一種跨臨界co2熱泵一體式換熱器、水箱及熱水一體機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱泵熱水系統領域，特別是一種跨臨界C02熱泵一體式換熱器、水箱及熱水一體機。
【背景技術】
[0002]由于綠色環保天然制冷劑C02以其無毒、對臭氧層無破壞，不會產生溫室效應，以及其良好的熱力學性質等優點，再次受到人們的重視。同時由于跨臨界C02循環的放熱過程處于超臨界區，且在放熱過程中存在溫度滑移等特性，特別適用于熱泵熱水器系統。但跨臨界二氧化碳熱泵系統通常情況下效率較之常規冷媒系統要低，為了提高系統性能，一般都需要在跨臨界二氧化碳熱泵系統中加入回熱器。回熱器的作用一是可以降低氣冷器出口工質的過冷度，二是可以提高壓縮機的吸氣過熱度。同時增加回熱器不僅減少了系統的節流損失，同時還提高了系統的循環效率。
[0003]目前跨臨界C02熱泵熱水器用氣冷器和回熱器一般都是套管式結構。套管式換熱器不僅結構簡單，而且換熱效率高。套管式換熱器中內管為高壓工質通道，即氣冷器的內管為工質通道，內外管之間為水通道；在回熱器中，內管為高壓工質通道，內外管之間為低壓工質通道。其中氣冷器和回熱器是兩個分離的部件，在安裝和使用過程中需要通過管道連接。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種跨臨界C02熱泵一體式換熱器、水箱及熱水一體機，以解決上述熱泵熱水器的氣冷器和回熱器是兩個分離的部件，在安裝和使用過程中需要通過管道連接的技術問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供一種跨臨界C02熱泵一體式換熱器，包括換熱器主體，所述換熱器主體包括內管和外管，所述外管通過換熱器外管隔斷部件隔斷成兩部分、分別為換熱器外管氣冷器段和換熱器外管回熱器段，所述換熱器外管氣冷器段位于內管的高壓工質進口端，所述換熱器外管回熱器段位于內管的高壓工質出口端；與所述換熱器外管氣冷器段和所述換熱器外管回熱器段相對應的內管分別為換熱器內管氣冷器段和換熱器內管回熱器段；所述換熱器外管回熱器段上設有與所述換熱器外管回熱器段貫通的換熱器低壓工質進口和換熱器低壓工質出口 ；所述換熱器外管氣冷器段上設有與所述換熱器外管氣冷器段貫通的換熱器進水口端和換熱器出水口端。
[0006]本發明的有益效果是:由于外管通過換熱器外管隔斷部件隔斷成兩部分、分別為換熱器外管氣冷器段和換熱器外管回熱器段，換熱器的氣冷器和回熱器為一體結構，將套管式氣冷器和回熱器做成一體式設計，可以有效地利用空間，換熱器的安裝非常簡單；由于是一體式設計，減少了中間連接管，也就意味著減少了接頭，從而減少了系統的泄漏點；同時，由于是一體式設計，氣冷器和回熱器的內管自然而然的是同一規格尺寸，減少了部件的重復設計。
[0007]進一步，所述換熱器低壓工質進口靠近所述高壓工質出口端，所述換熱器出水口端靠近高壓工質進口端。
[0008]采用上述進一步方案的有益效果是:這種設計使得氣冷器段中的高壓工質的流向和換熱器中的誰的流動方向相反，這種逆流式換熱方式，能夠有效地提高換熱效率；同時在回熱器段也是逆流式換熱方式，能夠有效地提高換熱效率。
[0009]進一步，所述內管為多個，所述多個內管相互平行設置在所述外管內。
[0010]采用上述進一步方案的有益效果是:高壓工質在多個內管中流動，有效地提高了高壓工質和水的換熱面積，提高了換熱器的換熱效率。
[0011]進一步，所述換熱器外管氣冷器段的長度大于所述換熱器外管回熱器段的長度。
[0012]采用上述進一步方案的有益效果是:換熱器外管氣冷器段的長度大于換熱器外管回熱器段的長度，有利于提高水的換熱容量。
[0013]本發明還提供一種水箱，包括水箱主體和設置在所述水箱主體上的循環水泵，還包括上述一體式換熱器，所述換熱器主體設置在所述水箱主體的內部，所述循環水泵的進水端與循環水泵進水管連接，所述循環水泵的出水端通過循環水泵出水管與換熱器進水口端連接，換熱器出水口端與熱水出水管連接；在所述水箱主體的下部和上部分別設置有水箱進水口端和水箱出水口端。。
[0014]本發明水箱的有益效果是:由于在水箱中設有一體式換熱器，節省了大量安裝空間，提高了水箱的安裝速度，節約了安裝成本。
[0015]進一步，所述換熱器主體為盤管式，設置在所述水箱主體的內表面。
