專利名稱：容量可調的空氣源熱泵熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣源熱泵熱水器，尤其涉及一種具有自動容量調節(jié)功能的空氣源熱泵熱水器，屬于能源類供熱及空調技術領域。
背景技術：
目前我國熱水器市場上普遍銷售的熱水器產(chǎn)品為電熱水器、燃氣熱水器和太陽能熱水器等。其中，電熱水器以消耗大量昂貴的電力為代價，不利于能源的合理利用；燃氣熱水器在使用中則存在嚴重的安全隱患，每年因燃氣熱水器的使用而引發(fā)的中毒事件時有報道；常規(guī)的太陽能熱水器在陰雨天是不能生產(chǎn)熱水的，只能依靠電加熱來彌補太陽能的不足，從而也存在能源的浪費現(xiàn)象，特別是在一些陰雨天比較多的南方地區(qū)使用這種熱水器并不十分經(jīng)濟。于是，一種新型的基于熱泵循環(huán)原理的熱水器開始在熱水器市場上嶄露頭角，它是利用蒸發(fā)器從周圍環(huán)境中吸收熱能(太陽能、空氣或水等)，并通過冷凝器將熱能釋放到水箱中去，從而實現(xiàn)熱水的生產(chǎn)。熱泵熱水器具有高效節(jié)能、可全天候使用、安全可靠等優(yōu)點，而且實現(xiàn)了能源的低級利用，具有廣闊的發(fā)展和應用前景。
目前國內生產(chǎn)和銷售的絕大多數(shù)空氣源熱泵熱水器都是按冬季工況進行設計和加工的。這些熱泵熱水器在過渡季和夏季工況下運行時，制冷劑蒸發(fā)溫度(壓力)會隨著室外空氣溫度的升高而升高，毛細管兩端的壓差隨之減小，由于毛細管的長度固定，使得流入熱泵蒸發(fā)器的制冷劑質量流量減少，壓縮機吸氣過熱度增大，進而影響壓縮機的容積效率和電機效率，甚至導致壓縮機無法正常工作。由此可見，按冬季工況設計的毛細管長度并不能完全滿足全年運行工況的需要，不僅使得空氣源熱泵熱水器的全年平均供熱性能系數(shù)難以提高，而且對壓縮機的安全、穩(wěn)定運行以及實際使用壽命產(chǎn)生不良影響。迄今為止尚未檢索到涉及此類問題解決方法的相關專利材料。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有自動容量調節(jié)功能的高效熱泵熱水器，可以有效解決熱泵熱水器全年運行中的系統(tǒng)匹配及容量調節(jié)問題，提高系統(tǒng)的季節(jié)能效比(EER)和經(jīng)濟性能。
為了實現(xiàn)這樣的目的，在本實用新型的技術方案中，采用三根不同長度的毛細管并聯(lián)組成毛細管組，來代替常規(guī)的熱泵熱水器所采用單一長度的毛細管。三根毛細管的長度分別按照冬季、夏季和過渡季工況進行設計，并采用三只制冷電磁閥加以通斷控制。此外，采用了一個帶溫度傳感器的風扇控制器，可根據(jù)檢測的蒸發(fā)盤管出口制冷劑過熱度來控制軸流風扇轉速，實現(xiàn)多段式的自動風量調節(jié)功能，使蒸發(fā)器在任何工況下都可以獲得合理的空氣熱能。
本實用新型由壓縮機、氣液分離器、干燥過濾器、電磁閥、毛細管組、集流器、風冷換熱器、冷凝盤管、生活熱水箱、溫度傳感器及控制器等部件組成。壓縮機的排氣口與生活熱水箱內部的冷凝盤管進口連接，冷凝盤管的出口經(jīng)干燥過濾器與集流/分流器的一個端口連接，集流/分流器的其余三個端口分別各經(jīng)一個電磁閥與三根長度不等的毛細管連接，三根毛細管的出口端再由一個集流/分流器并聯(lián)起來后與蒸發(fā)盤管的進口連接，蒸發(fā)盤管的出口再經(jīng)氣液分離器與壓縮機的吸氣口連接，從而形成制冷劑的閉合循環(huán)通路。
