专利名称：节能型热泵式热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气源热泵热水器，尤其涉及一种高效节能的家用小型热泵式热水器，属于能源类供热及空调技术领域。
背景技术：
随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，城乡居民生活热水的需求量越来越大，形成了一个量大面广的热水消费市场。常规的燃气热水器和电热水器均是以消耗大量优质能源为代价来生产低温热水，造成了能源的严重浪费，在使用中还存在“煤气中毒”、“触电”等安全隐患。近年来太阳能热水器因其节能、环保优势在我国得到了迅猛的发展，但普遍存在初投资过高、水资源浪费严重、管路腐蚀及影响建筑美观等诸多问题，尤其是在长江三角洲地区，每到冬季或“梅雨”季节，太阳能热水器几乎不能使用，只能完全依靠电能进行辅助加热。空气是一种广泛存在、平等给予和可自由利用的低品位能源，利用热泵循环提高其能源品位后用于加热生活热水，可极大地节约直接用于热水生产的电能和化石燃料，是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，极具实用价值。此外，空气源热泵热水器从根本上消除了电热水器漏电、干烧以及燃气热水器工作时产生有害气体等安全隐患，克服了太阳能热水器阴雨天不能工作等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等诸多优点，符合我国能源、社会、环境可持续发展的战略方针，是我国最具竞争力的新一代热水器产品之一。
但是，目前国内生产和销售的绝大多数空气源热泵热水器都是按冬季工况进行设计和加工的。这些热泵热水器在过渡季和夏季工况下运行时，制冷剂蒸发温度(压力)会随着室外空气温度的升高而升高，毛细管两端的压差随之减小，由于毛细管的长度固定，使得流入热泵蒸发器的制冷剂质量流量减少，压缩机吸气过热度增大，进而影响压缩机的容积效率和电机效率，甚至导致压缩机无法正常工作。由此可见，按冬季工况设计的毛细管长度并不能完全满足全年运行工况的需要，不仅使得空气源热泵热水器的全年平均供热性能系数难以提高，而且对压缩机的安全、稳定运行以及实际使用寿命产生不良影响。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种节能型热泵式热水器，解决热泵式热水器在全年运行中的容量调节问题，提高热泵系统的季节能效比(EER)和经济性能。
为了实现这样的目的，本实用新型对现有的热泵式热水器进行了改进，节流装置采用一种并联的双毛细管结构形式，用两根不同长度的毛细管来代替常规的热泵热水器中单一长度的毛细管，两根毛细管的长度分别按照冬季和夏季典型工况进行设计，在控制器的作用下通过一只“二位三通”制冷电磁阀加以切换。控制器具有两个温度传感器，可分别对风冷换热器的进风温度和储热水箱的热水温度进行实时监测，并根据获得的温度信号自动控制压缩机的启/停、制冷电磁阀的切换以及轴流风扇的风量调节。
本实用新型由压缩机、气液分离器、干燥过滤器、制冷电磁阀、毛细管、风冷换热器、温度传感器及控制器等部件组成。压缩机的排气口与冷凝盘管进口连接，冷凝盘管出口与干燥过滤器进口连接，干燥过滤器出口与制冷电磁阀的进口连接，制冷电磁阀的两个出口分别与两根长度不等的毛细管连接，两根毛细管的出口与蒸发盘管的进口连接，蒸发盘管的出口经气液分离器与压缩机的吸气口连接，从而形成制冷剂的闭合循环通路。蒸发盘管和轴流风扇组成风冷换热器，冷凝盘管直接放置在生活热水箱的内部，利用制冷剂的冷凝热来加热生活热水。控制器的输入端与热水温度传感器及进风温度传感器连接，输出端分别连接压缩机、制冷电磁阀及轴流风扇。
本实用新型的压缩机采用全封闭旋转式压缩机，在压缩机吸气侧设有气液分离器以防止压缩机产生湿压缩。节流装置采用两根并联的毛细管(长度不同)，可根据风冷换热器进风温度的不同，在控制器的作用下，通过一只“二位三通”制冷电磁阀进行自动切换。在毛细管的上游管路上设有干燥过滤器，以避免制冷剂中的水分或杂质造成管路的堵塞。风冷换热器由蒸发盘管和轴流风扇组成，蒸发盘管为翅片管式结构。控制器以热水温度传感器和进风温度传感器作为输入量，用于控制压缩机的自动启停、毛细管长度自动切换以及风冷换热器风量的自动调节。用户可通过控制器在30～60℃范围内任意设热水使用温度，为了防止压缩机的频繁启停，控制器将自动生成一个低于设定温度5℃的启机温度，当水箱内热水温度低于这一温度时，控制器自动启动压缩机，直至热水温度达到设定温度时，压缩机自动停机。当风冷换热器进风温度低于某一设定温度(如15℃)时，电磁阀在控制器的作用下，阀体进行自动切换，制冷剂通过较长的毛细管，而当进风温度低于这一温度时，电磁阀则失电复位，制冷剂通过短的毛细管，使制冷剂的循环流量与蒸发器吸热能力相匹配，保证了空气源热泵热水器在各种气候条件下都具有较好的能效比。
