一种水循环工质的热泵热水器

摘要

本发明涉及一种水循环工质的热泵热水器领域。一种水循环工质的热泵热水器，包括立式的热水器箱体、集热器、保温水箱、第一换热器、第二换热器和热泵，所述集热器连接第二换热器并形成循环通路，所述热泵蒸发器置于第二换热器中，热泵冷凝器置于第一换热器中，所述保温水箱连通第一换热器并形成循环通路；所述水箱安装在热水器箱体中间，所述热泵安装在热水器箱体底部；所述第一换热器、第二换热器呈环状布置在保温水箱外并固定在热水器箱体上；所述第一换热和第一换热器为套管式热交换器，所述热泵蒸发器为第一换热的壳程，所述集热器连接第一换热的管程；所述热泵冷凝器为第二换热的壳程，所述保温水箱连接第二换热的管程。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水循环工质的热泵热水器领域，特别是基于分离式太阳能平板热水器的热泵热水器。

背景技术

套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。

水循环热泵热水器，将热泵冷凝器放置在保温水箱外实现与保温水箱热交换，一般的，采用热交换器，即保温水箱中通过水管连接热交换器与热泵冷凝器设置在热交换器中，保温水箱不断的水循环在热交换器中加热，最终实现水箱水加热。其优点是：一方面不易产生污垢，一方面不会发生氟泄漏，制热速度相对要快；缺点是需要增加了循环泵，增加了一定耗电量。

氟循环热泵热水器，将热泵冷凝器放置在保温水箱内，由冷媒通过铜管，将热量输送到水箱，完成循环制热。优点：没有水循环耗能大，热交换器易损坏的缺点；缺点：安装要求高，如果安装不规范，钢管壁过薄，质量差等会发生漏氟现象。

综述，水循环热泵热水器是热泵热水器发展趋势之一，而一体化的太阳能水循环热泵热水器较空气能水循环热泵热水器能够更好利用太阳能，从节约能源和利用能源的发展需求而言，太阳能水循环热泵热水器具有节能、高效利用太阳能、热水加热速度快、避免氟泄漏等优点。

发明内容

本发明的发明目的是：提供一种水循环工质的热泵热水器，将利用保温水箱水循环与热泵进行热交换，达到快速加热热水的需要，同时，基于一体成型热水器设置可以满足不同楼房、地域居民热水加热需要，满足日益增长的节能以及高效利用太阳能的号召。

本发明技术方案为：一种水循环工质的热泵热水器，包括立式的热水器箱体、集热器、保温水箱、第一换热器、第二换热器和热泵；所述保温水箱、第一换热器、第二换热器和热泵置于热水器箱体内，所述集热器连接第二换热器并形成循环通路，所述热泵蒸发器置于第二换热器中，热泵冷凝器置于第一换热器中，所述保温水箱连通第一换热器并形成循环通路；所述水箱安装在热水器箱体中间，所述热泵安装在热水器箱体底部；所述第一换热器、第二换热器呈环状布置在保温水箱外并固定在热水器箱体上；所述第一换热和第一换热器为套管式热交换器，所述热泵蒸发器为第一换热的壳程，所述集热器连接第一换热的管程；所述热泵冷凝器为第二换热的壳程，所述保温水箱连接第二换热的管程。

需了解的是，本发明重点在采用一体化设计，其中热泵和水箱设置在同一热水器箱体内，其中水箱采用水循环加热。其中，设置两个热交换器，热交换器一个是满足热泵与保温水箱热交换，保温水箱设置循环通路，循环水在第一换热器中与热泵的冷凝器进行热交换。这样通过循环水保温水箱整体上可以得到快速升温。另一个热交换器是满足热泵与太阳能热交换，第二换热器中与热泵的蒸发器进行热交换。这里一共包括三个循环：太阳能加热循环、热泵循环、保温水箱水循环；三个循环之间相互依存、相互配合。本发明中将热泵循环、保温水箱水循环设置在同一热水器箱体中，其中热交换器设置呈环形设置，热交换器套装在保温水箱，这样可以节约热水器箱体空间，同时结构紧凑合理，满足。

优选的，所述第一换热和第一换热器的管程包括若干细管，所述细管直径为1-5mm。这里若干细管设置同一进出口，细管可以增加热交换面积，同时实现快速热交换。

优选的，所述第二换热器和第一换热器包裹保温材料。对换热器设置必要的保温材料，可以减少热量流失，保证热交换效率。

优选的，所述保温水箱上部和下部分别设置连通接口，所述连通接口连通第一换热器的管程，所述保温水箱和第一换热器形成环形通路。具体的是，保温水箱循环水由底部流出，顶部流入。其中，应了解的循环水一般是通过水泵实现水循环，这里也采用现有技术。

