温度调节装置和热水器的制作方法

本发明涉及冷媒循环设备领域，具体而言，涉及一种温度调节装置和热水器。

背景技术：

空气源热泵热水器以其节能、环保、安全等特性获得了广泛的推广和应用，但是由于常规空气源热泵热水器储水箱利用水的显热储热，储热密度较小，导致水箱体积较大，制约了其进一步的推广使用。

相变蓄能技术是利用相变材料在状态变化过程中吸收和释放热量达到能量供求在时间和空间上转移的目的。

将相变蓄能技术应用到空气源热泵热水器上，可以利用相变材料的潜热存储和释放热量，由于蓄热材料储热密度大，相变温度比较稳定，因此相变蓄热热水器具有蓄能密度大、体积较小、放热温度较为稳定的优点。

目前相变蓄热热水器常采用冷媒直接给蓄热材料充热、蓄热材料向自来水放热的方式，由于冷媒和水不能共用换热器管路，因此蓄能器中换热器一部分管路通道用于流通冷媒、另一部分管路通道用于流通待加热的水，因此充/放热过程中，冷媒/水换热器部分均不能与蓄热材料充分接触，导致充放热效率的降低，影响了系统能效的发挥；同时，换热器管路泄露容易导致制冷剂或者蓄热材料进入用户使用水侧，导致用水安全。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种温度调节装置和热水器，以改善现有技术中存在的蓄热部的换热效率低、制冷剂或蓄热材料泄露导致用水安全的问题。

根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种温度调节装置，温度调节装置包括：

冷媒回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器；

介质回路，包括与冷凝器或蒸发器换热的第一换热器、与第一换热器的出口连通的蓄能器和与蓄能器的出口连通的第二换热器；以及

第三换热器，配置成可与第二换热器换热，用于流通需加热或降温的流体。

可选地，第二换热器的进口可选择与第一换热器和蓄能器中的一个连通；和/或，第二换热器的进口可选择与第一换热器和蓄能器均连通。

可选地，介质回路包括：

第一支路，一端与第一换热器的出口连通，另一端与第二换热器的进口连通；

第二支路，一端与第一换热器的出口连通，另一端与第二换热器的进口连通，第二支路中设有蓄能器；以及

控制阀，用于控制第二换热器的进口与第一支路和/或蓄能器连通。

可选地，控制阀包括：

第一阀，设在第一支路中；以及

第二阀，设在与第二支路中。

可选地，温度调节装置还包括设在介质回路中的泵。

可选地，蓄能器包括：

第四换热器，包括与第一换热器连通的进口和与第二换热器连通的出口；以及

蓄能部，配置成可与第四换热器换热。

可选地，第四换热器包括翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器中的一种。

可选地，第四换热器包括z字型流路。

可选地，蓄能部包括相变蓄热材料。

根据本申请的另一方面，还提供了一种热水器，热水器包括：

上述的温度调节装置；以及

进水口，与第三换热器连通，用于向第三换热器提供待加热的水。

应用本申请的技术方案，蓄能器吸收热量和释放热量的过程均可通过与介质回路中的介质换热来完成，因此蓄热器内可仅设置一个换热器管路通道，充/放热时，热/冷水均流经此管路通道，有利于使该换热器与蓄热部充分接触，从而改善了现有技术中存在的蓄热器内的换热器不能与蓄热部充分换热的问题；通过设置多个换热器，可以使冷媒回路、介质回路、用户用水相互隔开，有效防止换热器管路泄露导致制冷剂、蓄热材料进入用户用水侧的用水安全问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出了本发明的第一实施例的温度调节装置的原理示意图；以及

图2示出了本发明的第二实施例的温度调节装置的原理示意图。

图中：

1、压缩机；2、冷凝器；3、节流部件；4、蒸发器；5、第一换热器；6、泵；7、第二换热器；8、第三换热器；9、蓄能器；10、第四换热器；11、管路；12、第一支路；13、第一阀；14、第二阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1示出了本实施例的温度调节装置的原理示意图。如图1所示，本实施例的温度调节装置包括冷媒回路，冷媒回路包括依次连通的压缩机1、冷凝器2、节流部件3和蒸发器4。

经压缩机1压缩后的冷媒在冷凝器2内冷凝放热，冷凝后的冷媒经节流部件3节流降压后进入到蒸发器4内，冷媒在蒸发器4内蒸发吸热后经压缩机1的吸气口返回至压缩机1内再次压缩。

