一种低温出水的二氧化碳热泵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热泵热水器领域，更具体的说，是涉及一种低温出水的二氧化碳热泵系统。
【背景技术】
[0002]CO2作为自然工质，具有优良的热物性及传输特性、ODP(消耗臭氧潜能值)=0、GWP(全球变暖潜能值)=1、无毒不可燃、价格便宜等优点被认为是最具发展潜力的绿色环保制冷剂。CO2制冷剂在蒸发器中吸收环境空气中的热量，通过热泵循环，将热量运送至热水器水箱中的水，用作沐浴和其他生活用水。
[0003]现有市场上销售的其它热水器存在一系列缺点。其中燃气热水器使用年限较短，用能效率不高，有燃气泄漏或一氧化碳中毒等危险。电热水器一直占据市场主流地位，但其直接电热一次能源利用率仅为30%左右机体体积较大，是应该更新换代的产品。而热泵热水器工作原理相对其他热水器产品更加节能，一次能源利用率可高达120%左右(热泵热水器的能效越为4)，具有良好的发展前景。
[0004]出于对卫生要求的考虑，国标GB/T 21362 - 2008和GB/T 23137 - 2008中规定出水温度为55°C。但从能效的角度出发，出水温度越高，热泵的效率越低。生活热水大多用于洗浴、洗衣物、洗餐具，以40°C左右为宜。因此，在解决卫生问题的前提下，将出口温度设定为45°C，是最好的选择。
[0005]我国大部分地域地表水质较硬，降低出水温度可大大缓解气体冷却器水系统中的结垢问题。随着出水温度的上升，碳酸钙在水中的溶解度逐渐降低，并且温度高于65°C后，其溶解度下降更为明显，因此，出水温度越高，水系统结垢的问题越严重，将出水温度定为45 °C左右，还可以缓解气冷器管道中的结垢问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种低温出水的二氧化碳热泵系统，该系统使用年限长，工作效率高，节能环保，减少结垢，并能解决老弱群体使用易烫伤及易滋生病菌等问题，
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种低温出水的二氧化碳热泵系统，包括安装有电加热器的水箱，电加热器由控制器控制，所述控制器设置在水箱上部，所述水箱还安装有由盘管组成的气体冷却器，气体冷却器内填充有二氧化碳工质，所述气体冷却器的一端依次连接有压缩机、蒸发器和膨胀阀，所述膨胀阀与气体冷却器的另一端连通。
[0009]所述水箱内水的流出方向与气体冷却器内二氧化碳工质循环流动方向相反。
[0010]所述气体冷却器的盘管呈螺旋形盘绕在水箱外壁上。
[0011]所述气体冷却器的盘管安装在水箱内部。
[0012]所述蒸发器为翅片管式换热器。
[0013]所述压缩机为低压缩比的转子式压缩机。
[0014]所述压缩机的压缩比为1.5-2.5。
[0015]所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
[0016]所述水箱还设置有发泡保温材料。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是:
[0018]1.本系统中，水箱内水的流出方向与气体冷却器内二氧化碳工质循环流动方向相反，减小了换热过程中能量的不可逆损失，并且降低了制冷剂放热过程的平均温度，提高了系统的热效率，并利于冷热水的分层。
[0019]2.本系统的出水温度定在45°C左右，压缩机压缩比为2左右，系统整体保持循环状态保证出水温度温差很小，整个系统的工作效率很高。
[0020]3.本系统的出水温度为保持在45°C左右，可以缓解整个系统管道中的结垢问题。
[0021]4.本系统的低出水温度，对于幼儿或老年人使用群体，可避免其对较高温度的热水不敏感而造成的高温烫伤问题。
[0022]5.热泵热水器的水箱长期在较低的温度下运行，也可能造成军团菌等病菌繁殖，本系统还设置有电加热器定期对水箱加热，用于杀灭细菌，并且只需所消耗少量的电能。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的结构示意图。
[0024]图2是本实用新型另一种实施例的结构示意图。
[0025]附图标记:1-蒸发器2-膨胀阀3-水箱4-压缩机5-气体冷却器6_电加热器7-控制器
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
