本實用新型涉及熱泵系統技術領域,尤其涉及一種空氣源熱泵熱水器。
背景技術:
熱泵熱水器,尤其是空氣源熱泵熱水器在運行過程中,如果室外環境溫度大于0℃,開機不久,整個換熱器的散熱表面就會出現凝露并凝結成薄霜,隨著運行時間越來越長,霜越結越厚,導致室內機制熱效果變差。如果室外環境溫度更低,則整個空氣源熱泵熱水器的機組盤管上都會出現結霜,對整個熱泵機組的正常供熱及其不利,也進一步制約了空氣源熱泵熱水器在北方地區的使用。
國標中規定空氣源熱泵熱水器應具備自動除霜功能。現有技術中實現自動除霜的技術主要有三種,包括四通閥反向除霜,熱氣旁通除霜和電加熱除霜。其中四通閥反向除霜的除霜效果最好,應用也最廣泛。但是,采用此種方式,除霜時空氣源熱泵的壓縮機停止供熱,反向制冷循環開始工作,系統供熱量明顯受到影響。經試驗,除霜時所造成的熱損失達到總能耗的10%至20%。如果除霜周期的設置不合理,很有可能造成用戶使用過程中出水口送出水溫較低,嚴重影響用戶體驗。
綜上所述,現有技術中的空氣源熱泵熱水器存在除霜過程中能耗損失嚴重,用戶體驗差的缺點。
技術實現要素:
本實用新型旨在設計一種空氣源熱泵熱水器,解決現有技術除霜過程中能耗損失嚴重、用戶體驗差的缺點。
本實用新型提供一種空氣源熱泵熱水器,包括熱泵壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流部件和四通閥,所述熱泵壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流部件和四通閥連通形成工質循環;還包括儲水箱和供水回路,所述供水回路設置在冷凝器和儲水箱之間;所述供水回路包括多條支路,所述支路中的一條或多條連通儲水箱。
進一步的,所述供水回路包括第一支路和第二支路;所述第一支路的出水口連接所述儲水箱的上部,所述第二支路的出水口連接所述儲水箱的下部。
進一步的,所述執行元件設置在所述供水回路上以調節所述第一支路和/或第二支路中的供水量。
更進一步的,所述執行元件包括第一執行元件和第二執行元件;所述第一執行元件設置在所述第一支路上,所述第二執行元件設置在所述第二支路上。
優選的,所述執行元件為電磁閥。
進一步的,所述電磁閥包括線圈和閥芯,所述電磁閥垂直安裝在第一支路或第二支路的水平管段上且所述線圈向上。
進一步的,還包括微控制芯片,所述微控制芯片接收除霜周期信號,生成并輸出電信號至第一執行元件并驅動第一執行元件動作。
優選的,所述冷凝器包括內管和外管;所述供水回路連通所述內管。
進一步的,所述熱泵壓縮機、外管、蒸發器、節流部件和四通閥連通形成工質循環;所述工質循環中工質的流動方向和內管中水流的流動方向相反。
優選的,所述儲水箱為承壓式儲水箱。
采用本實用新型上述兩個實施例中所公開的空氣源熱泵熱水器,通過對供水回路的改進,使得供水回路具有多個支路,多個支路和儲水箱之間的連接處可以分布在儲水箱的上側和下側,當空氣源熱泵熱水器工作在除霜模式時,多個支路可以獨立工作,使得儲水箱出水口的水溫不受除霜模式的影響,保證除霜效果的同時,提高用戶體驗。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動性的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型所提出的空氣源熱泵熱水器第一種實施例的結構示意圖;