本实用新型采用双毛细管的节流装置，可根据风冷换热器入口的空气温度进行自动切换。本实用新型有效地解决了热泵热水器全年运行中的系统匹配及容量调节问题，改善了年度运行的热泵能效比和系统经济性能，具有高效节能、成本低廉、安全可靠、使用寿命长、操作简单等优点，具有良好的推广和应用前景。
图1为本实用新型的结构示意图。
图1中，干燥过滤器1、气液分离器2、制冷电磁阀3、蒸发盘管4、轴流风扇5、进风温度传感器6、外壳7、凝水盘8、毛细管9、压缩机10、热水温度传感器11、控制器12、冷凝盘管进口13、冷凝盘管出口14。
具体实施方式
为
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
附图1为本实用新型的整体结构示意图。
如图所示，本实用新型由干燥过滤器1、气液分离器2、制冷电磁阀3、蒸发盘管4、轴流风扇5、进风温度传感器6、外壳7、凝水盘8、毛细管9、压缩机10、热水温度传感器11组成。压缩机10的排气口与冷凝盘管进口13连接，冷凝盘管出口14与干燥过滤器1进口连接，干燥过滤器1的出口与制冷电磁阀3的进口连接，制冷电磁阀3的两个出口分别与两根长度不等的毛细管9连接，两根毛细管9的出口与蒸发盘管4的进口连接，蒸发盘管4的出口经气液分离器2与压缩机10的吸气口连接，从而形成制冷剂的闭合循环通路。凝水盘8设在蒸发盘管4下面，并通过底部一根凝水管将湿空气在蒸发盘管表面结露形成的凝水导出。蒸发盘管4和轴流风扇5组成风冷换热器。所有上述制冷部件中，除冷凝盘管外均被封装在一外壳7内，作为空气源热泵热水器的室外机。控制器12的输入端与热水温度传感器11及进风温度传感器6连接，分别测量风冷换热器的进风温度和储热水箱内的热水温度，输出端连接压缩机10、制冷电磁阀3及轴流风扇5，分别控制压缩机10的自动启/停、制冷电磁阀3的自动切换以及轴流风扇5的风量调节。
制冷剂的循环过程如下经毛细管9节流后的液体制冷剂流入蒸发盘管4中，在轴流风扇5的作用下与室外空气进行对流换热，吸收空气中的热量而蒸发，然后经气液分离器2流入压缩机10，被压缩后进入冷凝盘管，在此将冷凝热释放给储热水箱中的水，冷凝后的制冷剂液体经干燥过滤器1、电磁阀3、毛细管9重新流入蒸发盘管4中，由此完成一次循环。
权利要求1.一种节能型热泵式热水器，主要包括蒸发盘管(4)、压缩机(10)及节流装置，其特征在于节流装置采用并联的双毛细管结构形式，压缩机(10)的排气口与冷凝盘管进口(13)连接，冷凝盘管出口(14)与干燥过滤器(1)进口连接，干燥过滤器(1)的出口与制冷电磁阀(3)的进口连接，电磁阀(3)的两个出口分别与两根长度不等的毛细管(9)连接，两根并联毛细管(9)的出口与蒸发盘管(4)的进口连接，蒸发盘管(4)的出口经气液分离器(2)与压缩机(10)的吸气口连接，从而形成制冷剂的闭合循环通路；蒸发盘管(4)和轴流风扇(5)组成风冷换热器；控制器(12)的输入端与热水温度传感器(11)及进风温度传感器(6)连接，输出端分别连接压缩机(10)、制冷电磁阀(3)及轴流风扇(5)。
专利摘要一种节能型热泵式热水器，由压缩机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管、风冷换热器及控制器等部件组成。节流装置采用并联的双毛细管结构形式，两根毛细管的长度分别按冬季和夏季典型工况进行设计，在控制器的作用下通过一只“二位三通”制冷电磁阀加以切换。控制器具有两个温度传感器，可分别对风冷换热器的进风温度和储热水箱的热水温度进行实时监测，并根据获得的温度信号自动控制压缩机的启/停、制冷电磁阀的切换以及轴流风扇的风量调节。本实用新型具有高效节能、成本低廉、安全可靠、使用寿命长、操作简单等优点，有效地解决了热泵热水器全年运行中的系统匹配及容量调节问题，改善了年度运行的热泵能效比和系统经济性能，具有良好的推广和应用前景。
文档编号F24H4/04GK2733251SQ20042008125
公开日2005年10月12日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者吴静怡, 旷玉辉, 王如竹, 许煜雄, 孙云康 申请人:上海交通大学