專利名稱：一種自復疊式空氣源熱泵熱水器的制作方法
技術領域：
本發明屬于熱水器技術領域，尤其涉及一種自復疊式空氣源熱泵熱水器。
背景技術：
全年提供生活熱水已成為現代化高品質生活的重要標志之一，目前傳統的電熱水器都是直接耗用昂貴的高品質電能，熱效率不會超過100％，且存在容易漏電等安全隱患，不符合我國的能源政策及可持續發展戰略的要求。傳統的太陽能熱水器在陰云雨雪天氣及冬季等日照不足時主要靠電加熱制熱水，耗電量大且安全性差，此外還存在供熱能力均衡性差，裝置全年利用率低等缺點。目前的單一工質的單循環空氣源熱泵熱水器在環境空氣溫度較低時，由于壓縮比大，不能高效率工作甚至不能工作。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種自復疊式空氣源熱泵熱水器。本發明利用自復疊式空氣源熱泵循環可實現高壓縮比，大溫差的工作環境，能夠在環境空氣溫度低于0℃時仍能正常提供65℃的熱水，改進了系統結構，使之具有結構簡單，價格便宜，安裝及操作方便等優點，便于推廣應用。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案本發明的自復疊式空氣源熱泵熱水器包括壓縮機、冷凝器、儲水箱、氣液分離器、蒸發一冷凝器、回熱器、蒸發器、風扇、除霜加熱器、兩個節流閥、七個溫度傳感器、四個控制器和兩個電動機，所述壓縮機的排氣口與冷凝器的進氣口連接，冷凝器的出口與氣液分離器的進口連接，氣液分離器的出液口與第一個節流閥連接，第一個節流閥的出口、回熱器的低溫流體的出口、蒸發—冷凝器低溫流體的進口之間相互連接且有一個節點，蒸發—冷凝器低溫流體的出口與壓縮機連接，回熱器的低溫流體的進口與蒸發器的出口連接，蒸發器的進口與第二個節流閥的出口連接，第二個節流閥的進口與回熱器的高溫流體的出口連接，回熱器的高溫流體的進口與蒸發—冷凝器高溫流體的出口連接，蒸發—冷凝器高溫流體的進口與氣液分離器的出氣口連接，形成制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道；所述壓縮機還與第一個電動機相連；冷凝器安裝在儲水箱內，儲水箱出水口的溫度傳感器連接至第一個控制器，第一個控制器與第一個電動機相連，以控制熱泵系統的開停；第二、三個溫度傳感器連接至第二個控制器，分別處在蒸發—冷凝器低溫流體的出口和第一個節流閥的出口處，所述第二個控制器與第一個節流閥相連，以調節第一個節流閥的開度；第四、五個溫度傳感器連接至第三個控制器，分別處于蒸發器的出口和進口處，所述第三個控制器與第二個節流閥相連，以調節第二個節流閥的開度；第六、七個溫度傳感器連接至第四個控制器，分別處于蒸發器左右兩側的中間位置處，所述第四個控制器還與除霜加熱器、第二個電動機相連，除霜加熱器根據蒸發器空氣側結霜厚度自動開停進行除霜；所述風扇與第二個電動機相連，風扇處于除霜加熱器正對面處，用來增強蒸發器空氣側的對流換熱。
所述儲水箱采用保溫材料保溫，頂部裝有氣壓平衡管。
本發明中所形成的制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道的各個部件之間的連接采用管路連接，管外包裹保溫防水材料。
壓縮機是整個復疊式熱泵循環的動力機，起到輸送制冷劑的作用，使冷凝器、蒸發—冷凝器以及蒸發器形成一定的壓差；冷凝器是熱量輸出裝置，放出的熱量用于加熱熱水，制冷劑在其中冷凝而放出熱量，大部分高沸點工質和少量低沸點工質的制冷劑冷凝成液體；儲水箱是儲存熱水的容器；氣液分離器將冷凝的制冷劑液體與未冷凝的制冷劑蒸氣分離；第二個節流閥將制冷劑液體節流降壓制冷；蒸發—冷凝器利用大部分高沸點的和少量低沸點的制冷劑蒸發制冷吸收大部分低沸點工質和少量高沸點工質制冷劑的冷凝熱，將大部分低沸點工質和少量高沸點工質的制冷劑蒸氣冷凝為液體；回熱器是利用從蒸發器出來的低溫制冷劑蒸氣將大部分低沸點工質和少量高沸點工質的制冷劑液體進一步過冷；風扇是用來增強蒸發器空氣側對流換熱的；除霜加熱器根據蒸發器空氣側結霜厚度自動開停進行除霜。
