一种低温热泵热水器的制作方法

本实用新型涉及热水器领域，具体地说，涉及一种低温热泵热水器。

背景技术：

现有的常规热泵热水机，在遇到低温状况时，系统的蒸发温度降低，即低压压力降低，导致压缩机的压缩比超过可靠范围，很容易造成压缩机等重要部件的损坏，为保证机组的可靠性，一般会选择不启动，或者仅将冷水加热到较低温度(即在压缩机的运行范围的边缘处)，继而由电辅热来代替其运行。

相比常规热泵热水器，低温型热泵则可以提升低温下的制热量及制热效率，并且可以保证系统的稳定可靠性，常见的低温型热泵采用的压缩机有两大类：喷气增焓形式、喷液冷却形式，而喷气增焓压缩机所组成的热泵系统能效比优于由喷液冷却压缩机组成的热泵系统，故喷气增焓热泵系统推广程度高于喷液冷却式。

在喷气增焓系统中，冷凝过后的液体会经过经济器吸热蒸发为气体，然后将这部分气体喷入压缩机的中压腔，提高这部分冷媒的焓值，增加回气量，减小压缩比，提高系统的可靠性，增加系统在低环境温度状态下的制热量及能效比。其中，经济器作为冷媒与冷媒换热的热交换器，常见的选用类型为板式换热器或者闪蒸器。

板式换热器虽然换热效果良好，但是其价格偏高(以15kW采暖机来讲，其采用的板式换热器价格一般会达到300元以上)，产品成本不占优势，而且体积较大，占空间较多，不便于安置；闪蒸器则由于其喷气/喷液量不好控制。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种的低温热泵热水器，采用过冷管结构作为经济器，代替传统的板式换热器或闪蒸器，以达到降低热水器成本和减少热水器机组占地空间的目的。

为实现上述目的，具体采用如下技术方案：

一种低温热泵热水器，包括主回路与喷气增焓回路，所述主回路包括压缩机5、四通阀1、冷凝器2、过冷管3和蒸发器4，所述过冷管3包括内外套设的主管31和副管32，所述主回路通过冷媒管道依次与副管32和压缩机5的补气口51相连形成喷气增焓回路。

本实用新型的进一步方案是：所述主管31与主回路相连形成第一通道；所述主管31和套设于主管31外侧的副管32间形成与第一通道相隔离的第二通道。

本实用新型的进一步方案是：所述主管31的两端分别为主进口301与主出口302；所述副管32靠近径向的两端分别设有副进口303与副出口304。

过冷管3的主管31与主回路连接形成第一通道，其主进口301与冷凝器2的冷凝出口21相连，主出口302与蒸发器4相连接，而副管32与主管31间的空间，即第二通道则是喷气增焓回路的一部分。

本实用新型的进一步方案是：所述第二通道与第一通道前或与第一通道后相连。

本实用新型的进一步方案是：所述过冷管3的副进口303与过冷管3的主出口302或与冷凝器2的冷媒出口21相连，并经副出口304与压缩机5的补气口51相连。

本实用新型的进一步方案是：所述主出口302与副进口303之间或冷媒出口21与副进口303之间依次设有第一电磁阀10和第一节流装置7，所述第一节流装置7为热力膨胀阀或电子膨胀阀。

上述方案中，主回路的冷媒有两种进入喷气增焓回路的方式，一种是从冷凝器2的冷媒出口21分流至副管31的副进口303，在冷凝器2足够大且冷媒与水箱充分换热的条件下，分流入副管31的冷媒为液态，可以通过第一电磁阀10和第一节流装置7进行控制；另一种是从主管31的主出口302分流至副管31的副进口303，在冷凝器2选型偏小并且换热不充分的情况下，冷凝不充分，使得流出冷凝器2的冷媒为气液混合物，导致第一节流装置7的调节难度增大，喷气量不稳定导致补气不足，影响压缩机的工作，因此将主回路冷媒的分流放在过冷管3的主管31之后。

本实用新型的进一步方案是：所述主出口302与蒸发器4之间设有第三节流装置9，所述第三节流装置9为热力膨胀阀或电子膨胀阀。

本实用新型的进一步方案是：所述主出口302与补气口51之间依次设有第二电磁阀11和第二节流装置8。

本实用新型的进一步方案是：所述第二节流装置8为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀中的一种。

