专利名称：一种多功能空气源热泵开水器的制作方法
一种多功能空气源热泵开水器技术领域
本发明涉及一种开水器，特别涉及一种多功能空气源热泵开水器。
背景技术：
中国是世界上人口最多的国家，日常饮水需求量非常巨大，随着人民生活水平的提高，对于卫生热水尤其是饮用热水的需求量显著增大。目前饮水设备主要有两种形式，一种为锅炉房供应饮用水，这种形式虽然直接利用一次能源，但是需要设置专门的锅炉房和专人看管，且每年要进行年审，废气和废渣的污染都比较严重，热效率比较低。第二种为电加热方式的电热开水器，虽然这种方式干净，并且快速、方便，使用灵活，但是电加热开水器运行时将电能转化为热能再用来加热冷水，过程中将高品位的电能转化为低品位的热能，导致其热效率比较低，且还存在加热功率大、电路负荷高等弊病。此外，由于人们习惯饮用温水，因此在得到开水后需要在空气中将开水进行自然冷却，这种方式极大地浪费了能源与时间。
上述问题均造成了能源的浪费，限制了开水器的运行节能性。在能源日益紧缺，国家倡导节能的今天，这种能源浪费问题不容小视，亟需妥善的解决。发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种结构简单合理、能源利用率高、电路负荷小的多功能空气源热泵开水器，利用热泵技术将电能作为驱动从低品位环境中取热对饮用水进行加热，有效降低了电能消耗；考虑人们饮水习惯设计温开水出口，拓展了开水器的使用功能，且回收了部分余热；装置中的蒸发器在夏季也可作为空调来提供冷量，进一步提高装置的节能性。
本发明的技术方案是这样实现的一种多功能空气源热泵开水器，包括空气源热泵装置和开水处理装置，二者通过冷凝器连接；所述的空气源热泵装置中的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀通过管道连接，构成蒸气压缩式热泵循环回路。
此外，所述开水处理装置由温水箱和开水箱组成，所述开水箱位于温水箱的上部， 在所述开水箱内设置加热水箱和保温水箱，所述的加热水箱位于保温水箱上部；开水箱的冷水入口通过管道与温水箱的冷水出口连接，保温水箱上的开水出口设置有开水水龙头， 保温水箱的温水出口通过换热器管与温水箱上设置的温水水龙头连接；加热水箱的开水出口通过电磁阀连接保温水箱的开水入口 ；在所述的保温水箱的排污口设置有排污阀；在所述的加热水箱的上部、保温水箱的上部分别设有排气孔。
在所述的加热水箱内设置有第一水位检测装置，用于检测加热水箱内的水位是否达到设定值，进而控制加热水箱的进水和排水。
在所述的保温水箱内设置有第二水位检测装置，用于检测保温水箱内的水位是否达到设定值，进而保温水箱的进水和排水。
在所述的加热水箱的侧壁上设置有第一感温探头，用于检测加热水箱内开水温度是否达到设定温度，进而控制第一电加热管的工作状态。
在所述的保温水箱的侧壁上设置有第二感温探头，用于检测保温水箱内开水温度是否达到设定温度，进而控制第二电加热管的工作状态。
在所述的加热水箱的侧壁上还设置有用于对加热水箱内的水进行加热的第一电加热管。
在所述的保温水箱的侧壁上还设置有用于对保温水箱内的水进行加热的第二电加热管。
所述的温水箱为承压水箱，保温水箱的开水支路进入温水箱内换热器管与待加热的自来水进行热交换，然后由温水水龙头流出。
采用多功能空气源热泵开水器对水进行加热的方法，过程如下空气源热泵装置中蒸发器从空气中吸收热量，蒸发器中的制冷剂吸收热量后经压缩机的作用变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器；自来水由进水电磁阀控制流入冷凝器内冷水管道，高温高压的制冷剂在冷凝器中对冷水管道内流通的自来水进行加热，自来水经过换热后被预热到一定温度后送入温水箱；温水箱被注满后通过自来水的压强将水压入开水箱上部的加热水箱，由第一电加热管将温水加热至沸腾温度后将加热水箱下的第一电磁阀打开，开水进入开水箱下部的保温水箱进行储存；保温水箱中装有第二水位检测装置，当检测到保温水箱内下水位未达到设定设定值时，打开进水电磁阀注入自来水，启动空气源热泵装置；加