一种热泵热水器的制作方法

本发明涉及空气能热泵热水器领域，尤其涉及一种满足高低温工况运行的热泵热水器。

背景技术：

普通空气能热泵热水器一般运行的环境温度为-7～43℃，在气候寒冷地区，普通热泵热水器无法正常使用。即使现在出现了喷气增焓压缩机及增焓热泵系统，可以让设备能够在低温环境下运行(一般指环境温度在-15～-25℃),但由于其结构及控制复杂，故障率高，成本方面也增加不少，并且除霜问题依然存在，除霜能耗无法解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述技术存在的缺陷和不足，提出一种空气能热泵热水器，其系统配置简单，可靠性强，满足高低温工况下运行的空气能热泵热水器。

为解决上述技术问题，本发明提供的一个技术方案是：一种空气能热泵热水器由压缩机、水气换热器、防霜换热器、1#阀门、储液罐、2#阀门、旁通管、1-3#电磁阀、毛细管、节流装置、蒸发器、1#压力传感器、2#压力传感器、风扇、控制器组成。

其中，所述储液罐的容量约为系统低温工况(干球7℃，湿球6℃)下制冷剂充注量的3倍左右；

其中，所述1#阀门和2#阀门根据控制方式的不同，可以是泄压阀或者电磁阀，通过1#阀门和2#阀门来控制系统压力及排气温度。

其中，所述节流装置根据调节要求，可以是膨胀阀也可以是毛细管。

其中，所述3#电磁阀为常开型电磁阀，1#和2#电磁阀为常闭型电磁阀。

其中，所述蒸发器和防霜换热器紧贴着安装，防霜换热器位于迎风面，而蒸发器位于背风面，两者同处于一个风道中。

其中，所述在实验室模拟工况下，根据模拟环境温度为-25℃工况，预先在热泵系统内充入一定量的制冷剂，保证排气压力和吸气压力在一个合理的数值范围，例如排气1MPa～1.8MPa，吸气0.3Mpa～0.4Mpa，同时确保排气温度在合理的范围，例如60-90℃。

该空气能热泵热水器的工作原理为：在环境温度较高的情况下，例如10-20℃时，所述控制器根据检测到的排气压力和排气温度，将2#阀门关闭，1#阀门打开，原来并联通路只剩下旁通管流通制冷剂，由于压力的变化，制冷剂将不断往储液罐里面充灌，直到排气压力恢复到正常值为止，然后关掉1#阀门，这时多余的制冷剂将被密封在储液罐当中。当环境温度下降，排气压力及排气温度降到一定值的时候，2#阀门打开，原来密封在里面的制冷剂会进入系统中，补充由于环境温度下降，而引起的排气压力及排气温度下降，直到升到正常水平后，如果2#阀门打开后压力仍然恢复不到正常压力，此时先将1#和2#电磁阀打开，3#电磁阀关闭，通过毛细管节流降压后，使得节流装置前压力降低，从而迫使储液罐中的制冷剂继续补充入动态系统中，根据控制器中设置的时间，先打开3#电磁阀，然后关闭1#和2#电磁阀，待系统运行平衡后，检测排气压力及排气温度，如果还未达到正常的运行状态，则重复上述动作，直到排气压力及排气温度到达正常水平为止。如果在极端环境温度下，上述制冷剂补充还未能达到要求的情况下，此时将1#阀门打开，将整个储液罐并联入系统中运行，充分运用原来储液罐内的制冷剂。所述防霜换热器作为对制冷剂在水气换热器冷凝后的过冷，继续放出热量，并将热量传递给蒸发器，达到既能使得节流前的制冷剂得到更大过冷度，又能提高蒸发器的蒸发温度，提高蒸发器的换热效率的同时，避免在低温环境下蒸发器结霜的状况。

本发明的有益效果是，采用上述方案的优点在于：1、通过大容量的储液罐及配合其动作的电磁阀和毛细管，可以有效的地对热泵系统压力进行动态的调节，使得排气压力及排气温度始终处在最佳的工作参数，从而有效提高机组运行性能，并降低能耗，达到提高能效比的作用；2、采用防霜换热器，可以有效提高蒸发温度，提高换热效率，避免蒸发器结霜，降低由于机组除霜而额外增加的能耗及避免对水温产生负面的影响，同时对冷凝后的制冷剂进行进一步的冷却，使得过冷度增加，从而提高整体机组性能；3、本热泵系统配置简单，运行可靠，对比于增焓系统，可降低成本，提高可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种热泵热水器的示意图；