本实用新型的进一步方案是：所述主管31的径向截面积与副管32的径向截面积之比为3:4，单位时间内主管31的冷媒通量大于副管32的冷媒通量，其通量比例不小于3:1。

本实用新型的进一步方案是：所述主管31的管壁沿轴向等距设有环状凸起，也可采用螺纹凸起结构或麻花状结构，增加主管31与副管32间的换热面积。

本实用新型的进一步方案是：所述蒸发器4与压缩机5间设有气液分离器6，防止由于蒸发不充分导致部分液态冷媒回流至压缩机5。

本实用新型的有益效果为：

1.使用过冷管结构作为低温热泵热水器经济器，代替了传统的板式换热器和闪蒸器，节省了成本；

2.使用过冷管结构作为低温热泵热水器的经济器，其占用空间远小于传统的板式换热器，减少了低温热泵热水器机组的空间占用；

附图说明

图1为本实用新型所用过冷管的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1所提供的低温热泵热水器的连接关系示意图。

图3为本实用新型实施例2所提供的低温热泵热水器的连接关系示意图。

图中主要部件如下所示：

1—四通阀，2—冷凝器，21—冷媒出口，3—过冷管，31—主管，32—副管，301—主进口，302—主出口，303—副进口，304—副出口，4—蒸发器，5—压缩机，51—补气口，6—气液分离器，7—第一节流装置，8—第二节流装置，9—第三节流装置，10—第一电磁阀，11—第二电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述。

实施例1

如图2所示，一种低温热泵热水器，包括主回路与喷气增焓回路，所述主回路中的冷媒依次经过压缩机5出口、四通阀1、冷凝器2、过冷管3、蒸发器4、四通阀1后回到压缩机5的进口。

如图1和图2所示，本实施例中所述过冷管3包括与主回路相连接的主管31和密封套设于主管31外侧的副管32，所述主管31的两端分别为主进口301与主出口302，所述副管32靠近径向的两端分别设有副进口303与副出口304；过冷管的主管31与主回路连接，其主进口301与冷凝器2的冷凝出口21相连，主出口302与蒸发器4相连接，而副管32则是喷气增焓回路的一部分。

如图2所示，本实施例中所述过冷管3的副进口303与过冷管3的主出口302相连接，并经副出口304与压缩机5的补气口51相连形成喷气增焓回路；在冷凝器2选型偏小并且换热不充分的情况下，冷凝不充分，使得流出冷凝器2的冷媒为气液混合物，导致第一节流装置7的调节难度增大，喷气量不稳定导致补气不足，影响压缩机的工作，因此将主回路冷媒的分流放在过冷管3的主管31之后。

本实施例中，所述主出口302与副进口303之间依次设有第一电磁阀10和第一节流装置7，所述第一节流装置7优选为电子膨胀阀，能够通过制冷剂流量的调节保证制冷剂气体具有一定的过热度，当然也可以选择热力膨胀阀代替。

本实施例中，所述主出口302与蒸发器4之间设有第三节流装置9，所述第三节流装置9优选为电子膨胀阀，能够通过制冷剂流量的调节保证制冷剂气体具有一定的过热度，当然也可以选择热力膨胀阀代替。

本实施例中，所述主出口302与补气口51之间依次设有第二电磁阀11和第二节流装置8，考虑成本问题，所述第二节流装置8优选为毛细管，当然也可以选择热力膨胀阀或电子膨胀阀，可以同样达到毛细管起到的节流作用。