[0016]采用上述進一步方案的有益效果是:盤管式的換熱器設置在水箱主體的內表面，安裝過程非常方便，不會影響到水箱的整體結構和使用。
[0017]進一步，所述換熱器外管氣冷器段在所述水箱中、相對于所述換熱器外管回熱器段的位置靠上。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是:在水箱中，水溫會上下高低溫分層，這樣換熱器外管氣冷器段處于水箱中較高的區域，換熱器外管回熱器段處于水箱中較低的區域，可以盡量減少換熱器和水箱內表面之間的溫差，從而減少換熱器和水箱內表面之間的換熱。
[0019]進一步，所述換熱器主體位于距離所述水箱主體底部1/4到1/2高度的位置上。
[0020]采用上述進一步方案的有益效果是:距離所述水箱主體底部1/4到1/2高度的位置的水溫可以進一步減少換熱器和水箱內的水之間的溫差，從而減少換熱器和水箱內的水之間的換熱，提高換熱器的能效。
[0021]進一步，所述循環水泵進水管的進水端位于所述水箱主體的下部，所述熱水出水管的出水端位于所述水箱主體的上部。
[0022]采用上述進一步方案的有益效果是:水箱中的高溫區域位于水箱的上部，水箱中的低溫區域位于水箱的下部，這樣換熱器中通過循環水泵進入換熱器的水為水箱中溫度較低，而換熱器的高溫出水口位于水箱中的高溫區域，使換熱器的化熱效率得到最大化。
[0023]本發明還提供一種跨臨界C02熱泵熱水一體機，包括壓縮機，電子膨脹閥蒸發器和水箱，所述水箱為上述的水箱，所述壓縮機的壓縮機排氣管與水箱中換熱器的高壓工質進口端相連，所述壓縮機的壓縮機進氣管與水箱中換熱器的換熱器低壓工質出口相連；所述高壓工質出口端通過電子膨脹閥與所述蒸發器的輸入端相連，所述蒸發器的輸出端與換熱器低壓工質進口相連。
[0024]本發明的熱泵熱水一體機的有益效果是:整個熱泵熱水一體機的結構相對簡單，占用的空間較小，安裝非常方便，提高了空間利用率和設備安裝效率。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明跨臨界C02熱泵一體式換熱器實施方式一的結構圖，
[0026]圖2是圖1中A-A方向剖視圖，
[0027]圖3是本發明水箱實施方式一結構示意圖，
[0028]圖4是本發明跨臨界C02熱泵熱水一體機實施方式一結構示意圖，
[0029]圖5是本發明跨臨界C02熱泵熱水一體機實施方式二結構示意圖。
[0030]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0031]1、換熱器主體，101、高壓工質進口端，102、換熱器內管氣冷器段，103、換熱器內管氣冷器段，104、換熱器外管隔斷部件，105、換熱器內管回熱器段，106、換熱器外管回熱器段，107、高壓工質出口端，108、換熱器低壓工質進口，109、換熱器低壓工質出口，110、換熱器進水口端，111、換熱器出水口端，2、水箱，201、水箱進水口端，202、水箱出水口端，203、熱水出水管，3、循環水泵，301、循環水泵進水管，302、循環水泵出水管，4、壓縮機，401、壓縮機排氣管，402、壓縮機進氣管，5、電子膨脹閥，6、蒸發器，601、蒸發器風扇
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的說明。
[0033]本發明跨臨界C02熱泵一體式換熱器實施方式一的結構圖參見圖1，包括換熱器主體1，換熱器主體I包括內管和外管，外管通過換熱器外管隔斷部件104隔斷成兩部分、分別為換熱器外管氣冷器段103和換熱器外管回熱器段106，換熱器外管氣冷器段103位于內管的高壓工質進口端101，換熱器外管回熱器段106位于內管的高壓工質出口端107 ;與換熱器外管氣冷器段103和換熱器外管回熱器段106相對應的內管分別為換熱器內管氣冷器段102和換熱器內管回熱器段105 ;換熱器外管回熱器段106上設有與換熱器外管回熱器段106貫通的換熱器低壓工質進口 108和換熱器低壓工質出口 109，換熱器低壓工質進口 108靠近高壓工質出口端107 ;換熱器外管氣冷器段103上設有與換熱器外管氣冷器段103貫通的換熱器進水口端110和換熱器出水口端111，換熱器出水口端111靠近高壓工質進口端101 ;換熱器低壓工質進口 108靠近高壓工質出口端107，換熱器出水口端111靠近高壓工質進口端101 ;內管