空气源、水源双热源热泵热水器

摘要

一种空气源、水源双热源热泵热水器，它包括主机、蓄热保温水箱、控制器、环境温度控制器、盘管温度传感器、水箱温度传感器、高水位开关、低水位开关、靶流开关、进水电磁阀、循环水泵、压缩机、电机、电子膨胀阀、套管蒸发器回路电磁阀、翅片管式蒸发器回路电磁阀、循环热水管、套管冷凝器、四通阀，四通阀D向通过高压开关接压缩机排气管、C向接套管冷凝器上部，S向通过汽液分离器和低压开关接压缩机吸气口、E向接套管蒸发器上部和翅片管式蒸发器上部，套管冷凝器通过储液器、过滤器、电子膨胀阀、轴流风叶、电机和套管式蒸发器组成水冷换热器及通过翅片管式蒸发器组成风冷换热器。它确保了在北方能全年全天候使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵热水器，特别是指一种空气源、水源双热源热泵热水器。

技术背景

目前我国热泵热水器市场上普遍销售的主要是空气源热泵热水器和水源热泵热水器两种。常规气候下，环境温度远高于水温，产生同样温度热水所消耗的功率要比水源热泵热水器要低的多。而在我国北方地区，冬天寒冷季节环境温度均在-15℃左右，而水温普遍保持在10℃以上，且北方冬季一般持续4个月之久，产生同样温度热水所消耗的功率要比水源热泵热水器要高的多。虽然在春、夏、秋三个季节，空气源热泵热水器在北方仍然能满足使用要求，但是在寒冷的冬季，却因为消耗功率过高，让人望而生畏，也就是说空气源热泵热水器在北方不能满足全年的使用要求，在使用和节能方面受到极大的限制，更使空气源热泵热水器在北方的推广面临严峻考验。针对此问题，有必要对空气源热泵机组进行了改造，确保空气源热泵机组在北方能全年全天候使用。

本发明人曾设计一种“空气源热泵热水器”(ZL2006100496869)，包括主机、蓄热保温水箱和控制器，主机由翅片管式蒸发器、辅助化霜换热器、汽液分离器、压缩机、套管换热器、储液器、电子膨胀阀、换向阀、电磁阀、单向阀及相关制冷配件以极为紧凑的结构形式组合起来，套管换热器分别与制冷剂管路、热水循环管路进行连接，使制冷剂与水进行热交换；采用外置循环水泵提供热水回路的循环动力；蓄热保温水箱采用非承压结构，进水管通过进水电磁阀与自来水管网连接；蓄热保温水箱上、下部分别设有循环热水管，并与套管换热器和循环水泵连接，从而形成闭合的热水循环回路。它具有适用范围广、可靠性高、节能等优点的全天侯热水供应系统。但是它只采用空气源。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，对现有的空气源热泵热水器换热和热水供给系统做了改进，提供一种新型结构的空气源、水源双热源热泵热水器。

为了实现上述目的，本发明创造设计了一款空气源、水源双热源热泵热水器。它包括含有制冷系统的主机、蓄热保温水箱和控制器，控制器采用单片机控制，输入部分包括环境温度控制器、盘管温度传感器、水箱温度传感器、高水位开关、低水位开关、靶流开关，输出用于控制进水电磁阀、循环水泵、压缩机、电机、电子膨胀阀、套管蒸发器回路电磁阀、翅片管式蒸发器回路电磁阀，蓄热保温水箱上、下部分别设有循环热水管，循环热水管与套管冷凝器和循环水泵连接，主机中的制冷系统由套管冷凝器、压缩机、高压开关、低压开关、汽液分离器、具有反向不导通特性的四通阀、套管蒸发器及套管蒸发器回路电磁阀、翅片管式蒸发器及翅片管式蒸发器回电磁阀、电子膨胀阀、过滤器、储液器以及配管组成一闭合的制冷剂回路，翅片管式蒸发器下部设置翅片管式蒸发器回路电磁阀，套管蒸发器下部设置套管蒸发器回路电磁阀，蓄热保温水箱上部接由自来水进水管和进水电磁阀组成的补水系统，蓄热保温水箱与套管冷凝器之间接靶流开关，蓄热保温水箱上部设高水位开关、下部设低水位开关和水箱温度传感器，四通阀D向通过高压开关接压缩机排气管、C向接套管冷凝器上部，四通阀S向通过汽液分离器和低压开关接压缩机吸气口、E向接套管蒸发器上部和翅片管式蒸发器上部，套管冷凝器通过储液器、过滤器、电子膨胀阀、轴流风叶、电机和套管式蒸发器组成水冷换热器，套管冷凝器通过储液器、过滤器、电子膨胀阀、轴流风叶、电机和翅片管式蒸发器组成风冷换热器。

本发明创造对本设计人设计的上述专利产品进行了改进，在春、夏、秋三个季节环境温度高于水温的时候，以空气为热源，在冬季环境温度低于水温的时候，以暖气回水为热源，使制冷剂与水进行热交换。它在空气源热泵热水器的基础上，利用了在冬季水温高于环境温度的特点，以暖气或其它稳定水源(如工业废水、地下水)作为热源来进行热交换，从而有效地降低了机组的功耗，提高了机组的COP值，是一种具有适用范围广、可靠性高、节能等优点的全季节、全天候的热水供应系统。

