專利名稱：復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器。
技術(shù)背景隨著人們生活水平的日益提高，全年提供生活熱水已成為人們舒適生活的重要組成部 分。傳統(tǒng)的燃?xì)狻㈦姛崴鲿?huì)存在排放有害燃燒物、易漏電等安全隱患，同時(shí)消耗煤氣、 電等高品質(zhì)能源，這與以可再生能源為基礎(chǔ)的可持續(xù)發(fā)展的新能源體系不符。太陽能熱水 器由于氣候、季節(jié)的變化等導(dǎo)致日照不足時(shí)，存在供熱能力均衡性差，裝置全年利用率低 的缺點(diǎn)。熱泵熱水器與傳統(tǒng)的燃?xì)?、電熱水器相比，?jié)能效果明顯，但在環(huán)境溫度較低時(shí)，單 一工質(zhì)的單循環(huán)空氣源熱泵熱水器的壓縮機(jī)壓縮比很大，會(huì)導(dǎo)致效率下降甚至不能工作。 目前國內(nèi)外對(duì)商用熱泵熱水器巳進(jìn)行了大量深入的研究，并取得了一定的成果及較廣 泛的應(yīng)用。但是，目前家用熱泵熱水器尚存在供熱性能系數(shù)有待提高、熱惰性大、出熱水 較慢以及連續(xù)出水溫度隨時(shí)間下降快等技術(shù)問題。復(fù)疊式空氣源熱泵循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)采用單級(jí)循環(huán)與復(fù)疊循環(huán)相結(jié)合的空氣源熱泵，在 室外氣溫很低條件下，按復(fù)疊循環(huán)方式制熱仍能達(dá)到壓縮比小、排氣溫度低、制熱量高的 要求。在低溫條件下，以復(fù)疊循環(huán)方式運(yùn)行比單級(jí)運(yùn)行的能量利用效率更高。熱泵在最佳 節(jié)能控制條件下運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)最大限度節(jié)能。相變蓄熱熱水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、在能源生產(chǎn)與消費(fèi)之間提供時(shí)間延遲并保障有效使用； 2、提供熱惰性和熱保護(hù)(包括溫度控制)；3、保障能源供應(yīng)安全。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，吸取復(fù)疊式熱泵循環(huán) 系統(tǒng)和相變蓄熱系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，提供一種復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-本發(fā)明的復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器由高溫環(huán)路和低溫環(huán)路組成，包括兩個(gè)壓縮機(jī)Hi， Ll、四通換向閥L6、冷凝器H2、儲(chǔ)水箱SX、蒸發(fā)一冷凝器HL、兩個(gè)蒸發(fā)器 H5、 L5、兩個(gè)節(jié)流閥H3、 L3、兩個(gè)截止閥H6、 H7、兩個(gè)止回閥H4、 L4。高溫環(huán)路壓
縮機(jī)HI的排氣口與冷凝器H2的進(jìn)氣口連接，冷凝器H2的出口與節(jié)流閥H3的進(jìn)口連接， 節(jié)流閥H3的出口與截止閥H7的進(jìn)口連接，截止閥H7的出口與蒸發(fā)_冷凝器HL高溫流 體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)一冷凝器HL高溫流體的出口與止回閥H4的進(jìn)口連接，在截止閥H7 的進(jìn)口前與止回閥H4的出口后加一根旁通管，該旁通管中間接有蒸發(fā)器H5和截止閥H6， 截止閥H6的出口、止回閥H4的出口、壓縮機(jī)H1的進(jìn)口之間相互連接且有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 低溫環(huán)路壓縮機(jī)L1的排氣口連接四通換向閥L6，四通換向偶L6的出口與蒸發(fā)一冷凝器 HL低溫流體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)一冷凝器HL低溫流體的出口與節(jié)流閥L3的進(jìn)口連接，節(jié) 流閥L3的出口與蒸發(fā)器L5的進(jìn)口連接，蒸發(fā)器L5的出口連接四通換向閥L6，四通換 向闊L6的出口與止回閥L4的進(jìn)口連接，止回閥L4的出口與壓縮機(jī)L1的進(jìn)氣口連接； 冷凝器H2、相變蓄熱材料均安裝在儲(chǔ)水箱SX內(nèi)，儲(chǔ)水箱SX采用相變蓄熱材料蓄熱； 循環(huán)的閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接，管外包裹保溫防水材料。