本實用新型的壓縮機采用全封閉旋轉式壓縮機，在壓縮機吸氣側設有氣液分離器以防止壓縮機產(chǎn)生濕壓縮。毛細管組由三根不同長度的毛細管并聯(lián)而成，分別采用三只制冷電磁閥進行切換，分別應用于冬季、夏季和春秋季工況。在毛細管組上游管路上設有干燥過濾器，以避免制冷劑中的水分或雜質造成管路的堵塞。風冷換熱器由蒸發(fā)盤管和軸流風扇組成，蒸發(fā)盤管為翅片管式結構，軸流風扇由一個帶有溫度傳感器的風扇控制器根據(jù)蒸發(fā)盤管出口制冷劑過熱度進行多段式風量調節(jié)。冷凝盤管為銅管盤制而成的螺旋式結構，直接設置在生活熱水箱的底部，利用制冷劑的冷凝熱來加熱生活熱水。生活熱水箱為承壓式結構，水箱內膽由不銹鋼板焊制而成，內膽與外殼之間填充聚氨脂發(fā)泡保溫材料。水箱上部設有一個出水管，下部設有一個進水口。水箱的進水口可以直接與城市自來水管網(wǎng)連接，依靠自來水壓力將熱水從水箱頂部壓出。為了盡量減小冷水對箱內溫度分層的影響，采用環(huán)型的進水管，管壁上設有若干等間距的散流小孔。水箱內部還裝有一只鎧裝的溫度傳感器，用于測量箱內熱水溫度。通過控制器用戶可在30～60℃范圍內任意設熱水溫度，當水箱內熱水溫度低于啟機溫度(為了防止壓縮機的頻繁啟停，控制器自動生成一個低于設定溫度5℃的啟機溫度)時，控制器將自動啟動壓縮機，直到熱水溫度達到設定溫度時，壓縮機自動停機。
本實用新型采用三根不同長度的毛細管并聯(lián)而成毛細管組，采用制冷電磁閥進行切換控制，分別應用于冬季、夏季和春秋季工況，可極大地改善空氣源熱泵熱水器的季節(jié)能效比及全年運行的經(jīng)濟性能。風冷換熱器由蒸發(fā)盤管和軸流風扇組成，可根據(jù)蒸發(fā)盤管出口制冷劑過熱度范圍，對軸流風扇進行三段式自動風量調節(jié)，保證了壓縮機的可靠、高效運行。本實用新型有效解決了熱泵熱水器全年運行中的系統(tǒng)匹配及容量調節(jié)問題，具有高效節(jié)能、安全可靠、使用壽命長、操作簡單等優(yōu)點，極具商品化發(fā)展和應用前景。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖1中，干燥過濾器1、氣液分離器2、集流/分流器3、電磁閥4、蒸發(fā)盤管5、軸流風扇6、風扇控制器7、凝水盤8、毛細管9、壓縮機10、外殼11、進水口12、水箱內膽13、保溫層14、水箱殼體15、出水口16、溫度傳感器17、控制器18、冷凝盤管19。
具體實施方式
為
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細描述。
附圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
如圖所示，本實用新型由干燥過濾器1、氣液分離器2、集流/分流器3、電磁閥4、蒸發(fā)盤管5、軸流風扇6、風扇控制器7、凝水盤8、毛細管9、壓縮機10、外殼11、進水口12、水箱內膽13、保溫層14、水箱殼體15、出水口16、溫度傳感器17、控制器18、冷凝盤管19等部件組成。壓縮機10的排氣口與冷凝盤管19的進口連接，冷凝盤管19的出口經(jīng)干燥過濾器1與集流/分流器3的一個端口連接，集流/分流器3的其余三個端口分別各經(jīng)一個電磁閥4與三根長度不等的毛細管9連接，三根毛細管9的出口端再由一個集流/分流器3并聯(lián)起來后與蒸發(fā)盤管5的進口連接，蒸發(fā)盤管5的出口經(jīng)氣液分離器2與壓縮機10的吸氣口連接，從而形成制冷劑的閉合循環(huán)通路。凝水盤8設在蒸發(fā)盤管5下面，并通過底部一根凝水管將濕空氣在蒸發(fā)盤管表面結露形成的凝水導出。軸流風扇6的轉速由帶有兩個溫度傳感器T的風扇控制器7進行自動控制。風扇控制器7的兩個溫度傳感器T分別設置在蒸發(fā)盤管5的進、出口管上，以檢測制冷劑的過熱度。所有上述制冷部件中，除冷凝盤管外均被封裝在一外殼11內，作為熱泵熱水器的室外機。
