本發(fā)明涉及空氣能熱泵熱水器領(lǐng)域，尤其涉及一種滿足高低溫工況運(yùn)行的熱泵熱水器。

背景技術(shù)：

普通空氣能熱泵熱水器一般運(yùn)行的環(huán)境溫度為-7～43℃，在氣候寒冷地區(qū)，普通熱泵熱水器無(wú)法正常使用。即使現(xiàn)在出現(xiàn)了噴氣增焓壓縮機(jī)及增焓熱泵系統(tǒng)，可以讓設(shè)備能夠在低溫環(huán)境下運(yùn)行(一般指環(huán)境溫度在-15～-25℃),但由于其結(jié)構(gòu)及控制復(fù)雜，故障率高，成本方面也增加不少，并且除霜問(wèn)題依然存在，除霜能耗無(wú)法解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述技術(shù)存在的缺陷和不足，提出一種空氣能熱泵熱水器，其系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，滿足高低溫工況下運(yùn)行的空氣能熱泵熱水器。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一個(gè)技術(shù)方案是：一種空氣能熱泵熱水器由壓縮機(jī)、水氣換熱器、防霜換熱器、1#閥門、儲(chǔ)液罐、2#閥門、旁通管、1-3#電磁閥、毛細(xì)管、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、1#壓力傳感器、2#壓力傳感器、風(fēng)扇、控制器組成。

其中，所述儲(chǔ)液罐的容量約為系統(tǒng)低溫工況(干球7℃，濕球6℃)下制冷劑充注量的3倍左右；

其中，所述1#閥門和2#閥門根據(jù)控制方式的不同，可以是泄壓閥或者電磁閥，通過(guò)1#閥門和2#閥門來(lái)控制系統(tǒng)壓力及排氣溫度。

其中，所述節(jié)流裝置根據(jù)調(diào)節(jié)要求，可以是膨脹閥也可以是毛細(xì)管。

其中，所述3#電磁閥為常開(kāi)型電磁閥，1#和2#電磁閥為常閉型電磁閥。

其中，所述蒸發(fā)器和防霜換熱器緊貼著安裝，防霜換熱器位于迎風(fēng)面，而蒸發(fā)器位于背風(fēng)面，兩者同處于一個(gè)風(fēng)道中。

其中，所述在實(shí)驗(yàn)室模擬工況下，根據(jù)模擬環(huán)境溫度為-25℃工況，預(yù)先在熱泵系統(tǒng)內(nèi)充入一定量的制冷劑，保證排氣壓力和吸氣壓力在一個(gè)合理的數(shù)值范圍，例如排氣1MPa～1.8MPa，吸氣0.3Mpa～0.4Mpa，同時(shí)確保排氣溫度在合理的范圍，例如60-90℃。

該空氣能熱泵熱水器的工作原理為：在環(huán)境溫度較高的情況下，例如10-20℃時(shí)，所述控制器根據(jù)檢測(cè)到的排氣壓力和排氣溫度，將2#閥門關(guān)閉，1#閥門打開(kāi)，原來(lái)并聯(lián)通路只剩下旁通管流通制冷劑，由于壓力的變化，制冷劑將不斷往儲(chǔ)液罐里面充灌，直到排氣壓力恢復(fù)到正常值為止，然后關(guān)掉1#閥門，這時(shí)多余的制冷劑將被密封在儲(chǔ)液罐當(dāng)中。當(dāng)環(huán)境溫度下降，排氣壓力及排氣溫度降到一定值的時(shí)候，2#閥門打開(kāi)，原來(lái)密封在里面的制冷劑會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)中，補(bǔ)充由于環(huán)境溫度下降，而引起的排氣壓力及排氣溫度下降，直到升到正常水平后，如果2#閥門打開(kāi)后壓力仍然恢復(fù)不到正常壓力，此時(shí)先將1#和2#電磁閥打開(kāi)，3#電磁閥關(guān)閉，通過(guò)毛細(xì)管節(jié)流降壓后，使得節(jié)流裝置前壓力降低，從而迫使儲(chǔ)液罐中的制冷劑繼續(xù)補(bǔ)充入動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，根據(jù)控制器中設(shè)置的時(shí)間，先打開(kāi)3#電磁閥，然后關(guān)閉1#和2#電磁閥，待系統(tǒng)運(yùn)行平衡后，檢測(cè)排氣壓力及排氣溫度，如果還未達(dá)到正常的運(yùn)行狀態(tài)，則重復(fù)上述動(dòng)作，直到排氣壓力及排氣溫度到達(dá)正常水平為止。如果在極端環(huán)境溫度下，上述制冷劑補(bǔ)充還未能達(dá)到要求的情況下，此時(shí)將1#閥門打開(kāi)，將整個(gè)儲(chǔ)液罐并聯(lián)入系統(tǒng)中運(yùn)行，充分運(yùn)用原來(lái)儲(chǔ)液罐內(nèi)的制冷劑。所述防霜換熱器作為對(duì)制冷劑在水氣換熱器冷凝后的過(guò)冷，繼續(xù)放出熱量，并將熱量傳遞給蒸發(fā)器，達(dá)到既能使得節(jié)流前的制冷劑得到更大過(guò)冷度，又能提高蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度，提高蒸發(fā)器的換熱效率的同時(shí)，避免在低溫環(huán)境下蒸發(fā)器結(jié)霜的狀況。