[0027]如图1至图2所示，一种低温出水的二氧化碳热泵系统，包括安装有电加热器6的水箱3，电加热器6由设置在水箱3上部的控制器7控制，电加热器6在控制器7的作用下能实现定期加热，且加热时长可根据需求调节，通过定期将热水加热至55°C，可实现对水箱中滋生的细菌进行杀菌消毒作用。
[0028]水箱3还安装有由盘管组成的气体冷却器5，如图1的实施例中气体冷却器5的盘管呈螺旋形盘绕在水箱3的外壁上，而图2的另一个实施例中气体冷却器5的盘管则安装在水箱3的内部。气体冷却器5的内填充有二氧化碳工质。
[0029]如图1和图2所示，气体冷却器5的进入端连接有压缩机4，压缩机4与蒸发器I的出口相连接，蒸发器I的入口与膨胀阀2相连接，膨胀阀2最终与气体冷却器5的输出端相连通，它们之间均通过导管连接，二氧化碳工质在它们之间完成不断的循环利用。本实用新型的两个实施例中蒸发器I均为翅片管式换热器；压缩机4为低压缩比的转子式压缩机，压缩比为2左右；膨胀阀2为热力膨胀阀或电子膨胀阀，此外水箱3还设置有发泡保温材料，尽量减少水箱3中的能量损失。
[0030]其中需要保证的是水箱内水的流出方向与气体冷却器内二氧化碳工质循环流动方向相反，如图1和图2中水箱3的上部为热水出口，下部为冷水入口，二氧化碳工质则从气体冷却器5的上端流入，下端流出。
[0031]本实用新型中二氧化碳工质的具体流动状态如下:
[0032]二氧化碳工质在由气体冷却器5、压缩机4、蒸发器I和膨胀阀2组成的系统中循环，低温低压的气液两相二氧化碳工质在翅片管式蒸发器I中吸收空气中的热量，在蒸发器出口处变为过热的低压气态工质，然后进入低压缩比压缩机4压缩至高温高压的工质，然后经过外绕式气体冷却器5，加热将水箱3中入口的冷水加热至45°C的热水。高温高压工质冷却至高压过冷液，经过膨胀阀2节流降压后，变成低温低压的气液两相工质，进入蒸发器I，完成系统循环。
【主权项】
1.一种低温出水的二氧化碳热泵系统，包括安装有电加热器的水箱，电加热器由控制器控制，其特征在于，所述控制器设置在水箱上部，所述水箱还安装有由盘管组成的气体冷却器，气体冷却器内填充有二氧化碳工质，所述气体冷却器的一端依次连接有压缩机、蒸发器和膨胀阀，所述膨胀阀与气体冷却器的另一端连通。
2.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述水箱内水的流出方向与气体冷却器内二氧化碳工质循环流动方向相反。
3.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述气体冷却器的盘管呈螺旋形盘绕在水箱外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述气体冷却器的盘管安装在水箱内部。
5.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述蒸发器为翅片管式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述压缩机为低压缩比的转子式压缩机。
7.根据权利要求1或6所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述压缩机的压缩比为1.5 - 2.5。
8.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
9.根据权利要求1所述的一种低温出水的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述水箱还设置有发泡保温材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温出水的二氧化碳热泵系统，包括安装有电加热器的水箱，电加热器由控制器控制，所述控制器设置在水箱上部，所述水箱还安装有由盘管组成的气体冷却器，气体冷却器内填充有二氧化碳工质，所述气体冷却器的一端依次连接有压缩机、蒸发器和膨胀阀，所述膨胀阀与气体冷却器的另一端连通。本实用新型具有使用年限长，工作效率高，节能环保，减少结垢等优点，并能解决老弱群体使用易烫伤及易滋生病菌等问题。
【IPC分类】F24H4-04, F24H9-00
【公开号】CN204345913
【申请号】CN201420812513
【发明人】李敏霞, 马一太, 代宝民, 赵东鹏, 王派, 邵亚伟, 任佳政
【申请人】天津大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月18日