一种基于空气源热泵的热风热水联供装置的制作方法

本发明涉及循环换热领域，具体地说，涉及一种基于空气源热泵的热风热水联供装置。

背景技术：

目前，诸多场合都同时需要热风与热水的同时供应，常使用电热水器和电吹风机等单体设备来加热并输出热水或热风。

我国绝大多数公共卫浴场所中存在水风同产的需求，常使用电热水器与电烘干机来提供卫浴服务。从酒店与写字楼中统计(我国共有12037家星级酒店，3900万平米写字楼)，累计公共卫浴150万以上，全年耗电量达75.6亿千瓦时。除以上场合外，在工业生产如电镀、巴氏消毒、印染等领域也有同样的需求，造成大量的能耗。

对于类似这样产热方式陈旧、热源利用不足造成的耗能方式，首先，在加热方式上，利用加热电阻丝来提供热能的方式将消耗大量的电能；其次，在热源的利用程度上，其仅作为单一输出热源，不能进行余热的收集，重复利用，是一种并不节能的产品组合。最后，目前的设备往往没有协同作用，体积较大，设备成本与安装成本较大。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种基于空气源热泵的热风热水联供装置，该联供装置可大幅提升水风换热效率，在低能耗的同时，降低装置安装成本。

为了实现上述目的，本发明提供的基于空气源热泵的热风热水联供装置包括储水箱及与储水箱内的水进行换热的热泵系统，热泵系统的回路包括通过管路依次连通的蒸发器、压缩机、冷凝器及节流阀，管路内通有制冷剂，冷凝器设置在储水箱内，还包括与储水箱内的水进行换热的风路系统；风路系统包括风道、设置在风道上游的风机及设置在风道中部的第一微通道换热器，风道的下游设有出风口；第一微通道换热器的入口和出口连通储水箱，入口处设有将热水压入第一微通道换热器内的压力泵，出口设有将第一微通道换热器内的水抽出的抽水机。

上述技术方案中，低温低压的液态制冷剂首先在蒸发器内从空气中吸热并气化成低压蒸汽制冷剂。压缩机通过电力驱动，接纳来自蒸发器的低压蒸汽制冷剂并将其压缩成高温高压的蒸汽制冷剂。高压蒸汽制冷剂经过冷凝器时与储水箱中的水进行换热，水吸热变成高温水，高压蒸汽制冷剂被冷却凝结成高压液态制冷剂。节流阀位于储水箱外，高压液体经节流阀节流成低温低压液态制冷剂，如此就完成一个制冷循环。在此循环中，储水箱中的水不断与冷凝器中高温高压的蒸汽制冷剂进行换热转换成高温的水。同时，高温的水在压力泵的压力作用下注入第一微通道换热器内，与风道内的空气进行热交换，使风道内低温的冷风变成暖风，换热完后经抽水机抽出回到储水箱内。该装置可同时供应热水和暖风，大幅提升水风换热效率，在低能耗的同时，大大降低了装置的成本。

具体的方案为储水箱包括中温水箱和高温水箱，冷凝器包括依次连接且分别设置在高温水箱内的第一换热盘管和设置在中温水箱内的第二换热盘管；中温水箱的箱壁上设有进水管道，隔热板上安装有控制中温水箱中的水流向高温水箱的单向阀。

将储水箱隔开可以并隔热处理，可以提高能量利用率。进水管道通过阀门可控制自来水或外部水资源注入中温水箱中，单向阀用于使中温水箱内的水流向高温水箱，同时可以防止高温水箱中的水返流至中温水箱，当中温水箱中的水位高于高温水箱时，在中温水箱的水压作用下单向阀处于打开状态，中温水箱中的水流至高温水箱。设置两个换热盘管分别位于中温水箱和高温水箱中，可以进一步提高能量利用率。另一个更具体的方案为第一微通道换热器的入口连通高温水箱，第一微通道换热器的出口连通中温水箱。

由于从压缩机出来的高温高压的蒸汽制冷剂首先经过高温水箱，与高温水箱中的水换热完后在经过中温水箱，此时能量已减少，因此分别换热后，高温水箱内的水比中温水箱内的水温度要高，将高温水箱内的高温水通入第一微通道换热器与风道内的空气进行换热后再通入中温水箱中，符合热力学定律，并进一步提高了能量利用率。

再一个更具体的方案为中温水箱和高温水箱的下端箱壁均设有出水口，各出水口处设有通过控制出水流量的阀门，用于调控两水箱中的水汇合后的水温。

通过控制阀门调节中温水箱和高温水箱的出水口处的出水量可以控制水温。

另一个具体的方案为热泵系统的回路上设有对风道内的风进行换热加温的辅助回路；辅助回路包括设置在风道内且位于第一微通道换热器下游的第二微通道换热器；第二微通道换热器的入口连通压缩机，出口连通冷凝器。

