一种直热式热泵热水器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能设备领域，具体涉及一种热栗热水器。
【背景技术】
[0002] 热栗热水器就是利用逆卡诺原理，通过介质，把热量从低温物体传递到水里的设 备。热栗装置，可以使介质(冷媒)相变，温度比低温热源更低，从而自发吸收低温热源热量， 回到压缩机后的介质，又被压缩成高温高压气体，从而自发放热，实现从低温热源"搬运"热 量。热栗热水器工作流程是压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高 温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内，冷却下来的冷 媒在压力的持续作用下变成液态，经电子膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降 低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量 被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气释放。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩 机，进入下一个循环。空气源热栗热水器能够将空气中的低温热能吸收，并且在机器内部转 化为高温热能，然后加热水温，空气源热栗热水器非常的节能，而且效率也非常的高。空气 源热栗热水器是当今世界上最先进的能源利用产品之一。随着经济的快速发展与人们生活 品位的提高，生活用热水已成为人们的生活必需品，然而传统的热水器（电热水器，燃油、气 热水器)具有能耗大、费用高、污染严重等缺点；而节能环保型太阳能热水器的运行又受到 气象条件的制约。空气源热栗热水器是目前学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所的大、中、小热 水集中供应系统的最佳解决方案。
[0003] 但是现有热栗热水器换热效果不够理想，具体说来，现有的热栗热水器主要采用 套管换热器，换热介质在外管中流动的过程也就是热介质和水形成热平衡的过程，由于传 热速率=传热推动力(温度差)/传热热阻，也就是温差越大传热速率越高，因此在套管换热 器末端，换热介质温度下降后，换热速度变慢，导致热栗热水器的套管换热器在两端换热性 能差异大，加热不稳定，加热性能低。另外，由于套管换热器末端的换热介质和水换热慢，导 致换热介质在流出套管换热器后仍然未得到足够的冷却，这就增大了压缩机负荷，对整机 的使用寿命造成不良的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种具有高加热性能的直热式热栗热水器。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是:一种直热式热栗热水器，包括 压缩机，所述压缩机的出口与套管换热器的外管连接，所述套管换热器的外管末端与电子 膨胀阀连接，所述电子膨胀阀与蒸发器连接，所述蒸发器与气液分离器连接，所述气液分离 器与压缩机的进口连接。
[0006] 所述套管换热器的外管沿换热介质的流向均匀的分为多段，所述压缩机的出口通 过分流阀分别与外管的每一段连接，所述外管相邻的两段之间均设置单向阀。所述套管换 热器的内管分别与自来水管网和储水箱连接。
[0007] 优选的，所述外管分为三段。
[0008] 优选的，所述外管中的换热介质流向与内管中的水流向相反。
[0009] 优选的，所述内管采用铝合金材料，所述铝合金材料按质量配比的元素百分比数 为:硅Si :20%-22% ;铜Cu: 1-1.2% ;镁Mg: 1.2-1.6% ;铬0:0.1-0.12% ;钪Sc:0.1-0.2% ; 钛Ti :0.1-0.12% ;锶Sr :0.15-0.25% ;铌Nb:0.05-0.08%，钡Ba:0.15-0.35%，剩余为铝 Al〇
[0010] 优选的，所述外管包括由内至外依次设置的塑料防腐层、不锈钢管层、泡沫保温 层。
[0011]优选的，所述压缩机与套管换热器之间、气液分离器与压缩机之间、蒸发器与气液 分离器之间均通过四通阀连接。
[0012] 优选的，还包括壳体，所述压缩机、套管换热器、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器 均位于壳体内。所述蒸发器呈U字形，且沿壳体左右侧面及背面分布，所述壳体左右侧面及 背面由金属网围成，壳体正面设置门板，壳体顶面设置风机，所述风机的进气端和排气端分 别位于壳体顶面的内外侧。
[0013] 优选的，所述壳体内还设置有控制器，所述控制器分别与四通阀、压缩机、风机连 接。
[0014] 优选的，所述水箱内设有电辅助加热组件，所述电辅助加热组件包括位于储水箱 内的电热管和温度感应器，所述电热管和温度感应器分别与控制器连接。
[0015] 优选的，所述控制器为触摸屏式控制器。
[0016] 本发明的有益效果集中体现在，能够大大的提高直热式热栗热水器的加热性能。 具体说来，所述套管换热器的外管均匀的分为多段，压缩机的出口通过分流阀分别与外管 的各段连接，这样一来就确保了在换热的过程中每一段外管中的换热介质和内管中的水均 能保持较高的温度差，由于传热速率=传热推动力(温度差)/传热热阻，温度差越高则传热 速率越快，所以本发明的加热性能得到大大提高。同时相邻的两段外管之间设置的单向阀 避免了换热介质回流，确保了换热的稳定性。优选设置为外管中的换热介质流向与内管中 的水流向相反，这就确保了在换热的过程中，换热介质与内管中的水始终保持在较高较稳 定的温度差，进一步提高了加热的温度性。另外套管换热器的外管通过优选特定的铝合金 材料，该材料与传统的材料相比，不仅导热性能更好，而且结构强度更佳，可以进一步提高 了本发明的使用寿命。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的结构示意图；