復(fù)疊式蓄熱型熱泵循環(huán)的閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接，管 外包裹保溫防水材料。相變蓄熱材料的熔點(diǎn)在6(TC 8(TC。冬季可采用復(fù)疊式熱泵循環(huán)， 夏季可采用單級(jí)熱泵循環(huán)。本發(fā)明的高溫環(huán)路和低溫環(huán)路都是獨(dú)立的壓縮制冷循環(huán)，從低溫環(huán)路的蒸發(fā)器吸收 空氣源的熱量，通過高溫環(huán)路的冷凝器放出熱量將水加熱到目標(biāo)溫度，其中高溫環(huán)路與低 溫環(huán)路利用一個(gè)蒸發(fā)一冷凝器進(jìn)行熱交換。被加熱到目標(biāo)溫度的水儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱內(nèi)，利用 儲(chǔ)水箱內(nèi)蓄熱材料進(jìn)行相變蓄熱，從而達(dá)到蓄熱的目的。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果本發(fā)明的復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器不但有效的利用谷時(shí)低價(jià)電蓄熱，調(diào)節(jié)峰 時(shí)用電壓力，而且減小了水箱體積；能夠隨環(huán)境溫度的變化，使系統(tǒng)COP值趨于較大值， 系統(tǒng)總是朝最有利于節(jié)能的趨勢(shì)工作；使用時(shí)安全可靠且環(huán)保，水電分離，無有害的燃燒 排放物。


圖1是本發(fā)明的復(fù)疊式空氣源熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中H!和I^是壓縮機(jī)，H3和L3是膨脹裝置，L6是四通換向閥，HL是板式換熱器，H2是冷凝器，向用戶提供熱量，Hs和Ls是蒸發(fā)器，H6、 H7是截止閥，H4、 L4是止 回閥。圖2是系統(tǒng)循環(huán)過程(包括高溫和低溫環(huán)路)的壓焓圖。At表示蒸發(fā)—冷凝器的傳熱溫差。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1所示，本發(fā)明的復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器由高溫環(huán)路和低溫環(huán)路組成， 包括兩個(gè)壓縮機(jī)HLi， 一個(gè)四通換向閥L6， 一個(gè)冷凝器H2， 一個(gè)儲(chǔ)水箱SX， 一個(gè)蒸 發(fā)一冷凝器HL，兩個(gè)蒸發(fā)器Hs、 L5，兩個(gè)節(jié)流閥H3、 L3，兩個(gè)截止閥Hs、 H7，兩個(gè)止 回閥H4、 L4。高溫環(huán)路壓縮機(jī)I^的排氣口與冷凝器H2的進(jìn)氣口連接，冷凝器H2的出口與節(jié)流閥H3的進(jìn)口連接，節(jié)流閥H3的出口與截止閥H7的進(jìn)口連接，截止閥H7的出口與蒸發(fā)一冷凝器HL高溫流體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)一冷凝器HL高溫流體的出口與止回閥H4的進(jìn)口連接，在截止閥H7的進(jìn)口前與止回閥H4的出口后加一根旁通管，該旁通管中間接有蒸發(fā)器H5和截止閥H6，截止閥H6的出口、止回閥H4的出口、壓縮機(jī)H的進(jìn)口之間 相互連接且有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。