一种空气源热泵热水器的制作方法

本实用新型涉及热泵系统技术领域，尤其涉及一种空气源热泵热水器。

背景技术：

热泵热水器，尤其是空气源热泵热水器在运行过程中，如果室外环境温度大于0℃，开机不久，整个换热器的散热表面就会出现凝露并凝结成薄霜，随着运行时间越来越长，霜越结越厚，导致室内机制热效果变差。如果室外环境温度更低，则整个空气源热泵热水器的机组盘管上都会出现结霜，对整个热泵机组的正常供热及其不利，也进一步制约了空气源热泵热水器在北方地区的使用。

国标中规定空气源热泵热水器应具备自动除霜功能。现有技术中实现自动除霜的技术主要有三种，包括四通阀反向除霜，热气旁通除霜和电加热除霜。其中四通阀反向除霜的除霜效果最好，应用也最广泛。但是，采用此种方式，除霜时空气源热泵的压缩机停止供热，反向制冷循环开始工作，系统供热量明显受到影响。经试验，除霜时所造成的热损失达到总能耗的10%至20%。如果除霜周期的设置不合理，很有可能造成用户使用过程中出水口送出水温较低，严重影响用户体验。

综上所述，现有技术中的空气源热泵热水器存在除霜过程中能耗损失严重，用户体验差的缺点。

技术实现要素：

本实用新型旨在设计一种空气源热泵热水器，解决现有技术除霜过程中能耗损失严重、用户体验差的缺点。

本实用新型提供一种空气源热泵热水器，包括热泵压缩机、冷凝器、蒸发器、节流部件和四通阀，所述热泵压缩机、冷凝器、蒸发器、节流部件和四通阀连通形成工质循环；还包括储水箱和供水回路，所述供水回路设置在冷凝器和储水箱之间；所述供水回路包括多条支路，所述支路中的一条或多条连通储水箱。

进一步的，所述供水回路包括第一支路和第二支路；所述第一支路的出水口连接所述储水箱的上部，所述第二支路的出水口连接所述储水箱的下部。

进一步的，所述执行元件设置在所述供水回路上以调节所述第一支路和/或第二支路中的供水量。

更进一步的，所述执行元件包括第一执行元件和第二执行元件；所述第一执行元件设置在所述第一支路上，所述第二执行元件设置在所述第二支路上。

优选的，所述执行元件为电磁阀。

进一步的，所述电磁阀包括线圈和阀芯，所述电磁阀垂直安装在第一支路或第二支路的水平管段上且所述线圈向上。

进一步的，还包括微控制芯片，所述微控制芯片接收除霜周期信号，生成并输出电信号至第一执行元件并驱动第一执行元件动作。

优选的，所述冷凝器包括内管和外管；所述供水回路连通所述内管。

进一步的，所述热泵压缩机、外管、蒸发器、节流部件和四通阀连通形成工质循环；所述工质循环中工质的流动方向和内管中水流的流动方向相反。

优选的，所述储水箱为承压式储水箱。

采用本实用新型上述两个实施例中所公开的空气源热泵热水器，通过对供水回路的改进，使得供水回路具有多个支路，多个支路和储水箱之间的连接处可以分布在储水箱的上侧和下侧，当空气源热泵热水器工作在除霜模式时，多个支路可以独立工作，使得储水箱出水口的水温不受除霜模式的影响，保证除霜效果的同时，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提出的空气源热泵热水器第一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所提出的空气源热泵热水器第二种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示为本实用新型所公开的热泵热水器第一种实施例的结构示意图。如图所示，在本实施例中热泵系统主要包括热泵压缩机1、冷凝器2、蒸发器3、节流部件4、储水箱6和四通阀7，热泵压缩机1、冷凝器2、蒸发器3、节流部件4和四通阀7连通形成工质循环10。循环管路中可选用的循环工质可以是由C、H、F、Cl等组成的饱和烷烃的衍生物、碳氢化合物、饱和烷类的氟化物、天然工质、混合工质的其中一种，具体可以根据工质的热力学性能、物理化学性能、传热性能及安全性能等因素和实际使用环境、需求的配合关系进行选取。本实施例所提供的热泵热水器，在正常运行时，热泵压缩机1推动工质在各部件中循环流动，工质在蒸发器3中发生蒸发相变，吸收低温热源的热能；在热泵压缩机1中由低温低压变为高温高压，并吸收热泵压缩机1的驱动能，最后在冷凝器2中发生冷凝相变放热，把蒸发、压缩过程中获得的能量供给用户，也就是储水箱6中的水。在工质循环10上还设置有防止热泵压缩机1发生液击的气液分离器8，以及防止机组压力过高出现安全事故或热泵压缩机1吸气压力过低损坏热泵压缩机1的高压控制器91和低压控制器92。工质循环10中的节流部件4优选为电子膨胀阀。

除霜运行时，利用热泵双向热交换的特性，通过四通阀7换向改变工质的流向，将制热过程转换为制冷过程，以融化换热器表面出现的凝霜。与现有技术完全不同，为了避免系统换热方式改变降低用户的体验，在本实施例中，在冷凝器2和储水箱6之间还设置有供水回路20。供水回路20的一部分与冷凝器2进行热交换，将通过供水回路20送入热泵系统的自来水加热到满足使用需求的温度，另一部分分为第一支路21和第二支路22分别连接储水箱6。这样，可以通过第一支路21和第二支路22调节供水回路20和储水箱6之间热水进入储水箱6的入口位置。当热泵系统进入除霜模式运行时，将靠近取水口61的一路支路截断，则可以避免水温较低的水流和取水口61处的热水混合，降低取水水温，影响用户的使用体验。实际上，支路的数量不仅可以设置两条，还可以将支路设置成多条。这样当热泵系统进入除霜模式运行时，即可以通过其中的部分支路排出水温较低的水，一方面不影响取水口的水温，另一方面使得储水箱6中的水均匀混合，水温不会出现大幅度的波动。