圖2為本實用新型所提出的空氣源熱泵熱水器第二種實施例的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
參見圖1所示為本實用新型所公開的熱泵熱水器第一種實施例的結構示意圖。如圖所示,在本實施例中熱泵系統主要包括熱泵壓縮機1、冷凝器2、蒸發器3、節流部件4、儲水箱6和四通閥7,熱泵壓縮機1、冷凝器2、蒸發器3、節流部件4和四通閥7連通形成工質循環10。循環管路中可選用的循環工質可以是由C、H、F、Cl等組成的飽和烷烴的衍生物、碳氫化合物、飽和烷類的氟化物、天然工質、混合工質的其中一種,具體可以根據工質的熱力學性能、物理化學性能、傳熱性能及安全性能等因素和實際使用環境、需求的配合關系進行選取。本實施例所提供的熱泵熱水器,在正常運行時,熱泵壓縮機1推動工質在各部件中循環流動,工質在蒸發器3中發生蒸發相變,吸收低溫熱源的熱能;在熱泵壓縮機1中由低溫低壓變為高溫高壓,并吸收熱泵壓縮機1的驅動能,最后在冷凝器2中發生冷凝相變放熱,把蒸發、壓縮過程中獲得的能量供給用戶,也就是儲水箱6中的水。在工質循環10上還設置有防止熱泵壓縮機1發生液擊的氣液分離器8,以及防止機組壓力過高出現安全事故或熱泵壓縮機1吸氣壓力過低損壞熱泵壓縮機1的高壓控制器91和低壓控制器92。工質循環10中的節流部件4優選為電子膨脹閥。
除霜運行時,利用熱泵雙向熱交換的特性,通過四通閥7換向改變工質的流向,將制熱過程轉換為制冷過程,以融化換熱器表面出現的凝霜。與現有技術完全不同,為了避免系統換熱方式改變降低用戶的體驗,在本實施例中,在冷凝器2和儲水箱6之間還設置有供水回路20。供水回路20的一部分與冷凝器2進行熱交換,將通過供水回路20送入熱泵系統的自來水加熱到滿足使用需求的溫度,另一部分分為第一支路21和第二支路22分別連接儲水箱6。這樣,可以通過第一支路21和第二支路22調節供水回路20和儲水箱6之間熱水進入儲水箱6的入口位置。當熱泵系統進入除霜模式運行時,將靠近取水口61的一路支路截斷,則可以避免水溫較低的水流和取水口61處的熱水混合,降低取水水溫,影響用戶的使用體驗。實際上,支路的數量不僅可以設置兩條,還可以將支路設置成多條。這樣當熱泵系統進入除霜模式運行時,即可以通過其中的部分支路排出水溫較低的水,一方面不影響取水口的水溫,另一方面使得儲水箱6中的水均勻混合,水溫不會出現大幅度的波動。
以設置兩條支路為例,為了保證取水口的水溫穩定,第一支路21的出水口連接所述儲水箱6的上部,第二支路22的出水口連接儲水箱6的下部。由于水根據水溫自然分層的現象,當熱泵系統正常制熱運行時,儲水箱6中上側的水溫較高,下側的水溫較低。當熱泵系統除霜運行時,截斷位于上側的第一支路21或減小第一支路21中的水流量,同時保持位于下側的第二支路22導通,這樣,除霜運行時產生的水溫較低的水大部分或全部從儲水箱下部進入儲水箱6中,除霜結束后進一步恢復整體加熱,用戶的取水水溫不受影響。
第一支路21和第二支路22的水量調節、導通和截斷通過執行元件實現。具體來說,如圖1所示,執行元件包括第一執行元件51和第二執行元件52。其中第一執行元件51設置在第一支路21上,第二執行元件52設置在第二支路22上。第一執行元件51和第二執行元件52優選為電磁閥。具體來說,電磁閥包括線圈和閥芯,考慮到電磁閥需要在整個制熱過程中多次啟停,電磁閥分別垂直安裝在第一支路21和第二支路22的一段水平管段上且線圈向上設置,以保證電磁閥的使用效果,保證水流方向滿足電磁閥的要求。采用電磁閥的執行元件的動作通過電信號控制。執行元件還可以選擇其它通過電信號控制的開關元件,比如溫控開關或者壓控開關等,在此不做進一步限定。