本机组采用控制器对系统进行自动控制，所有的控制功能由单片机来实现。用户只要在控制器上进行“空气源”和“水源”的切换，系统就会自动进行切换工作，操作十分方便。通过对环境温度、水箱温度和高、低水位开关对水位的控制，热水循环系统始终运行在高水温、低功耗状态，既节省了能源，又提高了机组的COP值。在春、夏、秋三个季节环境温度高于水温的时候，在控制器上选择“空气源”，翅片管式蒸发器回路电磁阀打开，套管蒸发器回路电磁阀关闭。低温低压的制冷剂液体在翅片管式蒸发器中吸收周围空气中的热量蒸发成低温低压的制冷剂气体，通过压缩机作功将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压制冷剂气体进入套管冷凝器与水进行热交换。在套管冷凝器中被冷凝成低温高压制冷剂液体而释放出大量热量，水吸收其释放的热量而温度不断上升，以达到产生热水的目的。在冬季环境温度低于水温的时候，翅片式蒸发器回路电磁阀关闭，套管蒸发器回路电磁阀打开，由套管蒸发器从暖气回水中吸收热量代替翅片管式蒸发器按照上述方式进行热交换。从而实现了全季节、全天候供水。在过渡季节，空气源热泵系统仍有可能出现结霜现象，机组会自动检测结霜情况，当达到除霜条件时，制冷系统则按照反方向进行换热，高温高压制冷剂气体进入翅片管式蒸发器被冷凝成高温高压制冷剂液体而释放出大量热量，来达到除霜的目的。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图。

图中：1、蓄热保温水箱，2、循环热水管，3、循环水泵，4、套管冷凝器，5、压缩机，6、高压开关，7、低压开关，8、汽液分离器，9、四通阀，10、翅片管式蒸发器，11、轴流风叶，12、电机，13、套管蒸发器，14、翅片管式蒸发器回路电磁阀，15、套管蒸发器回路电磁阀，16、电子膨胀阀，17、过滤器，18、储液器。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明创造做进一步的阐述。

参见图1，一种空气源、水源双热源热泵热水器，包括含有制冷系统的主机、蓄热保温水箱1和控制器，控制器采用单片机控制，输入部分包括环境温度控制器、盘管温度传感器、水箱温度传感器、高水位开关、低水位开关、靶流开关，输出用于控制进水电磁阀、循环水泵3、压缩机5、电机12、电子膨胀阀16、套管蒸发器回路电磁阀15、翅片管式蒸发器回路电磁阀14，蓄热保温水箱上、下部分别设有循环热水管，循环热水管2与套管冷凝器4和循环水泵3连接，主机中的制冷系统由套管冷凝器4、压缩机5、高压开关6、低压开关7、汽液分离器8、具有反向不导通特性的四通阀9、套管蒸发器13及套管蒸发器回路电磁阀15、翅片管式蒸发器10及翅片管式蒸发器回电磁阀14、电子膨胀阀16、过滤器17、储液器16以及配管组成一闭合的制冷剂回路，翅片管式蒸发器10下部设置翅片管式蒸发器回路电磁阀14，套管蒸发器13下部设置套管蒸发器回路电磁阀15，蓄热保温水箱1上部接由自来水进水管和进水电磁阀组成的补水系统，蓄热保温水箱1与套管冷凝器4之间接靶流开关，蓄热保温水箱1上部设高水位开关、下部设低水位开关和水箱温度传感器，四通阀9D向通过高压开关6接压缩机5排气管、C向接套管冷凝器4上部，四通阀9S向通过汽液分离器8和低压开关7接压缩机5吸气口、E向接套管蒸发器13上部和翅片管式蒸发器10上部，套管冷凝器4通过储液器18、过滤器17、电子膨胀阀16、轴流风叶11、电机12和套管式蒸发器13组成水冷换热器，套管冷凝器4通过储液器18、过滤器17、电子膨胀阀16、轴流风叶11、电机12和翅片管式蒸发器10组成风冷换热器。

制冷循环过程如图1所示沿实线箭头方向循环。选择“空气源”时，套管蒸发器回路电磁阀电磁阀15断开，翅片管式蒸发器回路电磁阀14闭合，制冷剂经压缩机5压缩成高温高压气体通过四通阀9进入套管冷凝器4，在套管冷凝器4中与循环水进行热交换对水进行加热，同时制冷剂被冷凝成低温高压液体流经过滤器17，经电子膨胀阀16节流成低温低压液体进入翅片管式蒸发器10，在翅片管式蒸发器10中与强制的空气流进行热交换并蒸发成高温高压制冷剂气体，最后再经过四通阀9和汽液分离器8回流至压缩机5；选择“水源”时，套管蒸发器回路电磁阀电磁阀15闭合，翅片管式蒸发器回路电磁阀14断开，制冷剂经压缩机5压缩成高温高压气体通过四通阀9进入套管冷凝器4，在套管冷凝器4中与循环水进行热交换对水进行加热，同时制冷剂被冷凝成低温高压液体流经过滤器17，经电子膨胀阀16节流成低温低压液体进入套管蒸发器13，在套管蒸发器13与暖气回水进行热交换并蒸发成高温高压制冷剂气体，最后再经过四通阀9和汽液分离器8回流至压缩机5，形成闭合的制冷循环系统，如此周而复始地对循环水进行加热。

在过渡季节时期，由于环境温度比较低、湿度高，空气源热泵系统运行过程中，翅片管式蒸发器10表面因为空气中水蒸气不断凝结导致结霜，使热泵系统制热效果随之降低。此时控制器通过对环境温度、盘管温度等参数进行实时采集，使系统及时有效地进入化霜程序运行。在化霜的过程中，制冷剂经压缩机5压缩成高温高压气体通过四通阀9进入翅片管式蒸发器10，被冷凝成低温高压液体，同时释放出大量热量，对翅片管式蒸发器10表面进行除霜。低温高压制冷液体经电子膨胀阀16节流变成低温低压气体，通过过滤器17和储液器18进入套管冷凝器4，在套管冷凝器4吸热蒸发成高温低压气体通过四通阀9再度进入压缩机5进行压缩，如此周而复始地循环，最终达到除霜的目的。