温度调节装置还包括介质回路，介质回路包括与冷凝器2换热的第一换热器5、与第一换热器5的出口连通的蓄能器9和与蓄能器9的出口连通的第二换热器7。

温度调节装置还包括配置成可与第二换热器7换热的第三换热器8，第三换热器8用于流通被加热的流体。可选地，被加热的流体可以为水。

在一些实施例中，第一换热器5配置成与蒸发器4换热器，第二换热器7用于为第三换热器8中流通的流体降温。

在一些实施例中，冷媒回路还包括换向阀，换向阀包括与压缩机1的排气口连通的进口、与压缩机1的吸气口连通的出口、与冷凝器2连通的第一工作口和与蒸发器4连通的第二工作口。换向阀具有第一状态和第二状态，在第一状态时，换向阀的进口和第一工作口导通，换向阀的出口与第二工作口导通。在第二工作状态时，换向阀的进口与第二工作口导通，换向阀的第一工作口与出口导通。在换向阀处于第二状态时，冷凝器2用作蒸发器，蒸发器4用作冷凝器。第二换热器7为第三换热器8中的流体降温。

蓄能器9包括壳体、设在壳体内的第四换热器10和设在壳体内并与第四换热器10换热的蓄能部。蓄能部包括填充在壳体内的蓄热材料。可选地，蓄热材料为相变蓄热材料。

第四换热器10的进口与第一换热器5的出口连通，第四换热器10的出口与第二换热器7的进口连通。第二换热器7的出口与第一换热器5的进口连通。

介质回路中还设置有泵6，泵6用于驱动介质回路中的介质在介质回路中循环流动。

温度调节装置具有第一工作状态和第二工作状态。温度调节装置处于第一工作状态时，用于向第三换热器8输送需加热的流体的管路11被截断。介质回路中的介质在第一换热器5内与冷凝器2换热后流向蓄能器9的第四换热器10，并在第四换热器10内与蓄能部换热，蓄能部在与第四换热器10换热的过程中积蓄能量。与蓄热部换热后的介质经第二换热器7回到第一换热器5中再次与冷凝器2换热。

温度调节装置处于第二工作状态时，管路11向第三换热器8输送需加热的流体，第四换热器10中的介质与积蓄了热量的蓄热部换热后流向第二换热器7，并在第二换热器7中与第三换热器8中的流体换热，与第三换热器8中的流体换热后的介质经第一换热器5回到第四换热器10，并在第四换热器10中再次与蓄能部换热。

可选地，介质回路中的介质和被加热的流体相同。可选地，介质回路中的介质和被加热的流体均为水。

可选地，蓄能器9中的第四换热器10包括翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器中的一种。

可选地，蓄能器9中的第四换热器包括“z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响。

根据本发明的另一方面，还提供了一种热水器，热水器包括上述的温度调节装置和进水口，进水口与温度调节装置的第三换热器8连通。

本实施例的热水器具有蓄热工况和放热工况，热水器处于蓄热工况时，通过冷媒把空气中的热量转移到冷凝器2中，并通过介质回路中的循环介质进一步把热量转移到蓄能器9中的蓄热部中存储起来。热水器处于放热工况时，通过介质回路中的换热介质把蓄热部中的热量转移到第二换热器7中，以对用户水进行加热。

由于冷媒回路、介质回路和用户用水系统是相互隔开的，因此可以有效防止冷媒泄露、蓄热材料腐蚀泄露污染用户水系统导致的用水安全问题。蓄能器9只有一个进管和一个出管，充热过程和放热过程共用一套管路系统，可以充分利用换热器的换热面积，提高充放热过程的换热效率，提高系统能效。

蓄能器的第四换热器10可以采用翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器及其他形式换热器，管内走水，管外侧封装着相变温度范围为40-60℃的相变材料或者复合相变材料。

本发明中蓄能器的换热器管路采用“z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响，提高传热效率。

为了进一步说明本发明，下面结合附图1作详细说明。

热水器蓄热运行时，从压缩机1排出的冷媒气体进入冷凝器2，并在冷凝器2中加热介质回路中的介质，冷媒在冷凝器2中冷凝后进入节流装置3，经过节流装置3节流降压后进入蒸发器4，冷媒在蒸发器4中蒸发并吸收空气中的热量，蒸发吸收后的冷媒从压缩机1吸气口进入压缩机气缸，完成冷媒系统循环。

