脹閥7的壓力傳感器8。
所述的蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5的液體容量是系統(tǒng)所需制冷劑液體容量的2至3倍。
所述的儲(chǔ)水箱24還旁接有太陽能集熱器30或其它的熱源設(shè)備。
所述的壓縮機(jī)1由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型可保證空氣源熱泵熱水器能在環(huán)境溫度惡劣地地區(qū)和季節(jié)里保持高效運(yùn)行；減少設(shè)備資本和運(yùn)行費(fèi)用投入；從而使空氣源熱泵熱水器這種節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品得到大量推廣和使用；為建設(shè)節(jié)能、環(huán)保型社會(huì)起到了積極推動(dòng)作用。
本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，投資少，見效快的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)構(gòu)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示。
一種能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，包括由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)1、冷凝集熱器2、節(jié)流元件3、蒸發(fā)式吸熱器4、儲(chǔ)水箱24，壓縮機(jī)1的排氣口通過經(jīng)過冷凝集熱器2的排氣管道與節(jié)流元件3的輸入口相連，節(jié)流元件3的輸出口與蒸發(fā)式吸熱器4的輸入端相連，蒸發(fā)式吸熱器4的輸出通過回氣管6與壓縮機(jī)1的吸氣口相連，冷凝集熱器2與儲(chǔ)水箱24相連，冷凝集熱器2或位于儲(chǔ)水箱24中，或通過循環(huán)水泵23及相應(yīng)的輸水管道與儲(chǔ)水箱24相連，當(dāng)儲(chǔ)水箱24中的水在循環(huán)泵23的作用下流過冷凝集熱器2時(shí)被加熱后再進(jìn)入儲(chǔ)水箱24中，在蒸發(fā)式吸熱器4上安裝有風(fēng)扇15，在蒸發(fā)式吸熱器4的蒸發(fā)吸熱器低壓管9與壓縮機(jī)1的吸氣管6之間安裝有蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5；在壓縮機(jī)1的排氣口上旁接有膨脹閥7，膨脹閥7的出口端連接有輔助系統(tǒng)高壓管道10，輔助管道10通過位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5內(nèi)部的單向閥11與毛細(xì)管12相連，并經(jīng)其減壓后與位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5中的輔助系統(tǒng)低壓管道14相連，輔助系統(tǒng)低壓管道14的輸出端、蒸發(fā)吸熱器低壓管9的出氣端、回氣管6的進(jìn)氣端均與蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5頂端的蒸發(fā)腔33相通。所述的蒸發(fā)式吸熱器內(nèi)的低壓管9及輔助制熱系統(tǒng)高壓管道10均呈錯(cuò)排排列，蒸發(fā)式吸熱器低壓管9及輔助制熱系統(tǒng)高壓管道10外套有薄肋片，肋片為連續(xù)整片。肋片可以是平的，也可以在薄肋片上沖制成各種波紋形或開有條狀槽形(以增強(qiáng)對(duì)流動(dòng)空氣的擾動(dòng)，改善傳熱)，蒸發(fā)式吸熱器內(nèi)的低壓管簇及輔助制熱系統(tǒng)高壓管簇外面有鋼板制成的外殼，以形成空氣通道，其中輔助制熱系統(tǒng)高壓管簇應(yīng)布置在空氣通道的進(jìn)氣端，管簇中制冷氣的走向與空氣流向是采用錯(cuò)流。
蒸發(fā)式吸熱器4中安裝有控制壓縮機(jī)功率的溫度傳感器16、17，在壓縮機(jī)1與膨脹閥7之間的連接管道上安裝有壓力傳感器8。蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5的液體容量是所有制冷劑液體容量的2至3倍。在儲(chǔ)水箱24還旁接有太陽能集熱器30。
圖1中壓縮機(jī)1、冷凝集熱器2、節(jié)流元件3、蒸發(fā)式吸熱器4、蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5、壓縮機(jī)吸氣管6、膨脹閥7、壓力傳感器8、蒸發(fā)吸熱器低壓管9、輔助系統(tǒng)高壓管道10、單向閥11、毛細(xì)管12、蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐感溫傳感器13、輔助系統(tǒng)低壓管道14、風(fēng)扇15、溫度傳感器16、17、18、19、20、29、水位傳感器21、電子控制器22、熱水循環(huán)泵23、31、儲(chǔ)水箱24、排空閥25、32、進(jìn)水浮球閥26、出水閥27、排污閥28、太陽能集熱器或其他熱源設(shè)備30、蒸發(fā)腔33。