热水箱中装有第一水位检测装置，当检测到加热水箱内上水位达到设定值时，关闭进水电磁阀，停止进水，空气源热泵装置停止工作；启动第一电加热管，当加热水箱中第一感温探头检测到加热水箱中的温度达到设定值时，关闭第一电加热管，打开电磁阀，开水流入到保温水箱中；当第一水位检测装置检测到加热水箱内下水位达到设定值时，关闭电磁阀，第二水位检测装置继续工作，重复上述动作直至当检测开水箱下部的保温水箱内开水上水位达到设定值为止，此时加热水箱中第一电加热管停止工作；当保温水箱内的第二感温探头检测到保温水箱内开水温度低于设定温度下限时，启动第二电加热管对水加热，当第二感温探头检测到保温水箱内开水温度达到设定温度上限后第二加热管停止运行。
所述蒸发器为风冷蒸发器，放置于室内或放置于室外或在室内及室外分别放置， 然后将两个蒸发器并联连接；夏季时蒸发器吸收热量，可以作为空调提供冷量。
本发明的有益效果本发明没有普通锅炉热水器的废气、废渣污染，也要比传统电加热开水器耗电量小，自动化程度高，无需专人看管，具有结构简单合理，运行成本低，能源利用率高，电路负荷小等的优点，响应国家节能减排的号召。另外，本发明装置中的蒸发器在夏季也可作为空调提供冷量，进一步提高了装置的节能性。本发明适用于车站、酒店、学校等大中型的公共建筑场所，具有结构简单、环保安全、节能可靠等优点。
图I为本发明一种实施方式多功能空气源热泵开水器结构示意图；图2为本发明一种实施方式开水箱结构示意图；图中，I、蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、节流阀5、风机6、进水电磁阀7、温水箱8、加热水箱9、第一水位检测装置10、第一排气孔11、第一电加热管12、第一感温探头13、 电磁阀14、开水箱15、第二水位检测装置16、保温水箱17、第二电加热管18、开水水龙头19、第二排气孔20、换热器管21、温水水龙头22、排污阀23、第二感温探头24、开水处理装置25、空气源热泵装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
本发明的一种实施方式给出多功能空气源热泵开水器的结构示意图，如图I所示。包括空气源热泵装置25和开水处理装置24，二者通过冷凝器3连接。空气源热泵装置 25包括蒸发器I、压缩机2、冷凝器3、节流阀4和风机5，其中，蒸发器I连接压缩机2，压缩机2连接冷凝器3，冷凝器3连接节流阀4，节流阀4连接蒸发器1，上述的蒸发器I、压缩机2、冷凝器3和节流阀4通过管道连接，构成蒸气压缩式热泵循环回路。
空气源热泵装置25中的蒸发器I为风冷蒸发器，放置于室内或放置于室外或在室内及室外分别放置，然后将两个蒸发器并联连接；夏季时蒸发器吸收热量，作为空调提供冷量。
冷凝器3中设置流通制冷剂的制热管道和冷水管道。本实施方式中，冷凝器3为水冷式冷凝器，可采用套管式、板式等形式，具有对自来水进行预热的功能。
开水处理装置24由温水箱7和开水箱14组成，开水箱14位于温水箱7的上部， 如图I所示。在开水箱14内设置加热水箱8 (用于加热开水)和保温水箱16 (用于存储开水)，如图2所示。加热水箱8位于保温水箱16上部，加热水箱8的出口通过电磁阀13连接保温水箱16的入口。开水箱14的冷水入口位于加热水箱上部并通过管道与温水箱7的冷水出口连接，保温水箱16上的开水出口设置有开水水龙头18，保温水箱16的温水出口通过换热器管20与温水箱上设置的温水水龙头21连接；在保温水箱16的排污口设置有排污阀22 ;在加热水箱8的上部设有第一排气孔10、在保温水箱16的上部分别设有第二排气孔 19。
在加热水箱8内设置有第一水位检测装置9，用于检测加热水箱8内的上水位和下水位是否达到设定值，进而控制加热水箱8的进水和排水。
在保温水箱16内设置有第二水位检测装置15，用于检测保温水箱16内的上水位和下水位是否达到设定值，进而控制保温水箱16的进水和排水。
在加热水箱8的侧壁上设置有第一感温探头12，用于检测加热水箱8内开水温度是否达到设定温度，进而控制第一电加热管11的工作状态。
