專利名稱：一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱水器，尤其是一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
熱泵熱水器利用逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)消耗少量的電能，將低溫環(huán)境的熱量向高溫環(huán)境(熱水)轉(zhuǎn)移，是一種生產(chǎn)衛(wèi)生熱水的節(jié)能產(chǎn)品，全年能效比達(dá)3. O左右。目前熱泵熱水器型式有兩種循環(huán)加熱 式和一次加熱型兩種，前者是通過(guò)將儲(chǔ)水箱的水循環(huán)加熱，最終將儲(chǔ)水溫度升高到5(T60°C ;后者則是將來(lái)至自來(lái)水管的水(溫度5 35°C) —次性加熱到45飛(TC，一次加熱型分直熱式和即熱式兩種，直熱式是將經(jīng)冷凝器一次性加熱到45飛(TC后的熱水先送到保溫水箱，再?gòu)谋厮渌偷接脩?，直熱式主要用于工程機(jī)組，壓縮機(jī)功率一般在5HP以上。即熱式不設(shè)水箱，直接送到用戶淋浴裝置，采用無(wú)水箱的即熱式熱泵熱水器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，所需空間少，不會(huì)漏水，是一種理想的熱泵熱水器產(chǎn)品，但目前市場(chǎng)上卻無(wú)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品，僅見(jiàn)于少量專利，原因在于所有專利都采用通過(guò)水流量來(lái)控制加熱量，進(jìn)而控制水溫，實(shí)際上這種方法是行不通的，原因在于熱泵熱水器的性能特征是隨環(huán)境溫度的變化，熱泵熱水器的加熱量變化幅度大，環(huán)境溫度在0°C左右時(shí)，能效比在2. 5左右，而環(huán)境溫度達(dá)到20°C以上時(shí)，能效比達(dá)到4. O以上，越是需要加熱量大時(shí)的加熱能力卻越低。熱泵熱水器的選型設(shè)計(jì)是基于滿足冬季用水需求的，熱泵熱水器在夏季使用時(shí)，能效比大，單靠水流控制無(wú)法有效調(diào)節(jié)加熱量，水流量過(guò)小時(shí)容易造成熱泵高壓報(bào)警，加熱出來(lái)的水溫很高，用戶無(wú)法使用。另外常規(guī)熱泵壓縮機(jī)，啟動(dòng)時(shí)電流很大，容易對(duì)其它家用電器造成電壓沖擊，有可能造成家用電器故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種使用安全便捷、效率高的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，解決了熱泵熱水器控制水溫難、出水不穩(wěn)定及熱泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)其它家用電器造成影響問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發(fā)器的出口通過(guò)管路與壓縮機(jī)的進(jìn)口連接；所述壓縮機(jī)的出口通過(guò)管路分別與冷凝器的制冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過(guò)管路與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述冷凝器的制冷劑出口經(jīng)過(guò)膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接；所述壓縮機(jī)采用數(shù)碼蝸旋壓縮機(jī)。所述供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過(guò)加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；所述混水閥的出口安裝淋浴器；所述蒸發(fā)器還包括一個(gè)風(fēng)機(jī)。
所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器連接的除霜檢測(cè)傳感器、水流檢測(cè)傳感器、水溫傳感器、壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器；所述除霜檢測(cè)傳感器設(shè)置于蒸發(fā)器上；所述水流檢測(cè)傳感器設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個(gè)，一個(gè)設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口水管上，另一個(gè)設(shè)置于冷凝器的出口水管上，還有一個(gè)設(shè)置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器與壓縮機(jī)連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。