如圖1中所示，壓縮機(jī)1、冷凝集熱器2、節(jié)流元件3、蒸發(fā)式吸熱器4、蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5、壓縮機(jī)吸氣管6、蒸發(fā)吸熱器低壓管9串連接通形成一組逆卡諾原理制熱系統(tǒng)，冷凝集熱器2的一端接在儲(chǔ)水箱24上端，另一端串接熱水循環(huán)泵23接通儲(chǔ)水箱24的下端，由電子控制器22根據(jù)溫度傳感器20的溫度設(shè)置決定壓縮機(jī)1是否需要開啟運(yùn)行，膨脹閥7旁接在壓縮機(jī)1的高溫高壓出口處，另一端用紫銅管道串聯(lián)接通輔助系統(tǒng)高壓管道10上的單向閥11、毛細(xì)管12、輔助系統(tǒng)低壓管道14與蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5接通，靠壓縮機(jī)1做功并依賴膨脹閥7根據(jù)蒸發(fā)吸熱器低壓管道9的溫度調(diào)節(jié)輔助系統(tǒng)高壓管道10的溫度對(duì)蒸發(fā)式吸熱器4進(jìn)行熱量補(bǔ)充。
在圖1中，儲(chǔ)水罐24的一側(cè)還用管道旁接有太陽能集熱器或其他熱源設(shè)備30，它可并聯(lián)旁接在儲(chǔ)水箱24并在進(jìn)、出水一端串接熱水循環(huán)泵31，由電子控制器22的溫差模塊根據(jù)溫度傳感器20和29的溫差設(shè)置控制熱水循環(huán)泵31是否開啟。
具體實(shí)施時(shí)輔助系統(tǒng)高壓管道10可環(huán)繞在設(shè)計(jì)成空心饅頭頂圓柱形蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5周圍。在串聯(lián)接通單向閥11、毛細(xì)管12、輔助系統(tǒng)低壓管道14接入蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5的里面，蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5可由黃銅制造，液體容量是整個(gè)系統(tǒng)所需制冷劑液體容量的2至3倍，輔助系統(tǒng)低壓管道14可置于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5的中心空心位置。
輔助系統(tǒng)高壓管道10最好能應(yīng)沿著蒸發(fā)吸熱器低壓管9在蒸發(fā)式吸熱器成4上呈S形穿在肋片上，并將輔助系統(tǒng)高壓管道10繞置在外圍，蒸發(fā)式吸熱器4應(yīng)采用導(dǎo)熱性能良好銅或鋁材料制造。
壓縮機(jī)1的運(yùn)行效率可由電子控制器22中的變頻器根據(jù)溫度傳感器16、17的溫度差和控制膨脹閥7開啟度的壓力傳感器8決定驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)1的變頻電機(jī)的功率。
熱水循環(huán)泵23的運(yùn)行效率通過電機(jī)控制器內(nèi)的溫差模塊測(cè)定溫度傳感器18、19的溫度差來實(shí)現(xiàn)變頻控制，而風(fēng)扇15和熱水循環(huán)泵31可用定頻電機(jī)傳動(dòng)。
本實(shí)用新型未涉及部分，尤其是電氣控制部分均可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的工作原理是當(dāng)溫度傳感器16、17測(cè)定的環(huán)境溫度高于制冷劑氣化的溫度值時(shí)，膨脹閥7處于關(guān)閉狀態(tài)，本實(shí)用新型相當(dāng)于目前現(xiàn)有的熱泵熱水器。當(dāng)環(huán)境溫度過底，由蒸發(fā)式吸熱器4提供的熱量不足以使經(jīng)過其的制冷劑氣化時(shí)，溫度傳感器16、17感應(yīng)到這一溫度，控制器22內(nèi)的溫差模塊根據(jù)溫度傳感器16、17的溫差增加變頻壓縮機(jī)的輸出功率，同時(shí)增加壓縮機(jī)高溫高壓排氣口的輸出壓力，當(dāng)控制膨脹閥7的壓力傳感器8感應(yīng)到這一增加時(shí)，膨脹閥7開始啟動(dòng)，將由壓縮機(jī)1排出的部分高溫高壓氣體經(jīng)膨脹閥7和輔助系統(tǒng)高壓管道10將熱量帶至蒸發(fā)式吸熱器4中，使之溫度上升，并將蒸發(fā)吸熱器低壓管9中的制冷劑氣化，同時(shí)將高溫高壓制冷劑引入蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5周圍，使其中的部分制冷劑氣化以補(bǔ)充不足，這樣可保證壓縮機(jī)1的進(jìn)氣口始終有滿足需求的氣體供其作功，從而保證冷凝集熱器2有足夠的熱量用以加熱儲(chǔ)水箱24中的水。