本發(fā)明的有益效果是，采用上述方案的優(yōu)點(diǎn)在于：1、通過(guò)大容量的儲(chǔ)液罐及配合其動(dòng)作的電磁閥和毛細(xì)管，可以有效的地對(duì)熱泵系統(tǒng)壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，使得排氣壓力及排氣溫度始終處在最佳的工作參數(shù)，從而有效提高機(jī)組運(yùn)行性能，并降低能耗，達(dá)到提高能效比的作用；2、采用防霜換熱器，可以有效提高蒸發(fā)溫度，提高換熱效率，避免蒸發(fā)器結(jié)霜，降低由于機(jī)組除霜而額外增加的能耗及避免對(duì)水溫產(chǎn)生負(fù)面的影響，同時(shí)對(duì)冷凝后的制冷劑進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻，使得過(guò)冷度增加，從而提高整體機(jī)組性能；3、本熱泵系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，對(duì)比于增焓系統(tǒng)，可降低成本，提高可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種熱泵熱水器的示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式中一種熱泵熱水器的示意圖；

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施方式中一種熱泵熱水器的示意圖；

主要元件符號(hào)說(shuō)明

1-壓縮機(jī)；2-水氣換熱器；3-防霜換熱器；4-3#電磁閥；5-旁通管；6-1#閥門；7-儲(chǔ)液罐；8-2#閥門；9-1#電磁閥；10-毛細(xì)管；11-2#電磁閥；12-節(jié)流裝置；13-蒸發(fā)器；14-1#壓力傳感器；15-2#壓力傳感器；16-風(fēng)扇。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，一種空氣能熱泵熱水器由壓縮機(jī)1，水氣換熱器2，防霜換熱器3，1#閥門6，儲(chǔ)液罐7，2#閥門8，旁通管5，1#電磁閥9，2#電磁閥11，3#電磁閥4，毛細(xì)管10，節(jié)流裝置12，蒸發(fā)器13，1#壓力傳感14，2#壓力傳感器15，風(fēng)扇16，控制器組成。所述儲(chǔ)液罐7的容量約為系統(tǒng)低溫工況(干球7℃，濕球6℃)下制冷劑充注量的3倍左右；所述1#閥門6和2#閥門8根據(jù)控制方式的不同，可以是泄壓閥或者電磁閥，通過(guò)1#閥門6和2#閥門8來(lái)控制系統(tǒng)壓力及排氣溫度。所述節(jié)流裝置12根據(jù)調(diào)節(jié)要求，可以是膨脹閥也可以是毛細(xì)管。所述3#電磁閥4為常開(kāi)型電磁閥，1#電磁閥9和2#電磁閥11為常閉型電磁閥。所述蒸發(fā)器13和防霜換熱器3緊貼著安裝，其中防霜換熱器3位于迎風(fēng)面，而蒸發(fā)器13位于背風(fēng)面，兩者同處于一個(gè)風(fēng)道中。

在實(shí)驗(yàn)室模擬工況下，根據(jù)模擬環(huán)境溫度為-25℃工況，預(yù)先在熱泵系統(tǒng)內(nèi)充入一定量的制冷劑，保證排氣壓力和吸氣壓力在一個(gè)合理的數(shù)值范圍，例如排氣1MPa～1.5MPa，吸氣0.3Mpa～0.4Mpa，同時(shí)確保排氣溫度在合理的范圍，例如60-90℃。