淋浴器打開(kāi)時(shí)，水流檢測(cè)傳感器感受信號(hào)，壓縮機(jī)低載啟動(dòng)，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)工作，冷凝器對(duì)來(lái)自冷水管的冷水(即自來(lái)水)加熱，模糊控制器通過(guò)水流檢測(cè)傳感器、水溫傳感器的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的輸出容量以及淋浴器的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。在用戶使用熱水過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)短暫關(guān)閉淋浴器現(xiàn)象(如洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時(shí))，一般大約20 180秒后重新開(kāi)啟淋浴器，本家用變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)即熱式熱泵熱水器(以下簡(jiǎn)稱熱水器)停機(jī)后，二通電磁閥立即打開(kāi)，蒸發(fā)器與冷凝器10直接相通，壓力很快趨于平衡，確保熱水器停機(jī)后的立即啟動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，蒸發(fā)器2會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，間斷運(yùn)行時(shí)，兩次運(yùn)行間隔時(shí)間低于設(shè)定值時(shí)在停機(jī)狀態(tài)下化霜一次，保證制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的高效 運(yùn)行。本發(fā)明體積小，不占空間，不存在水箱腐蝕現(xiàn)象，方便，即開(kāi)即用，低載低壓軟啟動(dòng)，不會(huì)對(duì)其它家用電器造成用電沖擊，與即熱式電熱水器相比，本發(fā)明能效比高，節(jié)能。本發(fā)明采用加熱裝置來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)啟動(dòng)過(guò)程或中途停機(jī)過(guò)程的加熱問(wèn)題；本發(fā)明技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，具有積極地技術(shù)效果及推廣應(yīng)用價(jià)值。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I局部連接示意圖，即短暫停機(jī)時(shí)制冷劑循環(huán)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實(shí)施例如圖I所示，本發(fā)明可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)I、蒸發(fā)器2、冷凝器10、膨脹閥6、二通電磁閥11 ；所述蒸發(fā)器2的出口通過(guò)管路與壓縮機(jī)I的進(jìn)口連接；所述壓縮機(jī)I的出口通過(guò)管路分別與冷凝器10的制冷劑入口及二通電磁閥11的入口連接，所述二通電磁閥11的出口通過(guò)管路與蒸發(fā)器2的進(jìn)口連接；所述冷凝器10的制冷劑出口經(jīng)過(guò)膨脹閥6與蒸發(fā)器2的入口連接；所述供水系統(tǒng)包括冷水管15、流量調(diào)節(jié)閥14、混水閥8、加熱裝置18 ;所述冷水管分為兩路，其中一路通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥14與冷凝器10的入口水管連接，再由冷凝器10的出口水管通過(guò)加熱裝置18連接混水閥8，另一路直接連接混水閥8 ；所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器17連接的除霜檢測(cè)傳感器12、水流檢測(cè)傳感器13、水溫傳感器9、壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器16 ;所述除霜檢測(cè)傳感器12設(shè)置于蒸發(fā)器2上；所述水流檢測(cè)傳感器12設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥14的出口水管上；所述水溫傳感器9有3個(gè)，一個(gè)設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥14的進(jìn)口水管上，另一個(gè)設(shè)置于冷凝器10的出口水管上，還有一個(gè)設(shè)置在混水閥8與加熱裝置18的水管管路之間；所述壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器16與壓縮機(jī)I連接；所述模糊控制器17還與二通電磁閥11連接。所述壓縮機(jī)I采用數(shù)碼蝸旋壓縮機(jī)；所述混水閥8的出口安裝淋浴器7(或者水龍頭)；所述蒸發(fā)器2還包括一個(gè)風(fēng)機(jī)3。本發(fā)明的工作原理淋浴器7打開(kāi)時(shí)，水流檢測(cè)傳感器13感受信號(hào)，壓縮機(jī)I低載啟動(dòng)，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)工作，冷凝器10對(duì)來(lái)自冷水管15的冷水(即自來(lái)水)加熱，模糊控制器17通過(guò)水流檢測(cè)傳感器13、水溫傳感器9的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)I的輸出容量以及淋浴 器7的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。