一種家用熱泵熱水器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種家用熱泵熱水器系統(tǒng)，包括壓縮機、室內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥、室外蒸發(fā)器、甲醇水儲存容器、輸送泵、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及空氣余氣混合器；重整器產(chǎn)生高溫余氣，排向空氣余氣混合器；空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成20～70℃的中溫混合氣體，輸向室外蒸發(fā)器；燃料電池用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能輸出；電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將燃料電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為負載所需求的電，為壓縮機、輸送泵及房車馬達供電。本實用新型使用不受地域限制，在室外空氣低于零度時，仍能正常高效工作，室外蒸發(fā)器上也不會結(jié)霜，無需定期除霜，能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量，更節(jié)能省電。
【專利說明】
一種家用熱泵熱水器系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及熱水器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種家用熱栗熱水器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著不可再生能源如煤、石油、天然氣等越來越少，耗電量非常小的家用空氣能熱栗熱水器應運而生。家用空氣源熱栗原理就是利用逆卡諾原理，室外蒸發(fā)器從室外空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，工質(zhì)蒸氣經(jīng)壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過室內(nèi)冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給水，冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥返回到室外蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復。
[0003]然而，家用空氣源熱栗的缺點是室外空氣溫度越低時供熱量越小，特別是當室外空氣溫度低于零度時，熱栗就難以正常工作，需要用電或其他輔助熱源對空氣進行加熱，熱栗的效率大大降低，并且，當室外空氣溫度低于零度時，空氣源熱栗的室外蒸發(fā)器上會結(jié)霜，需要定期除霜，空氣源熱栗增加除霜模塊之后，不但穩(wěn)定性降低、維護成本增加，而且也損失相當大一部分能量。此外，現(xiàn)有熱栗熱水器的供電來源通常為市電，因此現(xiàn)有熱栗熱水器的使用受到較大的地域限制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種家用熱栗熱水器系統(tǒng)，該熱栗熱水器系統(tǒng)使用不受地域限制，在室外空氣低于零度時，仍能正常高效工作，蒸發(fā)器上也不會結(jié)霜，無需定期除霜，能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種家用熱栗熱水器系統(tǒng)，包括壓縮機、室內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥、室外蒸發(fā)器、甲醇水儲存容器、輸送栗、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及空氣余氣混合器;所述壓縮機、室內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥與室外蒸發(fā)器之間形成熱栗熱水器系統(tǒng)的工質(zhì)輸送回路;所述甲醇水儲存容器儲存有液態(tài)的甲醇水原料;所述輸送栗用于將甲醇水儲存容器中的甲醇水原料通過輸送管道栗送至重整器的重整室；重整器設(shè)有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，所述重整室用于甲醇與水蒸氣發(fā)生重整制氫反應制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器的運行提供熱量;所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內(nèi)氫氣氧氣燃燒產(chǎn)生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器;所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成20?70°C的中溫混合氣體，輸向室外蒸發(fā)器，空氣余氣混合器內(nèi)設(shè)有用于感應混合氣體溫度的溫度感應器及用于鼓入外界空氣的風扇;所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能輸出；所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將燃料電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為負載所需求的電，為壓縮機、輸送栗及風扇供電。
[0006]優(yōu)選地，所述壓縮機與室外蒸發(fā)器之間設(shè)有汽液分離器，所述室內(nèi)冷凝器與電子膨脹閥之間設(shè)有過濾器，所述電子膨脹閥與室外蒸發(fā)器之間也設(shè)有過濾器。
[0007]優(yōu)選地，該熱栗熱水器系統(tǒng)還包括水箱及循環(huán)栗，在循環(huán)栗的驅(qū)動下，水箱底部的冷水輸向室內(nèi)冷凝器，在室內(nèi)冷凝器中，冷水吸收工質(zhì)冷凝后所釋放的熱量變成熱水，輸回水箱上部;所述燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，還為循環(huán)栗供電。
[0008]優(yōu)選地，所述室內(nèi)冷凝器包括水箱及輸送工質(zhì)的盤管，所述盤管外繞于水箱外側(cè)。