在保温水箱16的侧壁上设置有第二感温探头23，用于检测保温水箱16内开水温度是否达到设定温度，进而控制第二电加热管17的工作状态。
在加热水箱8的侧壁上还设置有用于对加热水箱8内的水进行加热的第一电加热管11。
在保温水箱16的侧壁上还设置有用于对保温水箱16内的水进行加热的第二电加热管17。
所述的温水箱7为承压水箱，保温水箱16的开水支路进入温水箱内换热器管20 与待加热的自来水进行热交换，然后由温水水龙头21流出。
实施例I :采用多功能空气源热泵开水器对水进行加热的方法，过程如下空气源热泵装置25中蒸发器I从室内、外空气中吸收热量，在夏季可以起到空调的作用。蒸发器I中的制冷剂吸收热量后经压缩机2的作用变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器3。自来水由进水电磁阀6控制流入冷凝器3内冷水管道，高温高压的制冷剂在冷凝器3中对冷水管道内流通的自来水进行加热，自来水经过换热后被预热到一定温度后送入温水箱7。温水箱7被注满后通过自来水的压强将水压入开水箱14上部的加热水箱8，由第一电加热管11将温水加热至沸腾温度后加热水箱8下电磁阀13打开，开水进入开水箱 14下部的保温水箱16进行储存。用户取水根据需求可以选择温水水龙头21和开水水龙头 18。其中开水水龙头18出水为直接从保温水箱16接出的开水；温水水龙头21出水为保温水箱16中的开水经过温水箱7内换热器管20与温水箱7内的温水换热降温后的温开水。 温水箱7的设置既实现热量回收利用，又满足人们使用要求。
保温水箱16中装有第二水位检测装置15，当检测到保温水箱16内下水位未达到设定设定值时，打开进水电磁阀6注入自来水，启动空气源热泵装置25。加热水箱8中装有第一水位检测装置9，当检测到加热水箱8内上水位达到设定值时，关闭进水电磁阀6停止进水，空气源热泵装置25停止工作，启动第一电加热管11。当加热水箱8中第一感温探头 12检测到加热水箱8中的温度达到设定值时，则关闭第一电加热管11，打开电磁阀13。当第一水位检测装置9检测到加热水箱8内下水位达到设定值时，关闭电磁阀13。第二水位检测装置15继续工作，重复上述动作直至当检测开水箱14下部的保温水箱16内开水上水位达到设定值为止，此时加热水箱8中第一电加热管11停止工作。保温水箱16中装有第二感温探头23，当检测到保温水箱16内开水温度低于设定温度下限时，启动第二加热管17 对水加热，当第二感温探头23检测到保温水箱16内开水温度达到设定温度上限后第二加热管17停止运行。
实施例2 当蒸发器I在冬季受到条件限制无法从外界吸收热量时，空气源热泵装置25停止运行，只有开水处理装置24对自来水进行电加热，即根据该多功能空气源热泵开水器中空气源热泵装置25的运行情况将装置分为夏季运行模式和冬季运行模式，夏季运行模式为所述完整的运行流程，即实施例I所述的空气源热泵装置25与开水处理装置24都工作，冬季运行模式即实施例2中空气源热泵装置25停止运行，只有开水处理装置24工作。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅有所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种多功能空气源热泵开水器，包括空气源热泵装置和开水处理装置，二者通过冷凝器连接，其特征在于所述开水处理装置由温水箱和开水箱组成，所述开水箱位于温水箱的上部，在所述开水箱内设置加热水箱和保温水箱，所述的加热水箱位于保温水箱上部；开水箱的冷水入口通过管道与温水箱的冷水出口连接，保温水箱上的开水出口设置有开水水龙头，保温水箱的温水出口通过换热器管与温水箱上设置的温水水龙头连接；加热水箱的开水出口通过电磁阀连接保温水箱的开水入口 ；在所述的保温水箱的排污口设置有排污阀；在所述的加热水箱的上部、保温水箱的上部分别设有排气孔。
2.根据权利要求I所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于在所述的加热水箱的上部设置有第一水位检测装置，用于检测加热水箱内的水位是否达到设定值，进而控制加热水箱的进水和排水。