然而，在用戶使用熱水過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常需要短暫關(guān)閉淋浴器7的情況(如洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時(shí))，一般大約20 180秒后重新開(kāi)啟淋浴器7，本家用變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)即熱式熱泵熱水器(以下簡(jiǎn)稱熱水器)停機(jī)后，二通電磁閥11立即打開(kāi)，蒸發(fā)器2與冷凝器10直接相通，壓力很快趨于平衡，確保熱水器停機(jī)后的立即啟動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，蒸發(fā)器2會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，間斷運(yùn)行時(shí)，兩次運(yùn)行間隔時(shí)間低于設(shè)定值時(shí)在停機(jī)狀態(tài)下化霜一次，保證制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。通過(guò)改變壓縮機(jī)I的運(yùn)行頻率來(lái)改變?nèi)萘枯敵?，從而調(diào)節(jié)制熱量；壓縮機(jī)I頻率改變幅度是O 70HZ，每次運(yùn)行啟動(dòng)都是從OHZ開(kāi)始，頻率變化幅度是IHZ/秒，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)需要I分鐘左右的時(shí)間，需要放出大量的冷水，中途停機(jī)后的啟動(dòng)也需I分鐘的放冷水時(shí)間，因此需要采用輔助措施來(lái)彌補(bǔ)啟動(dòng)過(guò)程或中途停機(jī)過(guò)程的加熱問(wèn)題；為此，本實(shí)例中在冷凝器的出口水管安裝了加熱裝置18，如4KW左右的電熱絲。用戶打開(kāi)淋浴器7時(shí)，自來(lái)水流過(guò)冷凝器10，熱泵啟動(dòng)，壓縮機(jī)I頻率從OHZ開(kāi)始以IHZ/秒開(kāi)始遞增，熱泵加熱量不足以將水加熱到40°C，通過(guò)加熱裝置18進(jìn)一步加熱到所需溫度值。當(dāng)壓縮機(jī)I頻率調(diào)節(jié)到加熱所需頻率段后，來(lái)至冷水管的水進(jìn)入冷凝器10加熱到4(T55°C左右后，送到用戶直接使用或與沒(méi)加熱的自來(lái)水混合后使用。為進(jìn)一步理解本專利，下面舉例說(shuō)明在使用本熱水器之前，先在模糊控制器17面板上設(shè)定供水溫度40°C，混水器8設(shè)置在全部熱水位置，淋浴器7打開(kāi)時(shí)，流量調(diào)節(jié)閥14在水流作用下，輸出信號(hào)，模糊控制器17依次向風(fēng)機(jī)3、壓縮機(jī)I發(fā)出啟動(dòng)命令，此時(shí)熱水器屬于低載啟動(dòng)，模糊控制器17根據(jù)水溫傳感器9感應(yīng)到的進(jìn)水溫度值和蒸發(fā)器I側(cè)除霜檢測(cè)傳感器12的溫度值作出智能分析判斷，將壓縮機(jī)I輸出容量調(diào)節(jié)到此工況下設(shè)定值，熱水器在此輸出容量下運(yùn)行時(shí)基本上能得到所需的供水溫度，稍微偏差可以通過(guò)進(jìn)一步的輸出容量微調(diào)來(lái)滿足要求。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，空氣中的熱能傳給蒸發(fā)器2內(nèi)的制冷劑，在壓縮機(jī)I的增壓傳輸作用下，制冷劑進(jìn)入到冷凝器10，制冷劑的熱量傳遞給冷凝器10中的冷水(自來(lái)水)，將水溫提升到用戶所要求的值。本熱水器之所以要低載啟動(dòng)(即低載低壓軟啟動(dòng))，原因在于壓縮機(jī)I啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是運(yùn)行電流的的5 8倍，3HP壓縮機(jī)的額定功率在2. 5KW左右，額定電流10 13A，啟動(dòng)電流為50A以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般家庭電線敷設(shè)的預(yù)定值，對(duì)有一定年限的房屋建筑來(lái)說(shuō)更是如此，對(duì)其它家用電器造成用電沖擊，因此，低載啟動(dòng)是非常必要的。