以设置两条支路为例，为了保证取水口的水温稳定，第一支路21的出水口连接所述储水箱6的上部，第二支路22的出水口连接储水箱6的下部。由于水根据水温自然分层的现象，当热泵系统正常制热运行时，储水箱6中上侧的水温较高，下侧的水温较低。当热泵系统除霜运行时，截断位于上侧的第一支路21或减小第一支路21中的水流量，同时保持位于下侧的第二支路22导通，这样，除霜运行时产生的水温较低的水大部分或全部从储水箱下部进入储水箱6中，除霜结束后进一步恢复整体加热，用户的取水水温不受影响。

第一支路21和第二支路22的水量调节、导通和截断通过执行元件实现。具体来说，如图1所示，执行元件包括第一执行元件51和第二执行元件52。其中第一执行元件51设置在第一支路21上，第二执行元件52设置在第二支路22上。第一执行元件51和第二执行元件52优选为电磁阀。具体来说，电磁阀包括线圈和阀芯，考虑到电磁阀需要在整个制热过程中多次启停，电磁阀分别垂直安装在第一支路21和第二支路22的一段水平管段上且线圈向上设置，以保证电磁阀的使用效果，保证水流方向满足电磁阀的要求。采用电磁阀的执行元件的动作通过电信号控制。执行元件还可以选择其它通过电信号控制的开关元件，比如温控开关或者压控开关等，在此不做进一步限定。

根据国标的要求，空气源热泵热水器在系统的控制模块中设置有自动除霜的程序。因此，控制执行元件动作的电信号可以通过时钟电路或者对应的检测电路输出，即除霜周期信号。在本实施例中，热泵热水器的微控制芯片接收除霜周期信号生成并输出电信号至第一执行元件51并驱动第一执行元件51动作，微控制芯片可以是单独设置的单片机或其它具有同样功能的芯片或者集成电路，也可以优选集成在热泵热水器系统的控制模块中。具体来说，当热泵热水器正常运行时，控制模块生成并输出电信号至第一执行元件51和第二执行元件52，并驱动第一执行元件51和第二执行元件52动作，即通过电磁阀线圈通电后的磁力带动阀芯动作，保持第一执行元件51和第二执行元件52处于打开状态，储水箱6中充满热水。当微控制芯片接收到除霜周期信号后，生成并输出电信号至第一执行元件51，并驱动第一执行元件51动作，降低第一支路21中的水流量，优选直接截断第一支路21。这样，储水箱6中通入的反向制冷循环产生的冷水的水量降低，或者彻底没有反向制冷循环产生的冷水进入储水箱6，从而克服了对出水口水温的影响。当除霜过程结束后，微控制芯片再次接收到除霜周期信号，生成并输出电信号至第一执行元件51，并驱动第一执行元件51再次动作，恢复正常的制热模式。

参见图2所示为本实用新型所提出的空气源热泵热水器第二实施例的结构示意图。在本实施例中，采用一个执行元件实现对第一支路21和第二支路22水流流量、截断和导通，即在第一支路21和第二支路22的连通处设置一个电磁三通阀5。具体来说，当热泵热水器正常运行时，控制模块生成并输出电信号至电磁三通阀5，电磁三通阀5线圈通电后带动阀芯动作，保持第一支路21和第二支路22导通。当微控制芯片接收到除霜周期信号后，生成并输出电信号至电磁三通阀5，电磁三通阀5动作截断或调整第一支路21中的水流量，避免除霜过程中生成的水温较低的水流入储水箱6。除霜过程结束后，电磁三通阀5再次动作，第一支路21中恢复正常供水水量。

在上述的两个实施例中，控制模块或者微控制芯片生成除霜周期信号并设置除霜时间的方法均为现有技术中公开的方法，比如设定运行时间并通过延时电路输出电平信号等方式，不是本实用新型的保护重点，在此不再赘述。上述两个实施例的空气源热泵热水器中，冷凝器2包括同心套装而成的内管和外管。工质在管间的环形空间里流动，使得外管成为工质循环的一部分。供水回路20连通冷凝器2的内管，储水箱6进水口中进入的温度较低的自来水经过储水箱6自储水箱6的下端流入并从供水回路20通过设置在供水回路20上的直流变频泵8泵送流入冷凝器2的内管，热交换后自内管流出，再通过第一支路21或/和第二支路22流入储水箱6。工质在外管中的流动方向和工质在内管中的流动方向相反。外管优选采用无缝钢管或铜管，内管采用铜管。为了增大换热面积，内管可以呈螺旋形，以加大水在流动时的扰动，提高传热系数。在本实用新型所公开的两个实施例中，储水箱6采用承压水箱。

采用本实用新型上述两个实施例中所公开的空气源热泵热水器，通过对供水回路的改进，使得供水回路具有多个支路，多个支路和储水箱之间的连接处可以分布在储水箱的上侧和下侧，当空气源热泵热水器工作在除霜模式时，多个支路可以独立工作，使得储水箱出水口的水温不受除霜模式的影响，保证除霜效果的同时，提高用户体验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。