制冷劑的循環(huán)過程如下經(jīng)毛細管9節(jié)流后的液體制冷劑流入蒸發(fā)盤管5中，在軸流風扇6的作用下與室外空氣進行對流換熱，吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)，然后經(jīng)氣液分離器2流入壓縮機10，被壓縮后進入冷凝盤管19，在此將冷凝熱釋放給水箱內膽13中的水，冷凝后的制冷劑液體經(jīng)干燥過濾器1、電磁閥4、毛細管9重新流入蒸發(fā)盤管5中，由此完成一次循環(huán)。
生活熱水箱由進水管12、水箱內膽13、保溫層14、水箱殼體15、出水管16、溫度傳感器17、控制器18、冷凝盤管19組成。冷凝盤管19設置在內膽13的下部，進水管12和出水管16分別設置在內膽13的底部和頂部，溫度傳感器17則設置在內膽13的中上部。進水管12與自來水管網(wǎng)連接，使用熱水時打開出水管16上的閥門，利用自來水的壓頭頂出熱水?？刂破?8嵌在保溫層14中，其控制面板則顯露在水箱殼體15上?？刂破?8以溫度傳感器17的檢測信號作為輸入量，可根據(jù)用戶設定的熱水終溫(30～60℃)和溫度傳感器17所檢測的水溫，實現(xiàn)對壓縮機10的自動啟停控制。通過控制器18，用戶還可根據(jù)不同的季節(jié)工況對三個電磁閥4的狀態(tài)進行切換來選擇合適的毛細管長度。
權利要求1.一種容量可調的空氣源熱泵熱水器，主要包括蒸發(fā)盤管(5)、壓縮機(10)、以及放置在生活熱水箱中的冷凝盤管(19)，其特征在于壓縮機(10)的排氣口與冷凝盤管(19)的進口連接，冷凝盤管(19)的出口經(jīng)干燥過濾器(1)與集流/分流器(3)的一個端口連接，集流/分流器(3)的其余三個端口分別各經(jīng)一個電磁閥(4)與三根長度不等的毛細管(9)連接，三根毛細管(9)的出口端再由一個集流/分流器(3)并聯(lián)起來后與蒸發(fā)盤管(5)的進口連接，蒸發(fā)盤管(5)的出口經(jīng)氣液分離器(2)與壓縮機(10)的吸氣口連接，從而形成制冷劑的閉合循環(huán)通路；蒸發(fā)盤管(5)和軸流風扇(6)組成風冷換熱器，軸流風扇(6)的轉速由風扇控制器(7)進行自動控制，嵌在水箱保溫層(14)中的控制器(18)以設置在水箱內膽中的溫度傳感器(17)的檢測信號作為輸入量，根據(jù)用戶設定的熱水終溫自動控制壓縮機(10)的啟停，并在不同季節(jié)工況下對三個電磁閥(4)的狀態(tài)進行切換。
2.如權利要求1的容量可調的空氣源熱泵熱水器，其特征在于所述的三根毛細管(9)分別按冬季、夏季和過渡季工況進行設計，并分別由三個電磁閥(4)進行通斷控制。
3.如權利要求1的容量可調的空氣源熱泵熱水器，其特征在于所述的風扇控制器(7)帶有兩個溫度傳感器(T)，分別設在蒸發(fā)盤管(5)的進、出口管上，以檢測制冷劑的過熱度。
專利摘要一種容量可調的空氣源熱泵熱水器，由壓縮機、氣液分離器、干燥過濾器、毛細管組、風冷換熱器、冷凝盤管、生活熱水箱、溫度傳感器及控制器等部件組成。采用三根分別按照冬季、夏季和過渡季工況進行設計的不同長度的毛細管并聯(lián)組成毛細管組，并采用三只制冷電磁閥加以通斷控制，可極大地改善空氣源熱泵熱水器的季節(jié)能效比及全年運行的經(jīng)濟性能。帶溫度傳感器的風機控制器可根據(jù)檢測的蒸發(fā)盤管出口制冷劑過熱度來控制軸流風扇轉速，實現(xiàn)多段式的自動風量調節(jié)功能，使蒸發(fā)器在任何工況下都可以獲得合理的空氣熱能。本實用新型具有高效節(jié)能、安全可靠、使用壽命長、操作簡單等優(yōu)點。
文檔編號F24H4/00GK2708173SQ200420036700
公開日2005年7月6日 申請日期2004年6月24日 優(yōu)先權日2004年6月24日
發(fā)明者許煜雄, 曠玉輝, 孫云康, 王如竹 申請人:上海交通大學