本實(shí)施例僅給出了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的一個(gè)具體例，而對(duì)于從事本專業(yè)的人員來說，還可有多種實(shí)施方式，但只要是利用壓縮機(jī)排氣口的高溫高壓氣體和相關(guān)的輔助裝置(蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐5)來達(dá)到使經(jīng)過蒸發(fā)器的制冷劑氣化目的等效裝置均被認(rèn)為涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范疇之中。
權(quán)利要求1.一種能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，包括壓縮機(jī)(1)、冷凝集熱器(2)、節(jié)流元件(3)、蒸發(fā)式吸熱器(4)、儲(chǔ)水箱(24)，壓縮機(jī)(1)的排氣口通過經(jīng)過冷凝集熱器(2)的排氣管道與節(jié)流元件(3)的輸入口相連，節(jié)流元件(3)的輸出口與蒸發(fā)式吸熱器(4)的輸入端相連，蒸發(fā)式吸熱器(4)的輸出通過回氣管(6)與壓縮機(jī)(1)的吸氣口相連，冷凝集熱器(2)與儲(chǔ)水箱(24)相連，在蒸發(fā)式吸熱器(4)上安裝有風(fēng)扇(15)，其特征是在蒸發(fā)式吸熱器(4)的蒸發(fā)吸熱器低壓管(9)與壓縮機(jī)(1)的吸氣管(6)之間安裝有蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)；在壓縮機(jī)(1)的排氣口上旁接有膨脹閥(7)，膨脹閥(7)的出口端連接有輔助系統(tǒng)高壓管道(10)，輔助系統(tǒng)高壓管道(10)先與蒸發(fā)吸熱器低壓管(9)一起經(jīng)過蒸發(fā)式吸熱器(4)后再通過位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)內(nèi)部的單向閥(11)與毛細(xì)管(12)相連，并經(jīng)其減壓后與位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)中的輔助系統(tǒng)低壓管道(14)相連，輔助系統(tǒng)低壓管道(14)的輸出端、蒸發(fā)吸熱器低壓管(9)的出氣端、回氣管(6)的進(jìn)氣端均與蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)頂端的蒸發(fā)腔(33)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，其特征是所述的蒸發(fā)吸熱器低壓管(9)及輔助系統(tǒng)高壓管道(10)同時(shí)穿裝在蒸發(fā)式吸熱器(4)的肋片上，其中輔助系統(tǒng)高壓管道布置在蒸發(fā)式吸熱器4的空氣通道的進(jìn)氣端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，其特征是蒸發(fā)式吸熱器(4)中安裝有控制壓縮機(jī)功率的溫度傳感器(16、17)，在壓縮機(jī)(1)與膨脹閥(7)之間的連接管道上安裝有壓力傳感器(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，其特征是所述的蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)的液體容量是系統(tǒng)所需制冷劑液體容量的2至3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，其特征是所述的儲(chǔ)水箱(24)還旁接有太陽能集熱器(30)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，其特征是所述的壓縮機(jī)(1)由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器在低溫條件下壓縮機(jī)無法正常工作問題，公開了一種能在低溫條件下正常工作的、能在低溫條件下高效運(yùn)行的空氣源熱泵熱水器，包括壓縮機(jī)(1)、冷凝集熱器(2)、節(jié)流元件(3)、蒸發(fā)式吸熱器(4)、儲(chǔ)水箱(24)，其特征是在蒸發(fā)式吸熱器(4)與壓縮機(jī)(1)的吸氣管(6)之間安裝有蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)在壓縮機(jī)(1)的排氣口上旁接有膨脹閥(7)，膨脹閥(7)接有單向閥(11)、毛細(xì)管(12)，并與位于蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)中的輔助系統(tǒng)低壓管道(14)相連，輔助系統(tǒng)低壓管道(14)的輸出端、蒸發(fā)吸熱器低壓管(9)的出氣端、回氣管(6)的進(jìn)氣端均與蒸發(fā)式儲(chǔ)液罐(5)頂端的蒸發(fā)腔(33)相通。它成功地解決了空氣源熱泵熱水器的低溫啟動(dòng)和運(yùn)行效率過低的問題。
文檔編號(hào)F24H4/00GK2937953SQ20062007539
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者張二左 申請(qǐng)人:張二左