專利名稱：空氣源水源相結(jié)合的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器，特別是涉及空氣源水源相結(jié)合的熱 泵制取生活熱水的熱水器。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)民用熱水供應(yīng)主要是靠燃煤燃油鍋爐、太陽(yáng)能熱水 器、天然氣熱水器和電熱水器等。太陽(yáng)能熱水器主要靠輻射吸熱，受
氣候變化的影響較大。安裝條件因房型結(jié)構(gòu)，地域氣候差異受限較大； 煤、油、天然氣屬不可再生能源，熱值高價(jià)格高，燃燒對(duì)環(huán)境有較大 的污染，同時(shí)加劇了溫室效應(yīng)；電熱水器能耗大，而且在我國(guó)發(fā)電百 分之八十以上靠火力發(fā)電，跟燃煤的性質(zhì)差不多，而且使用電和天然 氣還存在著安全隱患。近幾年，國(guó)家將環(huán)保節(jié)能從政策上提高到戰(zhàn)略 高度，熱泵熱水器因節(jié)能環(huán)保，安裝使用方便，自2002年來(lái)，不少 科研機(jī)構(gòu)和廠家開(kāi)始對(duì)它開(kāi)發(fā)。目前在我國(guó)也有不少?gòu)S家生產(chǎn)單一的 空氣源熱泵熱水器和水源熱泵熱水器，多數(shù)只是對(duì)空調(diào)進(jìn)行改造，生 產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，節(jié)能效果也不是很顯著?，F(xiàn)有的專利，基本 循環(huán)大致相同，在溫度較低的地區(qū)，卻難以適用。有的設(shè)備具有化霜 裝置，比如電加熱除霜，從外層化霜較慢且不理想。在長(zhǎng)江以南的很 多地區(qū)(比如湖北，湖南，安徽，江西，上海，江蘇，浙江等)冬季 溫度較低，這是會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)溫度過(guò)低，壓縮機(jī)吸氣很少，缺少潤(rùn)滑而損壞，為了避免損壞加上低壓保護(hù)裝置，當(dāng)壓力較低的時(shí)候，壓縮機(jī)
則停機(jī)，導(dǎo)致用戶無(wú)法使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是要提供一種空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，該 熱水器能滿足在冬季溫度較低區(qū)域的使用，又能實(shí)現(xiàn)效率的大幅度提 高，安全性，可靠性強(qiáng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型的技術(shù)方案 一種空氣源水源相結(jié) 合的熱泵熱水器，由主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，地下水源循環(huán)系統(tǒng)和控 制系統(tǒng)組成，其特點(diǎn)是主機(jī)包括壓縮機(jī)、套管式換熱器、高壓貯液 器、干燥過(guò)濾器、電子膨脹閥、電磁閥、翅片式換熱器、殼管式換熱 器、氣液分離器，分液管，制熱時(shí)，壓縮機(jī)高壓出氣口與套管式換熱 器相連，套管式換熱器出水口依次通過(guò)高壓貯液器，干燥過(guò)濾器，電 子膨脹閥，電磁閥分別與分液管，殼管式換熱器相連接，分液管，殼 管式換熱器，氣液分離器與環(huán)繞壓縮機(jī)的冷盤管一端相連，冷盤管另 一端與電子膨脹閥的后端，電磁閥的前端相連接。
套管式換熱器進(jìn)、出水口與生活循環(huán)冷卻水相連；殼管式換熱 器進(jìn)、出水口與地下水源循環(huán)相連。
本實(shí)用新型有益效果是在于解決了在任何環(huán)境工況下，設(shè)備的 安全運(yùn)行及效率問(wèn)題。在冬季，大部分地區(qū)的地下水溫在15'C以上， 這有利于采用殼管式換熱器，使得制冷劑與地下水換熱，充分吸收地 下水的熱量，提高制熱效率。而此時(shí)如果采用翅片式換熱器，面臨著 結(jié)霜等嚴(yán)重問(wèn)題，影響使用的效果，和機(jī)組的使用壽命。在夏季，當(dāng)環(huán)境溫度很高，設(shè)備周圍(樓頂)高于5crc時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣溫度 較高，同時(shí)壓縮機(jī)使用的電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，除一部分做功，還有一 部分轉(zhuǎn)化為熱能，這部分熱能的累積使得壓縮機(jī)自身溫度升高，當(dāng)溫 度過(guò)高時(shí)，制冷劑中的潤(rùn)滑油會(huì)焦化，變成炭粉，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓縮 機(jī)報(bào)廢。在電子膨脹閥后端，電磁閥的前端引出一根冷盤管，使其環(huán) 繞壓縮機(jī)并保溫，能夠及時(shí)帶走壓縮機(jī)產(chǎn)生的廢熱，充分利用廢熱， 同時(shí)有效冷卻了壓縮機(jī)，使設(shè)備的整體性能得到較好的提高。