低溫環(huán)路壓縮機(jī)的排氣口連接四通換向閥L6，四通換向閥"的出口與蒸發(fā)一冷 凝器HL低溫流體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)一冷凝器HL低溫流體的出口與節(jié)流閥L3的進(jìn)口連接，節(jié)流閥L3的出口與蒸發(fā)器L5的進(jìn)口連接，蒸發(fā)器L5的出口連接四通換向閥L6，四通換 向閥L6的出口與止回閥L4的進(jìn)口連接，止回閥L4的出口與壓縮機(jī)L!的進(jìn)氣口連接。冷凝器H2、蓄熱材料都安裝在儲(chǔ)水箱SX內(nèi)，儲(chǔ)水箱SX采用保溫材料保溫。蓄熱 材料可以是石蠟，或者是石蠟與其他有機(jī)物組成的復(fù)合相變蓄熱材料，其熔點(diǎn)可以在60 'C 80'C的范圍內(nèi)。上述復(fù)疊式蓄熱型熱泵循環(huán)的閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接， 管外包裹保溫防水材料。實(shí)施例l:本實(shí)施例的復(fù)疊式熱泵循環(huán)系統(tǒng)由高溫環(huán)路和低溫環(huán)路構(gòu)成，使之在寒冷 天氣下仍能制取高溫?zé)崴８邷丨h(huán)路高溫制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)Hi壓縮之后，形成高溫高壓的混合氣體，經(jīng)過冷 凝器H2，將熱水加熱到目標(biāo)溫度。此時(shí)，制冷劑冷凝成中溫高壓的液體，經(jīng)節(jié)流閥H3節(jié) 流后，低溫低壓的制冷劑氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)一冷凝器HL進(jìn)行熱交換(關(guān)閉截止閥H6)， 吸收來自低溫環(huán)路的熱量，形成中溫低壓的氣體制冷劑回到壓縮機(jī)H!，完成一個(gè)高溫環(huán)路循環(huán)。低溫環(huán)路低溫制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)Li壓縮之后，形成高溫高壓的混合氣體，進(jìn)入蒸 發(fā)一冷凝器HL進(jìn)行熱交換，吸收來自高溫環(huán)路的冷量，冷凝成中溫高壓的液體制冷劑， 經(jīng)節(jié)流閥L3節(jié)流后，形成低溫低壓的制冷劑氣液混合物，通過蒸發(fā)器Ls吸收來自外界空 氣的熱量，形成中溫低壓的氣體制冷劑回到壓縮機(jī)Lh完成一個(gè)低溫環(huán)路循環(huán)。兩環(huán)路通過蒸發(fā)一冷凝器HL進(jìn)行熱交換，為了提高效率，傳熱溫差A(yù)t(圖2)控制在 5'C左右。冷凝器H2、蓄熱材料都安裝在儲(chǔ)水箱SX內(nèi)，儲(chǔ)水箱SX采用保溫材料保溫。釆用 70號(hào)石蠟作為蓄熱材料，其熔點(diǎn)為7(TC。上述復(fù)疊式蓄熱型熱泵循環(huán)的閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接， 管外包裹保溫防水材料。實(shí)施例2:本實(shí)施例只利用高溫環(huán)路構(gòu)成單級(jí)熱泵循環(huán)系統(tǒng)制取熱水，使之在夏季 保證熱水溫度的情況下更節(jié)省能量。高溫制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)Hi壓縮之后，形成高溫高壓的混合氣體，經(jīng)過冷凝器H2， 將熱水加熱到目標(biāo)溫度。此時(shí)，制冷劑冷凝成中溫高壓的液體，進(jìn)入節(jié)流閥L3節(jié)流，節(jié) 流后形成低溫低壓的制冷劑氣液混合物，經(jīng)過旁通管(關(guān)閉截止閥Hs)直接通過蒸發(fā)器H5 吸收來自外界空氣的熱量，形成中溫低壓的氣體制冷劑回到壓縮機(jī)H!，完成一個(gè)環(huán)路循 環(huán)。.實(shí)施例3:本實(shí)施例的復(fù)疊式熱泵循環(huán)與相變蓄熱系統(tǒng)相結(jié)合的空氣源熱泵熱水器 是冷凝器H2在儲(chǔ)水箱SX內(nèi)直接與水進(jìn)行熱交換，把水加熱到目標(biāo)溫度。用70號(hào)石蠟作 為蓄熱材料，此時(shí)水的溫度達(dá)到其熔點(diǎn)70"，蓄熱材料石蠟熔化，吸收水的熱量，從而 將熱量儲(chǔ)存在石蠟中，達(dá)到蓄熱的目的。