專利名稱:儲能式熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種熱水器,尤其涉及一種儲能式熱泵熱水器。
背景技術(shù):
隨著生活水平的不斷提高,居民對生活熱水的需求也越來越大?,F(xiàn)在城市居民的
熱水器擁有量已占總數(shù)的70%以上,在經(jīng)濟發(fā)達的農(nóng)村地區(qū),熱水器也逐步走入了家庭,現(xiàn)
有的熱水器有電熱水器、電熱水器、燃油、燃氣熱水器之分,燃氣及燃油的加熱方式存在著
使用費用高的問題,而且在使用過程中存在著由于泄漏而導(dǎo)致中毒的隱患,同時其燃燒產(chǎn)
物對大氣的污染相當(dāng)嚴重;電熱水器存在著效率低不節(jié)能的缺點,同時其使用過程中也因
有漏電隱患而很不安全;節(jié)能環(huán)保型太陽能熱水器的運行又受到氣象條件的制約。 針對這一情況,出現(xiàn)了一種熱泵技術(shù),它是一種新能源技術(shù),一直受到世界專家學(xué)
者的極大關(guān)注,空氣能熱泵熱水器是熱泵技術(shù)在生產(chǎn)熱水方面的一個應(yīng)用,而熱泵熱水器
的供熱原理與傳統(tǒng)的太陽能熱水器截然不同,以空氣、水、太陽能等為低溫?zé)嵩?,以電能?br>
動力從低溫側(cè)吸取熱量來加熱生活用水,空氣能熱泵熱水器是當(dāng)今世界上最先進的能源利
用產(chǎn)品之一。 現(xiàn)有的空氣能熱泵熱水器其結(jié)構(gòu)一般是這樣的其一般采用分體熱泵空調(diào)外機作 為主機,如圖2所示,包括有壓縮機1'、具有進水管21'和出水管22'的水箱2'、蒸發(fā)器 3'、節(jié)流元件4',水箱2'內(nèi)設(shè)置有盤管式冷凝器23';其中壓縮機l'的出口與水箱內(nèi) 的盤管式冷凝器6'的進口接通;水箱內(nèi)的盤管式冷凝器6'的出口通過節(jié)流元件4'與蒸 發(fā)器3'的進口接通,該蒸發(fā)器3'的出口和壓縮機l'的進口接通,在主閥器3'的旁邊設(shè) 置有風(fēng)機5',其中壓縮機l'、蒸發(fā)器3'、風(fēng)機5'、節(jié)流元件4'都容裝在一個機殼內(nèi),其 和空調(diào)外機的結(jié)構(gòu)相似。 這種空氣能熱泵熱水器的工作過程是這樣的壓縮機1'開始工作,排出的高溫 高壓制冷劑氣體通過連接管進入泡在水箱2'中的盤管式冷凝器6',與水箱2'中的冷水 發(fā)生熱交換,把冷水加熱成熱水提供給用戶,自身冷卻為中溫高壓的制冷劑液體,經(jīng)節(jié)流元 件4'成為低溫低壓的液體后,在蒸發(fā)器3'里蒸發(fā),通過風(fēng)機5'使之與空氣強制換熱,吸 取空氣中的熱量成為低溫低壓的氣體,再被壓縮機1'吸入重新壓縮為高溫高壓氣體,完成 一個循環(huán),如此反復(fù)循環(huán)達到加熱水的目的。 由此可見,熱泵熱水器具有高效、安全、環(huán)保、可靠的優(yōu)點,具有其他熱水器無可比 擬的優(yōu)點。但該型熱水器也存在著缺陷,主要表現(xiàn)在三方面 1、提供給用戶的熱水是依靠自來水自身壓力提供的,所以整個水箱是承壓的,加 之熱泵所提供的熱量遠不足以補充用戶用水時所消耗的熱量,該熱水器只能做成儲熱式 (即熱泵在用戶用水前必須把熱水加熱好儲存在水箱里),所以該型式的熱水器必須有一 個體積很大的承壓式水箱。如此大容積的承壓式水箱生產(chǎn)工藝很難掌握,質(zhì)量難以保證,成 本也很高昂,這樣就造成了整機成本很高,難以大規(guī)模推廣。 2、由于承壓式水箱內(nèi)部有銅制盤管換熱器存在,而承壓式水箱無論是何種加工工藝,其基材絕大多數(shù)是采用金屬鋼材(這樣才能保證其承壓強度),金屬鋼材和銅制盤管 長時間的同時浸泡在熱水中,會形成電腐蝕,加之由于要承壓,這就造成水箱很容易腐蝕漏 水,使用壽命不長,造成整機報廢。 3、由于提供給用戶的熱水是依靠水箱下部的冷水壓力頂出,這就必然造成冷水和 熱水混合,降低了整個水箱的熱水使用率(即水箱中的熱水不能完全提供給用戶,因為冷 水進入水箱時會和熱水混合造成熱水溫度下降(即無法達到用戶的使用要求)。 綜上所述,現(xiàn)有熱泵熱水器還可作進一步改進。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能夠?qū)崟r