[0009]優(yōu)選地，所述輸送栗與重整器之間的輸送管道上設(shè)有換熱器，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進行換熱，甲醇和水原料溫度升高，氫氣溫度降低。
[0010]優(yōu)選地，所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0011]本實用新型的有益效果是:其一、本實用新型采用甲醇和水作為原料進行重整制氫，再利用燃料電池發(fā)電，無廢渣和有害廢氣污染，清潔，不影響人體健康，甲醇來源廣泛，是可再生能源，且重整器及燃料電池噪聲小、耗能低；其二、由于高溫余氣排向空氣余氣混合器，并與外界空氣混合成中溫混合氣體輸向室外蒸發(fā)器，在室外蒸發(fā)器中，中溫混合氣體與工質(zhì)換熱，工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，中溫混合氣體轉(zhuǎn)化成低溫混合氣體后排出，因此，在任何低溫空氣環(huán)境(例如零度以下的空氣環(huán)境)，熱栗熱水器均能正常高效工作;其三、由于蒸發(fā)器輸入的是20?70°C的中溫混合氣體，因此也不會結(jié)霜，無需定期除霜；其五、本實用新型使重整器的高溫余氣熱量得到利用，從而提高了甲醇水原料的利用效率，與此同時，高溫余氣與外界空氣混合后，熱栗熱水器能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量，使得熱栗熱水器更節(jié)能省電。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一實施例的整體結(jié)構(gòu)方框示意圖。
[0013]圖2為本實用新型另一實施例的整體結(jié)構(gòu)方框示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細說明。
[0015]如圖1和圖2所示，一種家用熱栗熱水器系統(tǒng)，適用于普通建筑/住宅，該家用熱栗熱水器系統(tǒng)包括壓縮機1、室內(nèi)冷凝器2、電子膨脹閥3、室外蒸發(fā)器4、甲醇水儲存容器5、輸送栗6、重整器7、燃料電池8、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)9及空氣余氣混合器11;所述壓縮機1、室內(nèi)冷凝器2、電子膨脹閥3與室外蒸發(fā)器4之間形成熱栗熱水器系統(tǒng)的工質(zhì)輸送回路;所述甲醇水儲存容器5儲存有液態(tài)的甲醇水原料;所述輸送栗6用于將甲醇水儲存容器5中的甲醇水原料通過輸送管道栗送至重整器7的重整室;重整器7設(shè)有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，重整器的結(jié)構(gòu)可參照本
【申請人】在此之前申請的中國專利申請201410311217.4、201410621689.X及201510476342.5，所述重整室用于甲醇與水蒸氣發(fā)生重整制氫反應制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，重整室內(nèi)的溫度為300-570 °C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，在重整室內(nèi)，甲醇與水蒸氣在1-5M Pa的壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應，生成氫氣和二氧化碳，這是一個多組份、多反應的氣固催化反應系統(tǒng)，反應方程為:(I)CH3OH^⑶+2?、(2)H2O+⑶—⑶2+H2、(3)CH30H+H20—C02+3H2，重整反應生成的出和0)2，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池8，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器7的運行提供熱量;所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內(nèi)氫氣氧氣燃燒產(chǎn)生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器11;所述空氣余氣混合器11用于將外界空氣與高溫余氣混合成20?70°C的中溫混合氣體，輸向室外蒸發(fā)器4，空氣余氣混合器11內(nèi)設(shè)有用于感應混合氣體溫度的溫度感應器及用于鼓入外界空氣的風扇(圖中未示出);所述燃料電池8用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能輸出，在燃料電池8的陽極:2H2—4H++4e—,?分裂成兩個質(zhì)子和兩個電子，質(zhì)子穿過質(zhì)子交換膜(PEM)，電子通過陽極板，通過外部負載，并進入陰極雙極板;在燃料電池8的陰極:02+4e—+4H+—2H20，質(zhì)子、電子和O2重新結(jié)合以形成H2O;所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)9用于將燃料電池8輸出的電能轉(zhuǎn)換為負載所需求的電，為壓縮機1、輸送栗6及風扇供電。
[0016]如圖1和圖2所示，所述壓縮機I與室外蒸發(fā)器4之間設(shè)有汽液分離器12，所述室內(nèi)冷凝器2與電子膨脹閥3之間設(shè)有過濾器13，所述電子膨脹閥3與室外蒸發(fā)器4之間也設(shè)有過濾器13。
[0017]如圖1所示，熱栗熱水器為循環(huán)式熱水器，該熱栗熱水器系統(tǒng)包括水箱14及循環(huán)栗15，水箱14內(nèi)的水為動態(tài)水，在循環(huán)栗15的驅(qū)動下，水箱14底部的冷水輸向室內(nèi)冷凝器2，在室內(nèi)冷凝器2中，冷水吸收工質(zhì)冷凝后所釋放的熱量變成熱水，輸回水箱14上部;所述燃料電池8輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)9轉(zhuǎn)換后，還為循環(huán)栗15供電。此外，冷水補水時從水箱14底部補入，熱水出水時從水箱14上部流出。
[0018]如圖2所示，熱栗熱水器為盤管式熱水器，所述室內(nèi)冷凝器2包括水箱16及輸送工質(zhì)的盤管17，所述盤管17外繞于水箱16外側(cè)，水箱16內(nèi)為靜態(tài)水。此外，冷水補水時從水箱16底部補入，熱水出水時從水箱16上部流出。
[0019]所述熱栗熱水器還可設(shè)置用于建筑供暖的暖氣片，水箱14或16中的熱水流經(jīng)暖氣片后，再流回水箱，在暖氣片中，熱水將熱量散發(fā)至室內(nèi)，實現(xiàn)建筑供暖。
[0020]如圖1和圖2所示，所述輸送栗6與重整器7之間的輸送管道上設(shè)有換熱器18，低溫的甲醇和水原料在換熱器18中，與重整器7輸出的高溫氫氣進行換熱，甲醇和水原料溫度升高，氫氣溫度降低。