當(dāng)所述1#閥門6和2#閥門8為電磁閥時(shí)，該空氣能熱泵熱水器的工作原理為：在環(huán)境溫度較高的情況下，例如10-20℃時(shí)，所述控制器根據(jù)檢測(cè)到的排氣壓力和排氣溫度，2#閥門8關(guān)閉，1#閥門6打開(kāi)，原來(lái)并聯(lián)通路只剩下旁通管5流通制冷劑，由于壓力的變化，制冷劑將不斷往儲(chǔ)液罐7里面充灌，直到排氣壓力恢復(fù)到正常值為止，然后關(guān)掉1#閥門6，這時(shí)多余的制冷劑將被密封在儲(chǔ)液罐當(dāng)中。當(dāng)環(huán)境溫度下降，排氣壓力及排氣溫度降到一定值的時(shí)候，2#閥門8打開(kāi)，原來(lái)密封在里面的制冷劑會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)中，補(bǔ)充由于環(huán)境溫度下降，而引起的排氣壓力及排氣溫度下降，直到升到正常水平后，如果2#閥門8打開(kāi)后壓力仍然恢復(fù)不到正常壓力，此時(shí)先將1#電磁閥9和2#電磁閥11打開(kāi)，3#電磁閥4關(guān)閉，通過(guò)毛細(xì)管10節(jié)流降壓后，使得節(jié)流裝置12前壓力降低，從而迫使儲(chǔ)液罐7中的制冷劑繼續(xù)補(bǔ)充入動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，根據(jù)控制器中設(shè)置的時(shí)間，先打開(kāi)3#電磁閥，然后關(guān)閉1#電磁閥9和2#電磁閥11，待系統(tǒng)運(yùn)行平衡后，檢測(cè)排氣壓力及排氣溫度，如果還未達(dá)到正常的運(yùn)行狀態(tài)，則重復(fù)上述動(dòng)作，直到排氣壓力及排氣溫度到達(dá)正常水平為止。如果在極端環(huán)境溫度下，上述制冷劑補(bǔ)充還未能達(dá)到要求的情況下，此時(shí)將1#閥門6打開(kāi)，將整個(gè)儲(chǔ)液罐7并聯(lián)入系統(tǒng)中運(yùn)行，充分運(yùn)用原來(lái)儲(chǔ)液罐7內(nèi)的制冷劑。所述防霜換熱器3作為對(duì)制冷劑在水氣換熱器2冷凝后的過(guò)冷，繼續(xù)放出熱量，并將熱量傳遞給蒸發(fā)器13，達(dá)到既能使得節(jié)流前的制冷劑得到更大過(guò)冷度，又能提高蒸發(fā)器13的蒸發(fā)溫度，提高蒸發(fā)器13的換熱效率的同時(shí)，避免在低溫環(huán)境下蒸發(fā)器13結(jié)霜的狀況。

當(dāng)所述1#閥門6和2#閥門8為卸壓閥時(shí)，并且閥門的卸壓壓力值可調(diào)，該空氣能熱泵熱水器的工作原理為：不管在何種環(huán)境溫度下，只要所述兩個(gè)卸壓閥各自的前后壓力差能達(dá)到其開(kāi)啟或者關(guān)閉的條件，該兩個(gè)閥均做出相應(yīng)的動(dòng)作，使得系統(tǒng)中的制冷劑得到補(bǔ)充或者減少，通過(guò)這兩個(gè)卸壓閥的作用，使得系統(tǒng)壓力得到動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，并能確保系統(tǒng)壓力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，從而保證系統(tǒng)始終處在最佳的運(yùn)行工作狀態(tài)。

請(qǐng)參閱圖2，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于，減少了1#電磁閥9，毛細(xì)管10、2#電磁閥11組成的節(jié)流管路，并且所述2#閥門8的出口直接與所述壓縮機(jī)吸氣管連接，這樣做的好處在于，確保儲(chǔ)液罐7更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)制冷劑參與量的調(diào)節(jié)作用，因?yàn)?#閥門8前后始終保持著較大的壓力差，使得制冷劑更容易保存或者釋放出來(lái)。而不用額外增加實(shí)施例一中的專門節(jié)流管路，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更能提高可靠性。

請(qǐng)參閱圖3，其與實(shí)施例2的區(qū)別在于，所述1#閥門6前端接在所述防霜換熱器前水氣換熱器2后的管路中，這樣做的好處在于，確保所述儲(chǔ)液罐7更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)制冷劑參與量的調(diào)節(jié)作用，因?yàn)橥瑯幽艽_保2#閥門8前后始終保持著較大的壓力差，使得制冷劑更容易保存或者釋放出來(lái)。同時(shí)同樣能調(diào)節(jié)對(duì)防霜換熱器3的換熱效果，控制系統(tǒng)過(guò)冷度，并能調(diào)節(jié)到蒸發(fā)器13的蒸發(fā)溫度，因此系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍更廣，更能有效提高設(shè)備性能及運(yùn)行的可靠性。

采用上述方案的優(yōu)點(diǎn)在于：1、通過(guò)大容量的儲(chǔ)液罐及配合其動(dòng)作的電磁閥和毛細(xì)管，可以有效的地對(duì)熱泵系統(tǒng)壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，使得排氣壓力及排氣溫度始終處在最佳的工作參數(shù)，從而有效提高機(jī)組運(yùn)行性能，并降低能耗，達(dá)到提高能效比的作用；2、采用防霜換熱器，可以有效提高蒸發(fā)溫度，提高換熱效率，避免蒸發(fā)器結(jié)霜，降低由于機(jī)組除霜而額外增加的能耗及避免對(duì)水溫產(chǎn)生負(fù)面的影響，同時(shí)對(duì)冷凝后的制冷劑進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻，使得過(guò)冷度增加，從而提高整體機(jī)組性能；3、本熱泵系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，對(duì)比于增焓系統(tǒng)，可降低成本，提高可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。