在用電低谷時(shí)，啟動(dòng)復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)，由于以復(fù)疊循環(huán)方式運(yùn)行比單級(jí)運(yùn)行獲得的 熱水溫度高，可以達(dá)到70'C以上的溫度，選擇這一較高溫度下產(chǎn)生相變的蓄熱材料，將 熱量儲(chǔ)存在蓄熱材料中， 一方面可以獲得更高的能量密度，另一方面復(fù)疊式運(yùn)行的cop 值更高，能量利用效率更高；在用電峰值時(shí)，啟動(dòng)放熱循環(huán)，將儲(chǔ)存在蓄熱材料中的熱量 傳遞給水，輸出熱水，提高熱水器整體的經(jīng)濟(jì)性。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器，其特征是由高溫環(huán)路和低溫環(huán)路組成，包括兩個(gè)壓縮機(jī)(H1)，(L1)、四通換向閥(L6)、冷凝器(H2)、儲(chǔ)水箱(SX)、蒸發(fā)-冷凝器(HL)、兩個(gè)蒸發(fā)器(H5)、(L5)、兩個(gè)節(jié)流閥(H3)、(L3)、兩個(gè)截止閥(H6)、(H7)、兩個(gè)止回閥(H4)、(L4)；高溫環(huán)路壓縮機(jī)(H1)的排氣口與冷凝器(H2)的進(jìn)氣口連接，冷凝器(H2)的出口與節(jié)流閥(H3)的進(jìn)口連接，節(jié)流閥(H3)的出口與截止閥(H7)的進(jìn)口連接，截止閥(H7)的出口與蒸發(fā)-冷凝器(HL)高溫流體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)-冷凝器(HL)高溫流體的出口與止回閥(H4)的進(jìn)口連接，在截止閥(H7)的進(jìn)口前與止回閥(H4)的出口后加一根旁通管，該旁通管中間接有蒸發(fā)器(H5)和截止閥(H6)，截止閥(H6)的出口、止回閥(H4)的出口、壓縮機(jī)(H1)的進(jìn)口之間相互連接且有一個(gè)節(jié)點(diǎn)；低溫環(huán)路壓縮機(jī)(L1)的排氣口連接四通換向閥(L6)，四通換向閥(L6)的出口與蒸發(fā)-冷凝器(HL)低溫流體的進(jìn)口連接，蒸發(fā)-冷凝器(HL)低溫流體的出口與節(jié)流閥(L3)的進(jìn)口連接，節(jié)流閥(L3)的出口與蒸發(fā)器(L5)的進(jìn)口連接，蒸發(fā)器(L5)的出口連接四通換向閥(L6)，四通換向閥(L6)的出口與止回閥(L4)的進(jìn)口連接，止回閥(L4)的出口與壓縮機(jī)(L1)的進(jìn)氣口連接；冷凝器(H2)、相變蓄熱材料均安裝在儲(chǔ)水箱(SX)內(nèi)，儲(chǔ)水箱(SX)采用相變蓄熱材料蓄熱；循環(huán)的閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接，管外包裹保溫防水材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器，其特征是，所述相變蓄 熱材料的熔點(diǎn)為60°C~80°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器，該熱水器由高溫環(huán)路和低溫環(huán)路組成，包括兩個(gè)壓縮機(jī)、四通換向閥、冷凝器、儲(chǔ)水箱、蒸發(fā)-冷凝器、兩個(gè)蒸發(fā)器、兩個(gè)節(jié)流閥、兩個(gè)截止閥、兩個(gè)止回閥；冷凝器、相變蓄熱材料均安裝在儲(chǔ)水箱內(nèi)，儲(chǔ)水箱采用相變蓄熱材料蓄熱；其閉合通道的各個(gè)部件之間的連接采用制冷劑管路連接，管外包裹保溫防水材料；相變蓄熱材料的熔點(diǎn)在60℃～80℃。本發(fā)明的復(fù)疊式蓄熱型空氣源熱泵熱水器有效的利用谷時(shí)低價(jià)電蓄熱，調(diào)節(jié)峰時(shí)用電壓力，減小了水箱體積；能夠隨環(huán)境溫度的變化，使系統(tǒng)COP值趨于較大值，系統(tǒng)總是朝最有利于節(jié)能的趨勢(shì)工作；使用時(shí)安全可靠且環(huán)保，水電分離，無有害的燃燒排放物。
文檔編號(hào)F24H4/00GK101158507SQ20071003109
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者巖 劉, 巫江虹, 王惜慧, 鍵 邱 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)