根據國標的要求,空氣源熱泵熱水器在系統的控制模塊中設置有自動除霜的程序。因此,控制執行元件動作的電信號可以通過時鐘電路或者對應的檢測電路輸出,即除霜周期信號。在本實施例中,熱泵熱水器的微控制芯片接收除霜周期信號生成并輸出電信號至第一執行元件51并驅動第一執行元件51動作,微控制芯片可以是單獨設置的單片機或其它具有同樣功能的芯片或者集成電路,也可以優選集成在熱泵熱水器系統的控制模塊中。具體來說,當熱泵熱水器正常運行時,控制模塊生成并輸出電信號至第一執行元件51和第二執行元件52,并驅動第一執行元件51和第二執行元件52動作,即通過電磁閥線圈通電后的磁力帶動閥芯動作,保持第一執行元件51和第二執行元件52處于打開狀態,儲水箱6中充滿熱水。當微控制芯片接收到除霜周期信號后,生成并輸出電信號至第一執行元件51,并驅動第一執行元件51動作,降低第一支路21中的水流量,優選直接截斷第一支路21。這樣,儲水箱6中通入的反向制冷循環產生的冷水的水量降低,或者徹底沒有反向制冷循環產生的冷水進入儲水箱6,從而克服了對出水口水溫的影響。當除霜過程結束后,微控制芯片再次接收到除霜周期信號,生成并輸出電信號至第一執行元件51,并驅動第一執行元件51再次動作,恢復正常的制熱模式。
參見圖2所示為本實用新型所提出的空氣源熱泵熱水器第二實施例的結構示意圖。在本實施例中,采用一個執行元件實現對第一支路21和第二支路22水流流量、截斷和導通,即在第一支路21和第二支路22的連通處設置一個電磁三通閥5。具體來說,當熱泵熱水器正常運行時,控制模塊生成并輸出電信號至電磁三通閥5,電磁三通閥5線圈通電后帶動閥芯動作,保持第一支路21和第二支路22導通。當微控制芯片接收到除霜周期信號后,生成并輸出電信號至電磁三通閥5,電磁三通閥5動作截斷或調整第一支路21中的水流量,避免除霜過程中生成的水溫較低的水流入儲水箱6。除霜過程結束后,電磁三通閥5再次動作,第一支路21中恢復正常供水水量。
在上述的兩個實施例中,控制模塊或者微控制芯片生成除霜周期信號并設置除霜時間的方法均為現有技術中公開的方法,比如設定運行時間并通過延時電路輸出電平信號等方式,不是本實用新型的保護重點,在此不再贅述。上述兩個實施例的空氣源熱泵熱水器中,冷凝器2包括同心套裝而成的內管和外管。工質在管間的環形空間里流動,使得外管成為工質循環的一部分。供水回路20連通冷凝器2的內管,儲水箱6進水口中進入的溫度較低的自來水經過儲水箱6自儲水箱6的下端流入并從供水回路20通過設置在供水回路20上的直流變頻泵8泵送流入冷凝器2的內管,熱交換后自內管流出,再通過第一支路21或/和第二支路22流入儲水箱6。工質在外管中的流動方向和工質在內管中的流動方向相反。外管優選采用無縫鋼管或銅管,內管采用銅管。為了增大換熱面積,內管可以呈螺旋形,以加大水在流動時的擾動,提高傳熱系數。在本實用新型所公開的兩個實施例中,儲水箱6采用承壓水箱。
采用本實用新型上述兩個實施例中所公開的空氣源熱泵熱水器,通過對供水回路的改進,使得供水回路具有多個支路,多個支路和儲水箱之間的連接處可以分布在儲水箱的上側和下側,當空氣源熱泵熱水器工作在除霜模式時,多個支路可以獨立工作,使得儲水箱出水口的水溫不受除霜模式的影響,保證除霜效果的同時,提高用戶體驗。
最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。