圖l是本實(shí)用新型的系統(tǒng)圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)運(yùn)行的壓焓圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，由 主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，地下水源循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
主機(jī)包括壓縮機(jī)1、套管式換熱器13、高壓貯液器10、干燥過(guò) 濾器9、電子膨脹閥8、電磁閥7， 14、翅片式換熱器3、殼管式換熱 器5、氣液分離器2，分液管15。
制熱時(shí)，壓縮機(jī)1高壓出氣口與套管式換熱器13相連，套管式 換熱器13出水口依次通過(guò)高壓貯液器10，干燥過(guò)濾器9，電子膨脹 閥8,電磁7， 14分別與分液管15,殼管式換熱器5相連接。分液管 15，殼管式換熱器5，氣液分離器2與環(huán)繞壓縮機(jī)1的冷盤管一端相 連，冷盤管另一端與電子膨脹閥8的后端，電磁閥7， 14的前端相連 接。套管式換熱器13進(jìn)、出水口與生活循環(huán)冷卻水相連；殼管式換 熱器5進(jìn)、出水口與地下水源循環(huán)相連。
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，主要有循環(huán)水泵、保溫水箱、補(bǔ)水閥和恒壓 供水泵構(gòu)成。地下水源循環(huán)系統(tǒng)主要有循環(huán)水泵，循環(huán)水井構(gòu)成。控 制系統(tǒng)由主機(jī)控制，水循環(huán)系統(tǒng)控制。
當(dāng)室外的空氣溫度在15'C以上時(shí)，打開(kāi)電磁閥14，關(guān)閉電磁閥 7，環(huán)頂吹式風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫氣流通過(guò)翅片式換熱器換熱，將熱量傳遞給制 冷劑，制冷劑再通過(guò)套管式換熱器將熱量傳遞給水；當(dāng)室外的溫度低 于15'C時(shí)，打開(kāi)電磁閥7，關(guān)閉電磁閥14，將制冷劑兩相流流入殼 管式換熱器中，同地下水進(jìn)行換熱，吸取地下水源的熱量，將熱量傳 遞給冷卻水。
基本循環(huán)在制熱時(shí)壓縮機(jī)1高壓出氣口與套管式換熱器13相連， 套管式換熱器13管芯流高溫高壓的制冷劑，管外流冷卻水，制冷劑 被冷卻，冷卻水被加熱，冷卻水不停循環(huán)，最終得到需要的熱水。冷 卻水從套管式換熱器13的進(jìn)水口 11進(jìn)入，從出水口 12流出。制冷 劑從套管式換熱器13經(jīng)冷卻后，流入到高壓貯液器IO。制冷劑經(jīng)電 子膨脹閥8節(jié)流后成為低溫低壓的制冷劑兩相流，當(dāng)室外溫度大于 15'C，流入到翅片式換熱器3同空氣換熱，吸取空氣的熱量同時(shí)部分 汽化，流入氣液分離器2;當(dāng)室外溫度小于15度時(shí)，將制冷劑兩相 流流入殼管式換熱器中，同地下水進(jìn)行換熱，吸取地下水源的熱量， 同時(shí)部分汽化，流入到氣液分離器2。氣液分離器2與壓縮機(jī)1的低 壓進(jìn)氣口相連，制冷劑經(jīng)氣液分離器2分離后，氣體被吸入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，再?gòu)母邏撼鰵饪诹鞒?，進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)。
