一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器和儲(chǔ)熱水箱及太陽能集熱器，還包括水泵和用于大循環(huán)回路和小循環(huán)回路切換的水閥門，蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有流通制冷劑的第一流道和用于流通熱水的第二流道；儲(chǔ)熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、第二流道、儲(chǔ)熱水箱依次通過水管相連通構(gòu)成大循環(huán)回路；儲(chǔ)熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、儲(chǔ)熱水箱依次通過水管相連通構(gòu)成小循環(huán)回路。本發(fā)明解決在低溫環(huán)境下易結(jié)霜的問題，使壓縮機(jī)工作在最佳溫度范圍內(nèi)，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機(jī)功耗。
【專利說明】 一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱泵熱水器領(lǐng)域，特別涉及一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣源熱水器，又稱熱泵熱水器，也稱空氣能熱水器，是采用制冷原理從空氣中吸收熱量來造熱水的熱量搬運(yùn)裝置。由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)依次通過管路相連構(gòu)成循環(huán)回路。管路中流通有制冷劑。通過讓制冷劑不斷完成蒸發(fā)(蒸發(fā)器吸取環(huán)境中的熱量)-壓縮-冷凝(冷凝器放出熱量)-節(jié)流(通過膨脹閥進(jìn)行節(jié)流)一再蒸發(fā)(蒸發(fā)器吸取環(huán)境中的熱量)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境中的熱量帶到水中。具有高效節(jié)能的特點(diǎn)、其節(jié)能效果(在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi))是電熱水器的4倍，是燃?xì)鉄崴鞯?倍，是太陽能的2倍。但現(xiàn)在市場(chǎng)上的空氣源熱泵在環(huán)境溫度O下7度以下時(shí)、易結(jié)霜、而降霜是行業(yè)病、時(shí)間長(zhǎng)、功耗大、有的熱泵雖能免強(qiáng)工作但根本談不上節(jié)能。
[0003]由于環(huán)境溫度低、吸氣比容增大、壓縮機(jī)理論吸氣量是恒定不變的，這樣進(jìn)入壓縮制冷劑的體積流量減少，相應(yīng)單位制冷劑熱量減少，隨之熱性能下降、經(jīng)濟(jì)性降低。此時(shí)壓縮機(jī)壓比增大，導(dǎo)致輸氣系數(shù)下降，壓縮機(jī)制冷劑的循環(huán)流量減少，壓縮機(jī)的功耗增大，熱量降低，性能系數(shù)降低。
[0004]如果蒸發(fā)溫度過高，超出壓縮機(jī)本身允許工作溫度范圍，導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁起停、無法正常工作(嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī))。熱泵熱水器是因?yàn)槭芗竟?jié)環(huán)境氣候影響一直不能得到廣泛推廣和深度利用。
[0005]空氣源熱泵的蒸發(fā)器合理工作溫度在20度至40度左右，如果過高會(huì)造成蒸發(fā)溫度過高導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁起停、無法正常工作(嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī))，如果過低容易結(jié)霜，隨之熱性能下降、經(jīng)濟(jì)性降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，以解決熱性能低和經(jīng)濟(jì)性低的問題。
[0007]一方面，本發(fā)明提供了一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器和儲(chǔ)熱水箱及太陽能集熱器，還包括水泵和用于大循環(huán)回路和小循環(huán)回路切換的水閥門，蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有流通制冷劑的第一流道和用于流通熱水的第二流道；儲(chǔ)熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、第二流道、儲(chǔ)熱水箱依次通過水管相連通構(gòu)成大循環(huán)回路；儲(chǔ)熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、儲(chǔ)熱水箱依次通過水管相連通構(gòu)成小循環(huán)回路。