本发明有益效果是：

本发明提供一种一体化结构的的水循环工质太阳能热泵热水器，将热泵与平板式太阳能热水器结合，其中热泵与太阳能水箱成一体结构，充分利用热泵工作过程产生的热量；这样对于太阳能热水器存在的阴雨天加热效果较差的问题进行很好的解决，而且所耗的电量较少。

本发明通过采用一体化设计，减少装置占用空间，适合高层楼宇阳台使用；同时，本发明将热泵中产生的热量结合太阳能充分结合利用，从而达到节约能源的目的。

本发明通过采用套管式热交换器，保温水箱通过水循环与热泵在套管式热交换器进行热交换，达到快速加热热水的需要。同时，具有热水加热速度快、避免氟泄漏等优点。

附图说明

图1是本发明功能原理示意图；

图2是本发明功能结构示意图；

图3是第二换热器横截面结构示意图；

其中，1－集热器、2－热泵、3－第一换热器、4－节流阀、5－第二换热器、6－保温水箱、7－第一水泵、8－第二水泵、9－热水器箱体、10－风机、11－壳程、12－管程、13－支架。

具体实施方式

本发明公开了一种水循环工质的热泵热水器，包括立式的热水器箱体9、集热器1、保温水箱6、第一换热器3、第二换热器5和热泵2；所述保温水箱6、第二换热器5、第一换热器3和热泵2置于热水器箱体9内，所述集热器1连接第二换热器5并形成循环通路，所述热泵2蒸发器置于第二换热器5中，热泵2冷凝器置于第一换热器3中，所述保温水箱6连通第一换热器3并形成循环通路；所述水箱安装在热水器箱体9中间，所述热泵2安装在热水器箱体9底部；所述第二换热器5、第一换热器3呈环状布置在保温水箱6外并固定在热水器箱体9上；所述第一换热和第一换热器3为套管式热交换器，所述热泵2蒸发器为第一换热的壳程11，所述集热器1连接第一换热的管程12；所述热泵2冷凝器为第一换热器3的壳程11，所述保温水箱6连接第二换热的管程12。

本发明重点在于太阳能热水器水箱和热泵2一体化设置。设置三循环回路：太阳能加热循环回路、热泵2循环回路和保温水箱6水循环回路，三个循环回路之间相互配合，使得水箱升温速度快，太阳能利用效率高，减少电量消耗；其次，水箱内无其他装置，减少或避免水垢的形成。

以下结合附图对本发明实施进行说明。

如图1所示，包括太阳能集热器1、热泵2和保温水箱6。这些装置间形成三个循环回路。太阳能加热循环：集热器1——第二换热器5——第二水泵8——集热器1。

热泵2循环回路：热泵2——第一换热器3——节流阀4——第二换热器5——热泵2。

保温水箱6水循环回路：保温水箱6——第一水泵7——第一换热器3——保温水箱6。

这里太阳能加热循环采用导热液作为工质，热泵2循环采用制冷剂R22作为工质，保温水箱6水循环采用水作为工质。这里第一换热器3和第二换热器5用于实现不同工质之间的热交换。其中，第一水泵7、第二水泵8用于对工质循环提供动力。具体的，保温水箱6在上部和下部分别设置连通接口，循环水由上部连通接口流入保温水箱6；由下部连通接口流出保温水箱6。这里第一换热器3作为热泵2系统的冷凝器，第二换热器5作为热泵2系统的蒸发器。进一步，第一换热器3和第二换热器5为套管式热交换器，其中，热泵2冷凝器和热泵2蒸发器均与套管式热交换器的壳程11为一体设置。

如图2所示，包括太阳能箱体，太阳能箱体底部安装热泵2及其风机10，太阳能箱体底部侧壁设置通风口，用于风机10进风口和出风口。其中，保温水箱6安装在太阳能箱体上部中间，阳能箱体上部和下部之间采用隔板隔开。第一换热器3和第二换热器5为匹配太阳能箱体内壁的环形设置，并固定连接保温水箱6。

如图3所示，第一换热器3和第二换热器5均为为套管式热交换器，包括外通路：壳程11，内通路：管程12。这里第一换热器3和第二换热器5采用铜合金材质，其表面包裹保温材料。所述管程12和壳程11之间通过支架13连接固定。

优选的，所述第一换热和第一换热器3的管程12为多根均匀排列的细管，可选8根，或者2-10根。所述细管直径为2mm。当然也可以从1-5mm之间选择尺寸。这里若干细管设置同一进出口，细管可以增加热交换面积，同时实现快速热交换。