提供熱水且熱水溫度穩(wěn)定的儲能式熱泵熱水器,該熱水器涉及的保溫容器不會有因腐蝕而 漏水的隱患,而且保溫容器加工簡單、成本低。 本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種儲能式熱泵熱水器,包 括具有進水管和出水管的保溫容器,以及與保溫容器外部的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)連接的冷 凝器,所述冷凝器放置于保溫容器內(nèi),其特征在于所述保溫容器內(nèi)還設(shè)有相變儲熱材料和 熱交換器,所述相變儲熱材料填充在保溫容器內(nèi),所述冷凝器和熱交換器均埋設(shè)在相變儲 熱材料中,所述的進水管與熱交換器的進口連通,所述的出水管與熱交換器的出口連通。 上述的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的節(jié)流元件、蒸發(fā)器及壓縮機,所述冷 凝器的進口與壓縮機連接,所述冷凝器的出口與節(jié)流元件連接,所述蒸發(fā)器旁邊還設(shè)有風(fēng) 機。其是一種結(jié)構(gòu)簡單的應(yīng)用于熱水器中的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng),當(dāng)然該空氣能熱泵循環(huán) 系統(tǒng)也可采用專利號為ZL200620100531. 9的中國實用新型專利《一種新型的空氣能熱泵 熱水器》涉及的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)。 上述的節(jié)流元件為膨脹閥或節(jié)流管。 上述的冷凝器為銅管套翅片加工而成的翅片式冷凝器,所述的熱交換器為銅管套 翅片加工而成的翅片式熱交換器。該結(jié)構(gòu)的冷凝器和熱交換器通過翅片與浸埋在保溫容器 內(nèi)的相變儲熱材料充分接觸,換熱效率高。 作為進一步改進,上述的保溫容器內(nèi)還設(shè)有盤管式預(yù)熱換熱器,該預(yù)熱換熱器有 兩個進口,預(yù)熱換熱器其中一個進口與空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的進氣端連通,所述熱交換器 的下部穿設(shè)在該預(yù)熱換熱器內(nèi),熱交換器穿出穿出預(yù)熱換熱器的另一個出口后與進水管連 通,所述冷凝器的進口與該預(yù)熱換熱器上部連通。使用時,從進水管流入的冷水首先經(jīng)前述 預(yù)熱換熱器進行預(yù)加熱,經(jīng)過預(yù)熱后的水再通過熱交換器與相變儲熱材料進行熱交換,故 能有效確保從出水管流出的熱水有較高的溫度。 由于相變儲熱材料在形變過程中會熱脹冷縮,導(dǎo)致保溫容器內(nèi)部壓力過大,故上 述保溫容器上部開有排氣孔。當(dāng)然如果保溫容器內(nèi)的相變儲熱材料填充的不是很滿,也就 不需要開有排氣孔。 上述位于保溫容器外部的進水管上設(shè)有流量傳感器,所述位于保溫容器外部的出 水管上由內(nèi)而外依次設(shè)有冷熱水混合閥和溫度傳感器,所述冷熱水混合閥的另一個進口通 過水管與進水管連通。該出水結(jié)構(gòu)通過冷熱水混合閥和溫度傳感器的作用,實現(xiàn)自動調(diào)節(jié) 水溫,且溫度準確。[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型的優(yōu)點在于1、由于熱量是儲存在相變材料中,保溫 容器無需承壓,容器也可采用非金屬材料制造,成本低廉且使用壽命長,而相變儲熱材料在 相變過程的潛熱值大,故保溫容器的體積可以做的很小,同時,相變儲熱材料制取簡單、安 全可靠、成本低廉,解決了現(xiàn)有熱泵熱水器中承壓水箱加工復(fù)雜、成本高和體積大的缺陷。