在第一换热器5中被冷凝器2加热的循环介质在泵6的驱动下进入蓄能器9中的第四热交换器10，以加热封装在第四换热器10外侧的蓄热材料。加热蓄热材料后的循环介质经过非工作状态的第二换热器7重新进入第一换热器5中被加热，从而完成介质回路的一次充热过程。经过多次循环充热后，蓄能器9中的蓄热材料完成相变过程，温度上升至设定值，完成整个蓄热过程。

系统放热运行时，冷媒回路停止工作。介质回路中的介质在泵6的驱动下进入蓄能器9中的第四换热器10中，并在第四换热器10中吸收封装在第四换热器10外侧的蓄热材料中的热量，被蓄热材料加热后的介质进入到第二换热器7中，并在第二换热器7中加热用户端来水供用户使用，之后被冷却的循环水经过非工作状态的第一换热器5，重新进入泵9，完成一次放热过程。经过多次放热后，蓄能器5中的蓄热材料7完成相变过程，温度下降至设定值，完成整个放热过程。

1、通过空气源热泵吸收空气中的热量并存储到蓄热材料中，利用蓄热材料潜热大的特点，进行高密度储热，蓄热箱体积更小、热损更少。

2、相变蓄热热水器的冷媒系统和水系统相互隔开，可以有效防止冷媒泄露污染水系统。

3、蓄能器只有一个进管和一个出管，充热过程和放热过程共用一套管路系统，可以充分利用换热器的换热面积，提高充放热过程的换热效率，提高系统能效。

4、蓄能器中换热器可以采用翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器及其他形式换热器。

5、蓄能器中第二换热器10的管路采用“z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响。

6、蓄能器中充放热的水流向采用逆流方式，有利于减小换热温差，提高传热效率。

实施例二

图2示出了本实施例的温度调节装置的原理示意图。如图2所示，本实施例与实施一的不同在于：

介质回路包括第一支路12和第二支路，其中蓄能器9设在第二支路中。第一、第二支路的的进口端均与第一换热器5的出口连通，第一、第二支路的出口端均与第二换热器7的进口连通。

介质回路还包括用于控制第二换热器7的进口与第一支路12和/或蓄能器9连通。

控制阀包设在第一支路12中的第一阀13和设在第二支路中的第二阀。

综上，本实施例中的第二换热器7的进口可选择与第一换热器5和蓄能器9中的一个连通。

在第一阀13打开，且第二阀14关闭时，与冷凝器2换热后的介质直接流向第二换热器7中，并在第二换热器7中加热用户用水。

在一些实施例中，第一阀13和第二阀14可同时打开，被冷凝器2加热后介质的一部分经第一支路12流向第二换热器7，另一部分经第二支路流向第二换热器7。经第二支路流向第二换热器7的介质可被蓄热部再次加热，有利于提供用户用水的温度。

当蓄能器9中的蓄能部将热量全部释放后，若用户仍有用热水的需求，可打开第一阀13且关闭第二阀14，介质回路中的介质可在泵6的驱动下在介质回路中流道，介质在第一换热器5内冷凝器加热后直接流向第二换热器7加热用户用水。

综上所示，本实施例中的热水器具有以下优点：

1、通过空气源热泵吸收空气中的热量并存储到蓄热材料中，利用蓄热材料潜热大的特点，进行高密度储热，蓄热箱体积更小、热损更少。

2、相变蓄热热水器的冷媒系统和水系统相互隔开，可以有效防止冷媒泄露污染水系统。

3、蓄能器只有一个进管和一个出管，充热过程和放热过程共用一套管路系统，可以充分利用换热器的换热面积，提高充放热过程的换热效率，提高系统能效。

4、可以旁通掉蓄能器，实现空气源热泵直接对冷水加热供用户使用。

5、蓄能器中换热器可以采用翅片管换热器、螺旋盘管换热器、蛇形管换热器及其他形式换热器。

6、蓄能器中第二换热器10的管路采用“z”字型流路，可以有效减小充放热过程中复热的影响。

7、蓄能器中充放热的水流向采用逆流方式，有利于减小换热温差，提高传热效率。

以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。