本發明用管路將壓縮機、冷凝器、蒸發—冷凝器、回熱器、蒸發器、節流閥連接，組成自復疊式空氣源熱泵循環，混合工質在循環過程中經過一次組元分離，使得整個循環中有兩種混合工質在同時流動和傳遞能量，具有復疊熱泵循環的特征，其分離過程為平衡分離過程。
本發明與現有技術相比具有如下有益效果利用自復疊式空氣源熱泵循環可實現高壓縮比，大溫差的工作環境，能夠在環境空氣溫度低于0℃時仍能正常提供65℃的熱水，改進了系統結構，使之具有結構簡單，價格便宜安裝及操作方便等優點，便于推廣應用。
圖1是本發明的自復疊式空氣源熱泵熱水器的結構示意圖。
圖中1-壓縮機 2-冷凝器 3-儲水箱 4-氣液分離器 5-蒸發—冷凝器6-回熱器 7-第一個節流閥 8-蒸發器 9-第二個節流閥 10-風扇 11-除霜加熱器 12、13、14、15、16、17和18分別為第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七個溫度傳感器 19、20、21和22分別為第一、第二、第三、第四個控制器23和24分別第一、第二個電動機具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。
如圖1所示，本發明的自復疊式空氣源熱泵熱水器包括壓縮機1，冷凝器2，儲水箱3，氣液分離器4，蒸發—冷凝器5，回熱器6，蒸發器8，風扇10，除霜加熱器11，第一個節流閥7和第二個節流閥9，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七個溫度傳感器分別為12、13、14、15、16、17和18，第一、第二、第三、第四個控制器分別為19、20、21和22，第一、第二個電動機分別為23和24，所述壓縮機1的排氣口與冷凝器2的進氣口連接，冷凝器2的出口與氣液分離器4的進口連接，氣液分離器4的出液口與第一個節流閥7連接，第一個節流閥7的出口、回熱器6的低溫流體的出口、蒸發—冷凝器5低溫流體的進口之間相互連接且有一個節點，蒸發—冷凝器5低溫流體的出口與壓縮機1連接，回熱器6的低溫流體的進口與蒸發器8的出口連接，蒸發器8的進口與第二個節流閥9的出口連接，第二個節流閥9的進口與回熱器6的高溫流體的出口連接，回熱器6的高溫流體的進口與蒸發—冷凝器5高溫流體的出口連接，蒸發—冷凝器5高溫流體的進口與氣液分離器4的出氣口連接，形成制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道；所述壓縮機1還與第一個電動機23相連；冷凝器2安裝在儲水箱3內，儲水箱3出水口的溫度傳感器12連接至第一個控制器19，第一個控制器19與第一個電動機23相連，以控制熱泵系統的開停；第二個溫度傳感器13、第三個溫度傳感器14連接至第二個控制器20，分別處在蒸發—冷凝器5低溫流體的出口和第一個節流閥7的出口處，所述第二個控制器20與第一個節流閥7相連，以調節第一個節流閥7的開度；第四個溫度傳感器15、第五個溫度傳感器16連接至第三個控制器21，分別處于蒸發器8的出口和進口處，所述第三個控制器21與第二個節流閥9相連，以調節第二個節流閥9的開度；第六個溫度傳感器17、第七個溫度傳感器18連接至第四個控制器22，分別處于蒸發器8左右兩側的中間位置處，所述第四個控制器22還與除霜加熱器11、第二個電動機24相連，以控制除霜加熱器11的開停；所述風扇10與第二個電動機24相連，風扇10處于除霜加熱器11正對面處，用來增強蒸發器8空氣側的對流換熱；除霜加熱器11根據蒸發器8空氣側結霜厚度自動開停進行除霜。
儲水箱3采用保溫材料保溫，頂部裝有氣壓平衡管。
上述制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道的各個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。