2、由于保溫容器中存放的是相變儲熱材料,不會存在任何的腐蝕現(xiàn)象,不存在任何漏水隱 患。3、提供給用戶的熱水是從冷水實時加熱而成,不存在任何的混水問題,熱水使用率可以 達到100%。
圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為現(xiàn)有熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。 如圖1所示,為本實用新型的一個優(yōu)選實施例。 —種儲能式熱泵熱水器,包括具有進水管11和出水管12的保溫容器1,以及與保 溫容器1外部的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)連接的冷凝器2,冷凝器2為銅管套翅片加工而成的翅 片式冷凝器,翅片在圖紙中沒有顯示,冷凝器2放置于保溫容器1內(nèi),空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng) 包括依次串聯(lián)的節(jié)流元件5、蒸發(fā)器6及壓縮機7,冷凝器2的進口與壓縮機7連接,冷凝器 2的出口與節(jié)流元件5連接,蒸發(fā)器6旁邊還設(shè)有風(fēng)機8,節(jié)流元件5為膨脹閥。 保溫容器1內(nèi)還設(shè)有相變儲熱材料3和熱交換器4,相變儲熱材料3填充在保溫容 器1內(nèi),相變儲熱材料3的熔點在35°C 65t:之間,相變儲熱材料3可以是石蠟或瀝青或 兩者混合物,述保溫容器1上部開有排氣孔17,冷凝器2和熱交換器4均埋設(shè)在相變儲熱材 料3中,熱交換器4為銅管套翅片加工而成的翅片式熱交換器,進水管11與熱交換器4的 進口連通,出水管12與熱交換器4的出口連通。 保溫容器1內(nèi)還設(shè)有盤管式預(yù)熱換熱器9,該預(yù)熱換熱器9有兩個進口,預(yù)熱換熱 器9其中一個進口與空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的進氣端連通,熱交換器4的下部穿設(shè)在該預(yù)熱 換熱器9內(nèi),熱交換器4穿出預(yù)熱換熱器9的另一個出口后與進水管11連通,冷凝器2的 進口與該預(yù)熱換熱器9上部連通。 位于保溫容器1外部的進水管上設(shè)有流量傳感器13,在位于保溫容器1外部的出 水管12上由內(nèi)而外依次設(shè)有冷熱水混合閥14和溫度傳感器15,即冷熱水混合閥14靠近保 溫容器l,而溫度傳感器15遠離保溫容器l,在冷熱水混合閥14的另一個進口通過水管16 與進水管11連通。 本熱水器的工作原理及過程如下 在不使用熱水的狀態(tài)下,利用空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的熱泵卡諾循環(huán)原理,冷凝器2 從空氣中吸取熱量,加熱相變儲熱材料3,使其相變,而將熱量儲存在相變儲熱材料3中,將 保溫容器1中的相變儲熱材料加熱到其熔點以上2t:,如果相變儲熱材料2已經(jīng)相變,則空 氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)停止工作,當(dāng)相變儲熱材料2溫度低于設(shè)定溫度,空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng) 重新工作,直至將相變儲熱材料加熱至設(shè)定溫度。[0030] 當(dāng)用戶需要用水時,通過流量傳感器13通知空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)開機,冷水先通 過預(yù)熱換熱器9中的高溫冷媒發(fā)生熱交換,預(yù)熱后繼續(xù)通過浸埋相變儲熱材料3中的熱交 換器4吸收相變儲熱材料3中所儲存的熱量,將預(yù)熱后的水繼續(xù)加熱,通過出水管12輸出, 接著通過出口處的溫度傳感器15輸出信號自動調(diào)節(jié)冷熱水混合閥14,加入適當(dāng)流量的冷 水混合至用戶所需的溫度,提供給用戶。