[0021]所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0022]上述家用熱栗熱水器系統(tǒng)的制熱方法，包括以下步驟:
[0023]a.重整器在運行過程中，發(fā)生甲醇水重整制氫反應，制得的氫氣輸向燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能輸出，與此同時，從重整器的排氣囪口排出高溫余氣，高溫余氣排向空氣余氣混合器；
[0024]b.在空氣余氣混合器中，風扇鼓入外界空氣，該外界空氣與高溫余氣混合成20?70°C的中溫混合氣體輸向室外蒸發(fā)器，在室外蒸發(fā)器中，中溫混合氣體與工質(zhì)換熱，工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，中溫混合氣體轉(zhuǎn)化成低溫混合氣體后排出；燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，為壓縮機、輸送栗及風扇供電，余電輸出(可為其他設(shè)備或負載供電)；
[0025]c.蒸發(fā)的工質(zhì)經(jīng)壓縮機壓縮后壓力和溫度迅速上升，高溫蒸汽通過室內(nèi)冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給水，冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥返回到室外蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復。
[0026]優(yōu)選地，溫度傳感器實時檢測混合氣體溫度，并將溫度信息反饋給控制裝置，控制裝置通過風扇調(diào)整外界空氣的送入量，以控制混合氣體的溫度范圍在20?70°C范圍內(nèi)。
[0027]以上所述，僅是本實用新型較佳實施方式，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案對以上的實施方式所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括壓縮機、室內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥、室外蒸發(fā)器、甲醇水儲存容器、輸送栗、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及空氣余氣混合器;所述壓縮機、室內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥與室外蒸發(fā)器之間形成熱栗熱水器系統(tǒng)的工質(zhì)輸送回路;所述甲醇水儲存容器儲存有液態(tài)的甲醇水原料;所述輸送栗用于將甲醇水儲存容器中的甲醇水原料通過輸送管道栗送至重整器的重整室;重整器設(shè)有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，所述重整室用于甲醇與水蒸氣發(fā)生重整制氫反應制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器的運行提供熱量;所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內(nèi)氫氣氧氣燃燒產(chǎn)生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器;所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成20?70°C的中溫混合氣體，輸向室外蒸發(fā)器，空氣余氣混合器內(nèi)設(shè)有用于感應混合氣體溫度的溫度感應器及用于鼓入外界空氣的風扇;所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能輸出；所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將燃料電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為負載所需求的電，為壓縮機、輸送栗及風扇供電;所述熱栗熱水器還設(shè)置用于建筑供暖的暖氣片，水箱中的熱水流經(jīng)暖氣片后，再流回水箱，在暖氣片中，熱水將熱量散發(fā)至室內(nèi)，實現(xiàn)建筑供暖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機與室外蒸發(fā)器之間設(shè)有汽液分離器，所述室內(nèi)冷凝器與電子膨脹閥之間設(shè)有過濾器，所述電子膨脹閥與室外蒸發(fā)器之間也設(shè)有過濾器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:該熱栗熱水器系統(tǒng)還包括水箱及循環(huán)栗，在循環(huán)栗的驅(qū)動下，水箱底部的冷水輸向室內(nèi)冷凝器，在室內(nèi)冷凝器中，冷水吸收工質(zhì)冷凝后所釋放的熱量變成熱水，輸回水箱上部;所述燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，還為循環(huán)栗供電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述室內(nèi)冷凝器包括水箱及輸送工質(zhì)的盤管，所述盤管外繞于水箱外側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述輸送栗與重整器之間的輸送管道上設(shè)有換熱器，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進行換熱，甲醇和水原料溫度升高，氫氣溫度降低。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱栗熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金。
【文檔編號】F24H4/04GK205678892SQ201620344374
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月23日 公開號201620344374.X, CN 201620344374, CN 205678892 U, CN 205678892U, CN-U-205678892, CN201620344374, CN201620344374.X, CN205678892 U, CN205678892U
【發(fā)明人】向華
【申請人】廣東合即得能源科技有限公司