在室外溫度〉15"C時(shí)，啟動(dòng)冷卻水循環(huán)水泵，檢査水泵電流保護(hù) 開(kāi)關(guān)，沒(méi)有異常，啟動(dòng)系統(tǒng)，先啟動(dòng)壓縮機(jī)，再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)的控 制30s內(nèi)初始條件外環(huán)境》25'C，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，15TX外環(huán)境^ 25'C時(shí)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)室外溫度^15'C時(shí)，啟動(dòng)冷卻水循環(huán)水泵， 檢査水泵電流保護(hù)開(kāi)關(guān)，沒(méi)有異常，啟動(dòng)系統(tǒng)，先啟動(dòng)壓縮機(jī)，在開(kāi) 啟地下水源循環(huán)水泵。水泵故障后，人工按控制板復(fù)位鍵，每隔15s 水泵開(kāi)啟15s，如故障仍不恢復(fù)，則關(guān)機(jī)。高/低壓/水流開(kāi)關(guān)故障判 斷時(shí)間5s。線控器與控制系統(tǒng)通訊故障持續(xù)一分鐘，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。
電子膨脹閥控制過(guò)熱度目標(biāo)值為rc。
如圖2所示，取冬季氣候，此時(shí)制取Qkw的熱量，在采用翅片式 換熱器與殼管式換熱器時(shí)的COP的比較，采用翅片式時(shí)，蒸發(fā)溫度5
。C,壓縮機(jī)做功『'=;X △//'—,， 此時(shí)
當(dāng)室外溫度小于15r時(shí)，地下水源的平均溫度在15t，取15匸
為蒸發(fā)溫度，壓縮機(jī)做功
『2 = ni x a//, —2 ,此時(shí)"尸2=^ ，很顯然
1-2 1-3, , ^氣2
說(shuō)明該熱泵熱水器的制熱效率大于現(xiàn)在有的空氣源水源熱泵熱 水器，效果得到了明顯的改善與提高。
權(quán)利要求1.一種空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，由主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，地下水源循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其特征在于所述主機(jī)包括壓縮機(jī)(1)、套管式換熱器(13)、高壓貯液器(10)、干燥過(guò)濾器(9)、電子膨脹閥(8)、電磁閥(7，14)、翅片式換熱器(3)、殼管式換熱器(5)、氣液分離器(2)，分液管(15)，制熱時(shí)，壓縮機(jī)(1)高壓出氣口與套管式換熱器(13)相連，套管式換熱器(13)出水口依次通過(guò)高壓貯液器(10)，干燥過(guò)濾器(9)，電子膨脹閥(8)，電磁閥(7，14)分別與分液管(15)，殼管式換熱器(5)相連接，分液管(15)，殼管式換熱器(5)，氣液分離器(2)與環(huán)繞壓縮機(jī)(1)的冷盤管一端相連，冷盤管另一端與電子膨脹閥(8)的后端，電磁閥(7，14)的前端相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，其特征 在于所述套管式換熱器(13)進(jìn)、出水口與生活循環(huán)冷卻水相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，其特征 在于所述殼管式換熱器(5)進(jìn)、出水口與地下水源循環(huán)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種空氣源水源相結(jié)合的熱泵熱水器，制熱時(shí)，壓縮機(jī)高壓出氣口與套管式換熱器相連，套管式換熱器出水口依次通過(guò)高壓貯液器，干燥過(guò)濾器，電子膨脹閥，電磁閥分別與分液管，殼管式換熱器相連接，分液管，殼管式換熱器，氣液分離器與環(huán)繞壓縮機(jī)的冷盤管一端相連，冷盤管另一端與電子膨脹閥的后端，電磁閥的前端相連接。采用翅片式換熱器與殼管式換熱器相結(jié)合的方式，省去了除霜操作，同時(shí)保證在任何溫度下都能高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。由翅片式換熱器和管殼式換熱器的分液管引出一根冷盤管，使其環(huán)繞壓縮機(jī)并保溫，使得壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢熱能得到充分利用，同時(shí)也避免了壓縮機(jī)過(guò)熱。本實(shí)用新型在一年四季下氣溫下都能高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，制熱效率高。
文檔編號(hào)F24H4/02GK201434504SQ20092007065
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者張建國(guó), 偉 王, 陶樂(lè)仁, 馬福一 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)