權(quán)利要求一種儲能式熱泵熱水器,包括具有進水管(11)和出水管(12)的保溫容器(1),以及與保溫容器(1)外部的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)連接的冷凝器(2),所述冷凝器(2)放置于保溫容器(1)內(nèi),其特征在于所述保溫容器(1)內(nèi)還設(shè)有相變儲熱材料(3)和熱交換器(4),所述相變儲熱材料(3)填充在保溫容器(1)內(nèi),所述冷凝器(2)和熱交換器(4)均埋設(shè)在相變儲熱材料(3)中,所述的進水管(11)與熱交換器(4)的進口連通,所述的出水管(12)與熱交換器(4)的出口連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述的空氣能熱泵循環(huán)系 統(tǒng)包括依次串聯(lián)的節(jié)流元件(5)、蒸發(fā)器(6)及壓縮機(7),所述冷凝器(2)的進口與壓縮 機(7)連接,所述冷凝器(2)的出口與節(jié)流元件(5)連接,所述蒸發(fā)器(6)旁邊還設(shè)有風(fēng)機 (8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述的節(jié)流元件(5)為膨 脹閥或節(jié)流管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述的冷凝器(2)為銅管 套翅片加工而成的翅片式冷凝器,所述的熱交換器(4)為銅管套翅片加工而成的翅片式熱 交換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述的保溫容器(1)內(nèi)還設(shè)有盤管式預(yù)熱換熱器(9),該預(yù)熱換熱器(9)有兩個進口,預(yù)熱換熱器(9)其中一個進口 與空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的進氣端連通,所述熱交換器(4)的下部穿設(shè)在該預(yù)熱換熱器(9) 內(nèi),熱交換器(4)穿出預(yù)熱換熱器(9)的另一個出口后與進水管(11)連通,所述冷凝器(2) 的進口與該預(yù)熱換熱器(9)上部連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述保溫容器(1)上部開 有排氣孔(17)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一權(quán)利要求所述的儲能式熱泵熱水器,其特征在于所述 位于保溫容器(1)外部的進水管上設(shè)有流量傳感器(13),所述位于保溫容器(1)外部的出 水管(12)上由內(nèi)而外依次設(shè)有冷熱水混合閥(14)和溫度傳感器(15),所述冷熱水混合閥 (14)的另一個進口通過水管(16)與進水管(11)連通。
專利摘要本實用新型涉及一種儲能式熱泵熱水器,包括具有進水管(11)和出水管(12)的保溫容器(1),以及與保溫容器外部的空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)連接的冷凝器(2),冷凝器放置于保溫容器內(nèi),其特征在于保溫容器內(nèi)還設(shè)有相變儲熱材料(3)和熱交換器(4),所述相變儲熱材料填充在保溫容器內(nèi),冷凝器和熱交換器均埋設(shè)在相變儲熱材料中,進水管與熱交換器的進口連通,出水管與熱交換器的出口連通。熱量是儲存在相變材料中,保溫容器無需承壓,容器也可采用非金屬材料制造,成本低廉且使用壽命長,相變儲熱材料不會存在任何的腐蝕現(xiàn)象,不存在任何漏水隱患;提供給用戶的熱水是從冷水實時加熱而成,不存在任何的混水問題。
文檔編號F24H4/04GK201488281SQ20092019575
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者周星星, 汪吉平, 顏世峰 申請人:寧波博浪熱能設(shè)備有限公司