[0008]進(jìn)一步地，水閥門包括閥腔體和閥芯，閥腔體上設(shè)置有進(jìn)水管和大循環(huán)出水管及小循環(huán)出水管，大循環(huán)出水管與第二流道相連，小循環(huán)出水管與儲(chǔ)熱水箱相連；閥芯可旋轉(zhuǎn)的安裝在閥腔體內(nèi)，閥芯內(nèi)設(shè)置有內(nèi)流道；閥芯包括第一工位和第二工位，在第一工位時(shí)，內(nèi)流道連通進(jìn)水管與大循環(huán)出水管；在第二工位時(shí)，內(nèi)流道連通進(jìn)水管與小循環(huán)出水管。
[0009]進(jìn)一步地，蒸發(fā)器還設(shè)置有空氣對(duì)流風(fēng)扇。
[0010]進(jìn)一步地，包括冷凝器，冷凝器安裝在儲(chǔ)熱水箱內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步地，在儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)出水管路中均設(shè)置有單向閥。
[0012]進(jìn)一步地，還包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐、過濾器、膨脹閥；壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液罐、過濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)依次通過管路相連構(gòu)成制熱循環(huán)回路。
[0013]本發(fā)明提供的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括大循環(huán)回路和小循環(huán)回路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)熱水箱水溫低于30攝氏度時(shí)，操作手通過操作水閥門，切換至大循環(huán)回路，儲(chǔ)熱水箱和太陽能集熱器中的熱水進(jìn)行蒸發(fā)器的第二流道中，熱水的熱量不斷傳遞給蒸發(fā)器的第一流道，使系統(tǒng)制冷劑得到最佳蒸發(fā)氣化、平衡系統(tǒng)工作壓力，攜帶最大熱能，在冷凝器中最大化的放出熱量。從而解決在低溫環(huán)境下易結(jié)霜的問題，使壓縮機(jī)工作在最佳溫度范圍內(nèi)，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機(jī)功耗。當(dāng)熱水溫度高于30度時(shí)，操作手通過操作水閥門，切換至小循環(huán)回路，防止蒸發(fā)溫度過高，超出壓縮機(jī)本身允許工作溫度范圍，導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁起停、無法正常工作(嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī))。
[0014]在大循環(huán)回路中，太陽能集熱器收集的熱能向蒸發(fā)器和儲(chǔ)熱水箱傳遞，儲(chǔ)熱水箱的熱能也蒸發(fā)器和太陽能集熱器傳遞，蒸發(fā)器吸收太陽能集熱器和儲(chǔ)熱水箱中的熱能。因此，在大循環(huán)回路中，可以利用儲(chǔ)熱水箱和太陽能集熱器的熱量一起對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行除霜。在小循環(huán)回路中，太陽能集熱器收集的熱能傳遞給儲(chǔ)熱水箱，加快加溫?zé)崴Ｔ趦?chǔ)熱水箱的進(jìn)出水管路中均設(shè)置有單向閥，可以防止熱水逆流，蒸發(fā)器的溫度超出壓縮機(jī)本身允許工作溫度范圍。冷凝器安裝在儲(chǔ)熱水箱內(nèi)，可以提高冷凝器的放熱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的水閥門在第一工位示意圖；
圖3為圖1的水閥門在第二工位示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選的一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、儲(chǔ)液罐5、過濾器4、膨脹閥3、蒸發(fā)器2、空氣對(duì)流風(fēng)扇11、儲(chǔ)熱水箱7、太陽能集熱器10。蒸發(fā)器2內(nèi)設(shè)有流通制冷劑的第一流道20和用于流通熱水的第二流道21。
[0018]壓縮機(jī)1、冷凝器6、儲(chǔ)液罐5、過濾器4、膨脹閥3、蒸發(fā)器2、壓縮機(jī)I依次通過管路相連構(gòu)成制熱循環(huán)回路，制冷劑在該循環(huán)回路中吸熱和放熱。壓縮機(jī)I排出的高壓制冷劑蒸汽，經(jīng)冷凝器6，制冷劑蒸汽冷凝時(shí)放出的潛熱，將儲(chǔ)熱水箱7中的水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生熱水的，冷凝后的液態(tài)制冷劑，依次流過儲(chǔ)液罐5、過濾器4、膨脹閥3進(jìn)入蒸發(fā)器的第一流道20，吸收第二流道21和空氣中的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸汽被壓縮機(jī)I吸入，完成制熱循環(huán)。