本实施例中，所述主管31的径向截面积与副管32的径向截面积之比优选为4，单位时间内主管31的冷媒通量大于副管32的冷媒通量，其通量比例不小于3:1。

本实施例中，所述主管31的管壁沿轴向等距设有环状凸起，当然也可采用螺纹凸起结构或麻花状结构，以增加主管31与副管32间的换热面积。

本实施例中，所述蒸发器4与压缩机5间优选地设有气液分离器6，防止由于蒸发不充分导致部分液态冷媒回流至压缩机5。

本实施例的工作原理是：正常运行时，冷媒经由压缩机5-四通阀1-冷凝器2-过冷管3-第三节流装置9-蒸发器4-四通阀1-压缩机5所组成的主回路流动；当环境温度较低时，第一电磁阀10打开，冷媒分为两路流动，分别为上述的主回路和压缩机5-四通阀1-冷凝器2-过冷管3-第一电磁阀10-第一节流装置7-过冷管3-压缩机5，其中后面的一条回路为喷气增焓回路，冷媒在经过过冷管3的主管31后通过第一节流装置7的节流再回到过冷管3的副管32进行吸热蒸发，之后通过补气口51喷射入压缩机5的中压腔，提高压缩机5的排气量，增大压缩机5的输入功率，减小压缩比，提高系统在低温环境下的运行可靠性，同时过冷管3的利用可以大大提高系统的能效比。

实施例2

如图3所示，一种低温热泵热水器，包括主回路与喷气增焓回路，所述主回路中的冷媒依次经过压缩机5出口、四通阀1、冷凝器2、过冷管3、蒸发器4、四通阀1后回到压缩机5的进口。

如图1和图3所示，本实施例中所述过冷管3包括与主回路相连接的主管31和密封套设于主管31外侧的副管32，所述主管31的两端分别为主进口301与主出口302，所述副管32靠近径向的两端分别设有副进口303与副出口304；过冷管的主管31与主回路连接，其主进口301与冷凝器2的冷凝出口21相连，主出口302与蒸发器4相连接，而副管32则是喷气增焓回路的一部分。

如图3所示，本实施例中所述冷凝器2的冷媒出口21与过冷管3的副进口303相连接，并经副出口304与压缩机5的补气口51相连形成喷气增焓回路；在使用足够大的冷凝器2时，且冷媒与水箱充分换热的条件下，流出冷媒出口21的冷媒全部为液态，可以通过第一电磁阀10和第一节流装置7控制冷媒分流进入副管31，因此将主回路冷媒的分流放在过冷管3的主管31之前。

本实施例中，所述冷媒出口21与副进口303之间依次设有第一电磁阀10和第一节流装置7，所述第一节流装置7优选为热力膨胀阀，能够通过制冷剂流量的调节保证制冷剂气体具有一定的过热度，当然也可以选择电子膨胀阀代替。

本实施例中，所述主出口302与蒸发器4之间设有第三节流装置9，所述第三节流装置9优选为电子膨胀阀，能够通过制冷剂流量的调节保证制冷剂气体具有一定的过热度，当然也可以选择热力膨胀阀代替。

本实施例中，所述主出口302与补气口51之间依次设有第二电磁阀11和第二节流装置8，考虑成本问题，所述第二节流装置8优选为毛细管，当然也可以选择热力膨胀阀或电子膨胀阀，可以同样达到毛细管起到的节流作用。

本实施例中，所述主管31的径向截面积与副管32的径向截面积之比优选为4，单位时间内主管31的冷媒通量大于副管32的冷媒通量，其通量比例不小于3:1。

本实施例中，所述主管31的管壁沿轴向等距设有环状凸起，当然也可采用螺纹凸起结构或麻花状结构，以增加主管31与副管32间的换热面积。

本实施例中，所述蒸发器4与压缩机5间优选地设有气液分离器6，防止由于蒸发不充分导致部分液态冷媒回流至压缩机5。

本实施例的工作原理是：正常运行时，冷媒经由压缩机5-四通阀1-冷凝器2-过冷管3-第三节流装置9-蒸发器4-四通阀1-压缩机5所组成的主回路流动；当环境温度较低时，第一电磁阀10打开，冷媒分为两路流动，分别为上述的主回路和压缩机5-四通阀1-冷凝器2-过冷管3-第一电磁阀10-第一节流装置7-过冷管3-压缩机5，其中后面的一条回路为喷气增焓回路，冷媒从冷凝器2的冷媒出口2流出后通过第一节流装置7的节流回到过冷管3的副管32进行吸热蒸发，之后通过补气口51喷射入压缩机5的中压腔，提高压缩机5的排气量，增大压缩机5的输入功率，减小压缩比，提高系统在低温环境下的运行可靠性，同时过冷管3的利用可以大大提高系统的能效比。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。