混合工質經過壓縮機1壓縮之后，形成高溫高壓的混合氣體，經過冷凝器2，將熱水加熱到目標溫度。此時，大部分高沸點的和少量低沸點的工質冷凝成液體，經過汽液分離器4；氣體部分即大部分低沸點和少量高沸點的工質在蒸發—冷凝器5中被來自第二個節流閥9的節流后的較低溫度的工質二次冷卻后被冷凝成液體，再經過回熱器6，利用從蒸發器8出來的低溫制冷劑蒸氣將制冷劑液體進一步過冷形成過冷液體，過冷液體經過第二個節流閥9節流，形成低溫低壓的氣液混合物，汽液混合物經過蒸發器8吸收空氣的熱量，蒸發后變成氣體，再經過回熱器6，與來自第一個節流閥7的工質混合進入蒸發—冷凝器5。而從氣液分離器4分離出來的液體經過第一個節流閥7，降溫降壓，再與來自回熱器6的工質混合，經過蒸發—冷凝器5吸收大部分低沸點和少量高沸點的工質冷凝放出的熱量后，蒸發成氣體，再經壓縮機1壓縮成高壓高溫氣體，完成一個循環。
本發明利用自復疊式空氣源熱泵循環可實現高壓縮比，大溫差的工作環境，能夠在環境空氣溫度低于0℃時仍能正常提供65℃的熱水，改進了系統結構，使之具有結構簡單，價格便宜，安裝及操作方便等優點，便于推廣應用。
權利要求
1.一種自復疊式空氣源熱泵熱水器，其特征是，包括壓縮機、冷凝器、儲水箱、氣液分離器、蒸發—冷凝器、回熱器、蒸發器、風扇、除霜加熱器、兩個節流閥、七個溫度傳感器、四個控制器和兩個電動機，所述壓縮機的排氣口與冷凝器的進氣口連接，冷凝器的出口與氣液分離器的進口連接，氣液分離器的出液口與第一個節流閥連接，第一個節流閥的出口、回熱器的低溫流體的出口、蒸發—冷凝器低溫流體的進口之間相互連接且有一個節點，蒸發—冷凝器低溫流體的出口與壓縮機連接，回熱器的低溫流體的進口與蒸發器的出口連接，蒸發器的進口與第二個節流閥的出口連接，第二個節流閥的進口與回熱器的高溫流體的出口連接，回熱器的高溫流體的進口與蒸發—冷凝器高溫流體的出口連接，蒸發—冷凝器高溫流體的進口與氣液分離器的出氣口連接，形成制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道；壓縮機還與第一個電動機相連；冷凝器處于儲水箱中，儲水箱出水口的溫度傳感器連接至第一個控制器，第一個控制器與第一個電動機相連；第二、三個溫度傳感器連接至第二個控制器，分別處在蒸發—冷凝器低溫流體的出口和第一個節流閥的出口處，所述第二個控制器與第一個節流閥相連，以調節第一個節流閥的開度；第四、五個溫度傳感器連接至第三個控制器，分別處于蒸發器的出口和進口處，所述第三個控制器與第二個節流閥相連，以調節第二個節流閥的開度；第六、七個溫度傳感器連接至第四個控制器，分別處于蒸發器左右兩側的中間位置處，所述第四個控制器還與除霜加熱器、第二個電動機相連；所述風扇與第二個電動機相連。
2.根據權利要求1所述的自復疊式空氣源熱泵熱水器，其特征是，所述制冷劑自復疊式熱泵循環的閉合通道的各個部件之間的連接采用管路連接，管外包裹保溫防水材料。
3.根據權利要求1所述的自復疊式空氣源熱泵熱水器，其特征是，所述風扇處于除霜加熱器正對面處，用來增強蒸發器空氣側對流換熱的。
4.根據權利要求1所述的自復疊式空氣源熱泵熱水器，其特征是，所述儲水箱的頂部裝有氣壓平衡管。
全文摘要
本發明是一種自復疊式空氣源熱泵熱水器，包括壓縮機、冷凝器、儲水箱、氣液分離器、蒸發—冷凝器、回熱器、蒸發器、風扇、除霜加熱器、兩個節流閥、七個溫度傳感器、四個控制器和兩個電動機，制冷劑管路將壓縮機、冷凝器、蒸發—冷凝器、回熱器、蒸發器、節流閥連接起來，組成自復疊式空氣源熱泵循環，冷凝器安裝在儲水箱內。本發明由空氣源提供熱量，通過制冷劑的循環，在冷凝器放出的熱量將儲水箱的水加熱，儲水箱采用保溫材料保溫，頂部裝有氣壓平衡管。本發明由于采用了自復疊式熱泵循環，可在環境空氣溫度較低的情況下正常工作，可全天候供熱，全年適應性好，且具有結構簡單、安裝方便等優點。本發明可廣泛適用于人們的生產和生活用水。
文檔編號F24H4/04GK1632419SQ20041007768
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月28日 優先權日2004年12月28日
發明者劉金平, 劉雪峰, 許雄文, 陳志勤 申請人:華南理工大學