[0019]由于天氣季節(jié)溫度的變化，防止蒸發(fā)器2結(jié)霜，熱性能低和經(jīng)濟(jì)性低的問題。防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)包括水泵8和用于大循環(huán)回路和小循環(huán)回路切換的水閥門9。熱水循環(huán)包括大循環(huán)回路和小循環(huán)回路。儲(chǔ)熱水箱7、水泵8、太陽能集熱器10、水閥門9、第二流道21、儲(chǔ)熱水箱7依次通過水管相連通構(gòu)成大循環(huán)回路；在大循環(huán)回路中，儲(chǔ)熱水箱7的熱水在水泵8的作用下，流向太陽能集熱器10、水閥門9、第二流道21，最后回流至儲(chǔ)熱水箱7。在冬天，太陽能集熱器10的溫度和環(huán)境溫度低于20度，低于壓縮機(jī)I工作在最佳溫度范圍。儲(chǔ)熱水箱7的熱水的熱量流向蒸發(fā)器的第二流道21，蒸發(fā)器的第一流道20中的制冷劑吸收第二流道21熱水和空氣中的熱量而蒸發(fā)，在這種情況下，蒸發(fā)器的第一流道20中的制冷劑吸收儲(chǔ)熱水箱7的熱水的熱量，使壓縮機(jī)I工作在最佳溫度范圍，防止蒸發(fā)器2結(jié)霜，導(dǎo)致壓縮機(jī)I壓比增大，導(dǎo)致輸氣系數(shù)下降，壓縮機(jī)I制冷劑的循環(huán)流量減少，壓縮機(jī)I的功耗增大，熱量降低，性能系數(shù)降低。如果在春天和秋天，太陽能集熱器10的溫度和環(huán)境溫度逐漸升高，蒸發(fā)器的第一流道20中的制冷劑吸收儲(chǔ)熱水箱7的熱水的熱量和太陽能集熱器10中熱量及空氣熱量，使壓縮機(jī)I工作在最佳溫度范圍。
[0020]如果在夏天，環(huán)境溫度升高至30度左右時(shí)，進(jìn)入小循環(huán)回路。儲(chǔ)熱水箱7、水泵8、太陽能集熱器10、水閥門9、儲(chǔ)熱水箱7依次通過水管相連通構(gòu)成小循環(huán)回路。在小循環(huán)回路中，儲(chǔ)熱水箱7的熱水在水泵8的作用下，流向太陽能集熱器10、水閥門9、最后回流至儲(chǔ)熱水箱7。在這種情況下，因?yàn)闆]有熱水流向蒸發(fā)器的第二流道21，蒸發(fā)器的第一流道20中的制冷劑吸收只有空氣熱量。這樣可以防止蒸發(fā)溫度過高，超出壓縮機(jī)I本身允許工作溫度范圍，導(dǎo)致壓縮機(jī)I頻繁起停、無法正常工作(嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī)I)。太陽能集熱器10收集的熱能不斷傳遞給儲(chǔ)熱水箱7，對(duì)儲(chǔ)熱水箱7中的熱水不斷加熱。
[0021]操作手可以根據(jù)儲(chǔ)熱水箱7中溫度情況，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)水閥門9，從而達(dá)到切換大循環(huán)回路和小循環(huán)回路。也可以通過檢測(cè)儲(chǔ)熱水箱7中溫度，自動(dòng)控制水閥門9，達(dá)到切換大循環(huán)回路和小循環(huán)回路的目的。
[0022]如圖2和圖3所示，水閥門9包括閥腔體90和閥芯91，閥腔體90上設(shè)置有進(jìn)水管901和大循環(huán)出水管903及小循環(huán)出水管902，進(jìn)水管901和大循環(huán)出水管903及小循環(huán)出水管902在圓周上均勻布置，其相互相隔120度。大循環(huán)出水管903與第二流道21相連，小循環(huán)出水管902與儲(chǔ)熱水箱7相連；閥芯91可旋轉(zhuǎn)的安裝在閥腔體90內(nèi)，閥芯91內(nèi)設(shè)置有內(nèi)流道。閥芯91包括第一工位和第二工位。
[0023]如圖2所示，水閥門9在第一工位時(shí)，內(nèi)流道連通進(jìn)水管901與大循環(huán)出水管903 ;防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)入大循環(huán)回路狀態(tài)。
[0024]如圖3所示，閥芯91旋轉(zhuǎn)120度，水閥門9切換至在第二工位，內(nèi)流道連通進(jìn)水管901與小循環(huán)出水管902。防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)入小循環(huán)回路狀態(tài)。
[0025]為了防止熱水逆流，蒸發(fā)器2的溫度超出壓縮機(jī)I本身允許工作溫度范圍，在儲(chǔ)熱水箱7的進(jìn)出水管路中均設(shè)置有單向閥12、13。冷凝器6安裝在儲(chǔ)熱水箱7內(nèi)，可以提高冷凝器6的放熱效率，水泵8還可以加快儲(chǔ)熱水箱7中的熱水流動(dòng)，促使冷凝器6的放熱效率升高，熱水吸熱量增大。