3.根据权利要求I所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于在所述的保温水箱的上部设置有第二水位检测装置，用于检测保温水箱内的水位是否达到设定值，进而保温水箱的进水和排水。
4.根据权利要求I所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于在所述的加热水箱的侧壁上设置有第一感温探头，用于检测加热水箱内开水温度是否达到设定温度，进而控制电加热器的工作状态；在所述的保温水箱的侧壁上设置有第二感温探头，用于检测保温水箱内开水温度是否达到设定温度，进而控制电加热器的工作状态。
5.根据权利要求I所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于在所述的加热水箱的侧壁上还设置有用于对加热水箱内的水进行加热的第一电加热管；在所述的保温水箱的侧壁上还设置有用于对保温水箱内的水进行加热的第二电加热管。
6.根据权利要求I所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于所述的温水箱为承压水箱，保温水箱的开水支路进入温水箱内换热器管与待加热的自来水进行热交换，然后由温水水龙头流出。
7.采用多功能空气源热泵开水器对水进行加热的方法，其特征在于包括以下步骤空气源热泵装置中蒸发器从空气中吸收热量，蒸发器中的制冷剂吸收热量后经压缩机的作用变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器；自来水由进水电磁阀控制流入冷凝器内冷水管道，高温高压的制冷剂在冷凝器中对冷水管道内流通的自来水进行加热，自来水经过换热后被预热到一定温度后送入温水箱；温水箱被注满后通过自来水的压强将水压入开水箱上部的加热水箱，由第一电加热管将温水加热至沸腾温度后将加热水箱下的第一电磁阀打开，开水进入开水箱下部的保温水箱进行储存；保温水箱中装有第二水位检测装置，当检测到保温水箱内下水位未达到设定设定值时，打开进水电磁阀注入自来水，启动空气源热泵装置；加热水箱中装有第一水位检测装置，当检测到加热水箱内上水位达到设定值时，关闭进水电磁阀，停止进水，空气源热泵装置停止工作；启动第一电加热管，当加热水箱中第一感温探头检测到加热水箱中的温度达到设定值时，关闭第一电加热管，打开电磁阀；当第一水位检测装置检测到加热水箱内下水位达到设定值时，关闭电磁阀，第二水位检测装置继续工作，重复上述动作直至当检测开水箱下部的保温水箱内开水上水位达到设定值为止，此时加热水箱中第一电加热管停止工作；当保温水箱内的第二感温探头检测到保温水箱内开水温度低于设定温度下限时，启动第二电加热管对水加热，当第二感温探头检测到保温水箱内开水温度达到设定温度上限后第二加热管停止运行。
8.根据权利要求7所述的多功能空气源热泵开水器，其特征在于所述蒸发器为风冷蒸发器，放置于室内或放置于室外或在室内及室外分别放置，然后将两个蒸发器并联连接； 夏季时蒸发器吸收热量，作为空调提供冷量。
全文摘要
一种多功能空气源热泵开水器，涉及一种开水器。包括空气源热泵装置和开水处理装置，二者通过冷凝器连接；所述开水处理装置由温水箱和开水箱组成，所述开水箱位于温水箱的上部，在所述开水箱内设置加热水箱和保温水箱。本发明的目的是提供一种结构简单合理、能源利用率高、电路负荷小的多功能空气源热泵开水器，利用热泵技术将电能作为驱动从低品位环境中取热对饮用水进行加热，有效降低了电能消耗；考虑人们饮水习惯设计温开水出口，拓展了开水器的使用功能，且回收了部分余热；装置中的蒸发器在夏季也可作为空调来提供冷量，进一步提高了装置的节能性。
文档编号F24H9/18GK102937335SQ201210456909
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者韩宗伟, 丁慧婷, 赵晶, 刘志凯, 余江游 申请人:东北大学