[0018] 图2为壳体的安装示意图；
[0019] 图3为水箱的安装示意图；
[0020] 图4为套管冷凝器的结构示意图；
[0021] 图5为图4中所示结构的A-A向视图；
[0022]图6为图5中B部放大图；
[0023]图7为一种优选的水箱结构示意图；
[0024]图8为图7中C部放大图。
【具体实施方式】
[0025] 结合图1-6所示的一种直热式热栗热水器，包括压缩机1。压缩机1的出口与套管换 热器2的外管4连接，所述套管换热器2的外管4末端与电子膨胀阀5连接，换热介质在外管4 内流动，所述电子膨胀阀5与蒸发器6连接，所述蒸发器6与气液分离器7连接，所述气液分离 器7与压缩机1的进口连接。
[0026] 所述套管换热器2的外管4沿换热介质的流向均匀的分为多段，所述换热介质可以 是氮气、氨气或其他起到相同作用的气体。所述压缩机1的出口通过分流阀10分别与外管4 的每一段连接，所述外管4相邻的两段之间均设置单向阀8,单向阀8避免了换热介质回流， 确保了换热的稳定性。所述套管换热器2的内管3分别与自来水管网和储水箱9连接，冷水在 流过内管3的过程中和外管4中的换热介质进行换热。换热后的热水储存在储水箱9中。
[0027] 在本发明的使用过程当中，首先压缩机1将换热介质压缩成高温高压气体，此时换 热介质通过分流阀10及管路分别进入每一段外管4,来自自来水管网的水从内管3中流过， 通过内管3的过程中与换热介质进行换热。换热后的水经过管路流入储水箱9中待用。换热 介质与水换热后温度降低，温度降低后的换热介质在压力的持续作用下变成液态。经过电 子膨胀阀5后，换热介质进入蒸发器6,在这个过程中，换热介质气化吸热，然后再进入压缩 机1中再一次进入循环。本发明由于外管4分为多段，而高温的换热介质分别与每一段进行 换热，进入外管4每一段的换热介质均是刚从压缩机1排出的高温气体，因此换热介质和内 管3中的水温差较大。而传统的换热方式，由于换热介质在外管4中流动的过程中伴随着热 量损失，因此温度越来越低，在外管4的尾段，换热介质和水的温差将大大减小。由于传热速 率=传热推动力(温度差)/传热热阻，温度差越高也就传热速率越快。所以本发明的换热方 式和传统的换热方式相比，更快更高效。所述外管4可以分为两段、三段、四段甚至更多，当 然外管4段数越多则换热速度越快，通常情况下分为三段就可以达到较好效果。
[0028] 更好的做法是，所述外管4中的换热介质流向与内管3中的水流向相反，也就是说 外管4的出口端为内管3的进口端。这样一来，就确保了在换热的过程中，换热介质与内管3 中的水始终保持在较稳定的温度差，从而进一步提高了本发明的稳定性。
[0029] 进一步的，所述内管3采用铝合金材料，所述铝合金材料按质量配比的元素百分比 数为：硅31:20%-22%;铜(：11:1-1.2%;镁1^ :1.2-1.6%;铬〇:0.1-0.12%;钪5。：0.1-0.2%;钛11 :0.1-0.12%;锶5『：0.15-0.25%;铌恥 ：0.05-0.08%，钡8&:0.15-0.35%，剩余 为错A1。
[0030] 具体以硅51:20%;铜〇1:1.2%;镁1^ :1.5%;铬〇:0.12%;钪5(3:0.2%;钛11 : 0.1 % ;锶Sr: 0.15 % ;铌Nb: 0.06 %，钡Ba: 0.2 %，余量铝A1为例，加工步骤包括：
[0031] (1)通过化学分析对原材料筛选，其中必须确保铝的纯度大于99.9%，硅、铜、镁的 纯度大于99.5%，然后对所有原材料进行烘干，烘干温度为100-105度，时间2 2小时。
[0032] (2)将所有的原材料装入中频真空感应炉，在装炉时将原材料压紧。
[0033] (3)检查设备，确保设备正常，如:水循环管路、电力系统和观察孔等。
[0034] (4)抽真空，至20Pa以下时送电启动。起始功率45KW;2-3分钟后调整至55KW;当合 金融化后，调整至80KW并保持8分钟后浇注。
[0035] (5)浇注完成后保持真空冷却到常温，然后取出本发明所述的铝合金材料。
[0036] 将本发明所述的铝合金材料进行物理分析，得出屈服强度及导热系数(导热度）。 然后与常用的导热性较好的铝合金材料及银、铜进行对比，对比结果通过下表列出：
[0037]
[0038] 根据上表所示的数据，按本方案配比而成的铝合金材料和常规的铝合金相比，不 仅导热性能更好，而且结构强度更佳。具体来说，由于内管3需要承压，而纯铝材料强度不 足，不能直接应用在内管3上。如1070铝和1050铝当中的铝含量都达到了99%以上，虽然其 导热性能都很好，但是其强度不足所以不能应用在承压管道上。内管3属于承压管道，需要 选用强度较大的材料制作，铜虽然强度和导热度均很好，但是其不仅价格昂贵，而且重量 大。在常规的理解中，铝合金的导热性能大大低于纯铝，且铝合金的导热性能与其中铝含量 呈正相关，而本方案中的铝合金铝含量只有70%左右，但是其导热性能却基本达到纯铝的 水平，且结构强度得到大大的改善。在不牺牲其导热性能的前提下，达到这样的强度大大的 超出了预料。
[0039] 更好的做法是所述外管4包括如图6所示由内至外依次设置的塑料防腐层11、不锈 钢管层12、泡沫保温层13。为了简化结构，同时更加便于控制