[0026]本發(fā)明優(yōu)選的一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)工作過程如下:
操作手在使用熱水時(shí)，儲(chǔ)熱水箱7出水溫度30攝氏度時(shí)，操作手可以通過操作水閥門9處于第一工位，切換至大循環(huán)回路，儲(chǔ)熱水箱7和太陽能集熱器10中的熱水進(jìn)行蒸發(fā)器的第二流道21中，熱水的熱量不斷傳遞給蒸發(fā)器的第一流道20，使系統(tǒng)制冷劑得到最佳蒸發(fā)氣化、平衡系統(tǒng)工作壓力，攜帶最大熱能，在冷凝器6中最大化的放出熱量。從而解決在低溫環(huán)境下易結(jié)霜的問題，使壓縮機(jī)I工作在最佳溫度范圍內(nèi)，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機(jī)I功耗。
[0027]當(dāng)儲(chǔ)熱水箱7出水溫度高于30度時(shí)，操作手通過操作水閥門9處于第二工位，切換至小循環(huán)回路，防止蒸發(fā)溫度過高，超出壓縮機(jī)I本身允許工作溫度范圍，導(dǎo)致壓縮機(jī)I頻繁起停、無法正常工作(嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī)I)。
[0028]本發(fā)明優(yōu)選的一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，不論在任何環(huán)境溫度下，壓縮機(jī)I工作最佳溫度范圍內(nèi)，均能產(chǎn)生60度左右的熱水，可以防止蒸發(fā)器2結(jié)霜，提高熱泵的熱性能和經(jīng)濟(jì)性。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器(2)和儲(chǔ)熱水箱(7)及太陽能集熱器(10)，其特征在于，還包括水泵(8)和用于大循環(huán)回路和小循環(huán)回路切換的水閥門(9)，蒸發(fā)器(2)內(nèi)設(shè)有流通制冷劑的第一流道(20)和用于流通熱水的第二流道(21);儲(chǔ)熱水箱(7)、水泵(8)、太陽能集熱器(10)、水閥門(9)、第二流道(21)依次通過水管相連通構(gòu)成大循環(huán)回路；儲(chǔ)熱水箱(7)、水泵(8)、太陽能集熱器(10)、水閥門(9)依次通過水管相連通構(gòu)成小循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，水閥門(9)包括閥腔體(90 )和閥芯(91)，閥腔體(90 )上設(shè)置有進(jìn)水管(901)和大循環(huán)出水管(903 )及小循環(huán)出水管(902)，大循環(huán)出水管(903)與第二流道(21)相連，小循環(huán)出水管(902)與儲(chǔ)熱水箱(7)相連；閥芯(91)可旋轉(zhuǎn)的安裝在閥腔體(90)內(nèi)，閥芯(91)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)流道；閥芯(91)包括第一工位和第二工位，在第一工位時(shí)，內(nèi)流道連通進(jìn)水管(901)與大循環(huán)出水管(903);在第二工位時(shí)，內(nèi)流道連通進(jìn)水管(901)與小循環(huán)出水管(902)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，蒸發(fā)器(2)還設(shè)置有空氣對(duì)流風(fēng)扇(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括冷凝器(6)，冷凝器(6)安裝在儲(chǔ)熱水箱(7)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，在儲(chǔ)熱水箱(7 )的進(jìn)出水管路中均設(shè)置有單向閥(12、13 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防結(jié)霜空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓縮機(jī)(1)、儲(chǔ)液罐(5)、過濾器(4)、膨脹閥(3);壓縮機(jī)(1)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(5)、過濾器(4)、膨脹閥(3)、蒸發(fā)器(2)、壓縮機(jī)(I)依次通過管路相連構(gòu)成制熱循環(huán)回路。
【文檔編號(hào)】F16K11/08GK104456943SQ201410810386
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】朱凌云 申請(qǐng)人:武漢浩宏科技有限公司