用戶洗浴過(guò)程中，洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短暫關(guān)閉淋浴器7現(xiàn)象，此時(shí)壓縮機(jī)I輸出容量降到可調(diào)最低值，同時(shí)二通電磁閥11打開(kāi)，從壓縮機(jī)I出來(lái)的制冷劑蒸汽直接進(jìn)入到蒸發(fā)器2，不致于因冷凝器10內(nèi)的水溫過(guò)高導(dǎo)致熱水器停機(jī)，熱水器始終處于非制熱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)， 如附圖2所示。當(dāng)淋浴器7再次打開(kāi)時(shí)，二通閥電磁11關(guān)閉，熱水器迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。圖2是圖I的局部示意圖，目的是為了更清楚、快捷的理解熱水器短暫停機(jī)時(shí)制冷劑的循環(huán)路徑。由圖2可見(jiàn)，除了上面描述的用于洗浴過(guò)程中短暫的關(guān)閉淋浴器7時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)夕卜，還用于除霜過(guò)程在冬季室外氣溫較低(IO0C以下)時(shí)，蒸發(fā)器2上通常會(huì)結(jié)霜，如果連續(xù)運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)(超過(guò)I小時(shí))時(shí)，蒸發(fā)器2上結(jié)霜厚度對(duì)換熱造成不利影響，需要除霜，為避免在淋浴過(guò)程中突然出現(xiàn)化霜現(xiàn)象，在壓縮機(jī)I運(yùn)行間隔時(shí)間內(nèi)強(qiáng)行化霜，二通電磁閥11打開(kāi)，制冷劑蒸汽直接從壓縮機(jī)I出口直接進(jìn)入到蒸發(fā)器2，將其表面的霜化掉。當(dāng)然，除了采用通過(guò)上述及管路5構(gòu)成的旁通除霜法之外，還可以采用在蒸發(fā)器I上敷設(shè)電熱絲的方法除霜。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；其特征在于: 所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發(fā)器的出口通過(guò)管路與壓縮機(jī)的進(jìn)口連接；所述壓縮機(jī)的出口通過(guò)管路分別與冷凝器的制冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過(guò)管路與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述冷凝器的制冷劑出口經(jīng)過(guò)膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接； 所述供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過(guò)加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥； 所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器連接的除霜檢測(cè)傳感器、水流檢測(cè)傳感器、水溫傳感器、壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器；所述除霜檢測(cè)傳感器設(shè)置于蒸發(fā)器上；所述水流檢測(cè)傳感器設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個(gè)，一個(gè)設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的 進(jìn)口水管上，另一個(gè)設(shè)置于冷凝器的出口水管上，還有一個(gè)設(shè)置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制器與壓縮機(jī)連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述壓縮機(jī)采用數(shù)碼蝸旋壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述混水閥的出口安裝淋浴器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述蒸發(fā)器還包括一個(gè)風(fēng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過(guò)加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；控制器通過(guò)壓縮機(jī)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和水流量調(diào)節(jié)聯(lián)合工作來(lái)精確控制水溫。本專利能效比高，節(jié)能效果好，低載啟動(dòng)降低了啟動(dòng)電流，不會(huì)影響其它家用電器的使用；采用加熱裝置來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)啟動(dòng)過(guò)程或中途停機(jī)過(guò)程的加熱問(wèn)題；通過(guò)變?nèi)轃o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和水流量聯(lián)合工作，不會(huì)出現(xiàn)高壓報(bào)警現(xiàn)象，確保熱水器的正常工作；無(wú)需水箱，節(jié)省空間；能即開(kāi)即用，用戶無(wú)需等待用水時(shí)間。
文檔編號(hào)F24H9/20GK102721173SQ20121019676
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者汪南 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)