图2是本发明第二实施方式中一种热泵热水器的示意图；

图3是本发明第三实施方式中一种热泵热水器的示意图；

主要元件符号说明

1-压缩机；2-水气换热器；3-防霜换热器；4-3#电磁阀；5-旁通管；6-1#阀门；7-储液罐；8-2#阀门；9-1#电磁阀；10-毛细管；11-2#电磁阀；12-节流装置；13-蒸发器；14-1#压力传感器；15-2#压力传感器；16-风扇。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，一种空气能热泵热水器由压缩机1，水气换热器2，防霜换热器3，1#阀门6，储液罐7，2#阀门8，旁通管5，1#电磁阀9，2#电磁阀11，3#电磁阀4，毛细管10，节流装置12，蒸发器13，1#压力传感14，2#压力传感器15，风扇16，控制器组成。所述储液罐7的容量约为系统低温工况(干球7℃，湿球6℃)下制冷剂充注量的3倍左右；所述1#阀门6和2#阀门8根据控制方式的不同，可以是泄压阀或者电磁阀，通过1#阀门6和2#阀门8来控制系统压力及排气温度。所述节流装置12根据调节要求，可以是膨胀阀也可以是毛细管。所述3#电磁阀4为常开型电磁阀，1#电磁阀9和2#电磁阀11为常闭型电磁阀。所述蒸发器13和防霜换热器3紧贴着安装，其中防霜换热器3位于迎风面，而蒸发器13位于背风面，两者同处于一个风道中。

在实验室模拟工况下，根据模拟环境温度为-25℃工况，预先在热泵系统内充入一定量的制冷剂，保证排气压力和吸气压力在一个合理的数值范围，例如排气1MPa～1.5MPa，吸气0.3Mpa～0.4Mpa，同时确保排气温度在合理的范围，例如60-90℃。

当所述1#阀门6和2#阀门8为电磁阀时，该空气能热泵热水器的工作原理为：在环境温度较高的情况下，例如10-20℃时，所述控制器根据检测到的排气压力和排气温度，2#阀门8关闭，1#阀门6打开，原来并联通路只剩下旁通管5流通制冷剂，由于压力的变化，制冷剂将不断往储液罐7里面充灌，直到排气压力恢复到正常值为止，然后关掉1#阀门6，这时多余的制冷剂将被密封在储液罐当中。当环境温度下降，排气压力及排气温度降到一定值的时候，2#阀门8打开，原来密封在里面的制冷剂会进入系统中，补充由于环境温度下降，而引起的排气压力及排气温度下降，直到升到正常水平后，如果2#阀门8打开后压力仍然恢复不到正常压力，此时先将1#电磁阀9和2#电磁阀11打开，3#电磁阀4关闭，通过毛细管10节流降压后，使得节流装置12前压力降低，从而迫使储液罐7中的制冷剂继续补充入动态系统中，根据控制器中设置的时间，先打开3#电磁阀，然后关闭1#电磁阀9和2#电磁阀11，待系统运行平衡后，检测排气压力及排气温度，如果还未达到正常的运行状态，则重复上述动作，直到排气压力及排气温度到达正常水平为止。如果在极端环境温度下，上述制冷剂补充还未能达到要求的情况下，此时将1#阀门6打开，将整个储液罐7并联入系统中运行，充分运用原来储液罐7内的制冷剂。所述防霜换热器3作为对制冷剂在水气换热器2冷凝后的过冷，继续放出热量，并将热量传递给蒸发器13，达到既能使得节流前的制冷剂得到更大过冷度，又能提高蒸发器13的蒸发温度，提高蒸发器13的换热效率的同时，避免在低温环境下蒸发器13结霜的状况。

当所述1#阀门6和2#阀门8为卸压阀时，并且阀门的卸压压力值可调，该空气能热泵热水器的工作原理为：不管在何种环境温度下，只要所述两个卸压阀各自的前后压力差能达到其开启或者关闭的条件，该两个阀均做出相应的动作，使得系统中的制冷剂得到补充或者减少，通过这两个卸压阀的作用，使得系统压力得到动态的调节，并能确保系统压力实现动态平衡，从而保证系统始终处在最佳的运行工作状态。

请参阅图2，其与实施例1的区别在于，减少了1#电磁阀9，毛细管10、2#电磁阀11组成的节流管路，并且所述2#阀门8的出口直接与所述压缩机吸气管连接，这样做的好处在于，确保储液罐7更容易实现对系统制冷剂参与量的调节作用，因为2#阀门8前后始终保持着较大的压力差，使得制冷剂更容易保存或者释放出来。而不用额外增加实施例一中的专门节流管路，可以简化系统结构，更能提高可靠性。

请参阅图3，其与实施例2的区别在于，所述1#阀门6前端接在所述防霜换热器前水气换热器2后的管路中，这样做的好处在于，确保所述储液罐7更容易实现对系统制冷剂参与量的调节作用，因为同样能确保2#阀门8前后始终保持着较大的压力差，使得制冷剂更容易保存或者释放出来。同时同样能调节对防霜换热器3的换热效果，控制系统过冷度，并能调节到蒸发器13的蒸发温度，因此系统的调节范围更广，更能有效提高设备性能及运行的可靠性。

采用上述方案的优点在于：1、通过大容量的储液罐及配合其动作的电磁阀和毛细管，可以有效的地对热泵系统压力进行动态的调节，使得排气压力及排气温度始终处在最佳的工作参数，从而有效提高机组运行性能，并降低能耗，达到提高能效比的作用；2、采用防霜换热器，可以有效提高蒸发温度，提高换热效率，避免蒸发器结霜，降低由于机组除霜而额外增加的能耗及避免对水温产生负面的影响，同时对冷凝后的制冷剂进行进一步的冷却，使得过冷度增加，从而提高整体机组性能；3、本热泵系统配置简单，运行可靠，对比于增焓系统，可降低成本，提高可靠性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。