从压缩机出来的高温高压的蒸汽制冷剂通入辅助回路，在第二微通道换热器内与风道内的空气进行换热，可对风道内的空气温度进行二次加温。

进一步具体的方案为压缩机的出口管道设有电磁三通阀；电磁三通阀的入口连通压缩机的出口，第一出口连通冷凝器的入口，第二出口连通第二微通道换热器的入口。

电磁三通阀可控制辅助回路的工作状态及制冷机在辅助回路中的流量。

更进一步具体的方案为风道的出风口处安装有对风道内的风温进行测量的温度传感器，电磁三通阀根据温度传感器输出的测量信号控制第二微通道换热器内制冷剂流量。

当出风口吹出的风温度过低时，温度传感器将该信号反馈给电磁三通阀，电磁三通阀的线圈断电后，第一出口和第二出口均打开，从压缩机内流出的高温高压的蒸汽制冷剂通入辅助回路，使辅助回路处于工作状态，高温高压的蒸汽制冷剂进入第二微通道换热器，风道内的空气与第二微通道换热器内的制冷机进行换热升温，随后吹出，当出风口吹出的风温度高于某一值时，温度传感器反馈给电磁三通阀使其线圈通电，关闭第一出口，使辅助回路处于非工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

利用空气能驱动的能同时产生热水和热风的联供装置，将低品位的热能转化为高品位热能，并利用微通道系统能大幅提升水风换热效率，制冷剂双回路能提高能量的利用率。在低能耗的同时，降低装置安装成本，提升用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例的立体图；

图2为本发明实施例的主视图；

图3为本发明实施例的工作流程图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1和图2，基于空气源热泵的热风热水联供装置包括储水箱、热泵系统及风路系统。储水箱包括通过隔热板隔开的中温水箱17和高温水箱5，中温水箱17与高温水箱5之间通过单向阀4连通，热泵系统包括制冷剂主回路和制冷剂辅助回路，风路系统设置在两个水箱底部。

热泵系统的制冷剂主回路包括通过管道6依次连接的蒸发器2、压缩机3、第一换热盘管8、第二换热盘管9及节流阀1，第一换热盘管8和第二换热盘管9即为热泵系统的冷凝器。管道6内充满制冷剂，低温低压的液态制冷剂首先在蒸发器2内从空气中吸热并气化成低压蒸汽制冷剂。压缩机3通过电力驱动，接纳来自蒸发器2的低压蒸汽制冷剂并将其压缩成高温高压的蒸汽制冷剂。第一换热盘管8位于高温水箱5内，第二换热盘管9位于中温水箱17内，高压蒸汽制冷剂经过第一换热盘管8和第二换热盘管9时与水箱中的水进行换热，水吸热变成高温水，高压蒸汽制冷剂被冷却凝结成高压液态制冷剂。节流阀1位于箱体外，高压液体经节流阀1节流成低温低压液态制冷剂，如此就完成一个制冷循环。在此循环中，中温水箱17与高温水箱5中的低温水分别不断与第一换热盘管8和第二换热盘管9中高温高压的蒸汽制冷剂进行换热转换成高温的水。

在中温水箱17的箱壁上安装有进水管道16，通过阀门控制将自来水或外部水资源注入中温水箱17中，单向阀4用于防止高温水箱5中的水返流至中温水箱17，当中温水箱17中的水位高于高温水箱5时，在中温水箱17的水压作用下单向阀处于打开状态，中温水箱17中的水可以流至高温水箱5。中温水箱17和高温水箱5的下端箱壁均设有出水口，两水箱中的水从出水口各自流出汇合后从总出口15流出。

风路系统包括风道13、风机10以及第一微通道换热器11，风机10安装在风道13的上游，风道13的下游设有出风口18。第一微通道换热器11设置在风道13的中部，并设有连通高温水箱5的进水管及连通中温水箱17的出水管，进水管处设有加压泵，出水管处设有抽水机，来自高温水箱5的热水经过加压泵进入第一微通道换热器11内，从风机10吹出的冷风经过第一微通道换热器11时与第一微通道换热器11内的热水进行换热，换热完后抽水机将水泵出至中温水箱17。由风机10吹出的风经过与第一微通道换热器11内的热水换热后变成暖风，并从出风口18吹出。

热泵系统的制冷剂辅助回路包括第二微通道换热器12、电磁三通阀7以及设置在出风口18的温度传感器14。电磁三通阀7为一进二出式，进口连接压缩机3的出口，第一出口连接第二微通道换热器12的进口，第二出口连通第一换热盘管8的进口，同时，第二微通道换热器12的出口也连通第一热盘管8的进口，辅助回路内充满制冷剂。温度传感器14用于测量出风口18处的风温，并将温度反馈给电磁三通阀7，当出风口18吹出的风温度过低时，反馈给电磁三通阀7，电磁三通阀7的线圈断电后，第一出口和第二出口均打开，从压缩机内流出的高温高压的蒸汽制冷剂通入辅助回路，使辅助回路处于工作状态，高温高压的蒸汽制冷剂进入第二微通道换热器12，风道13内的空气与第二微通道换热器12内的制冷机进行换热升温，随后吹出，当出风口18吹出的风温度高于某一值时，温度传感器14反馈给电磁三通阀7使其线圈通电，关闭第一出口，使辅助回路处于非工作状态。

参见图3，为本实施例的工作流程图，利用热泵系统给高温水箱5中的水进行加热，随后热水通过加压泵进入第一微通道系统11，与来自风机10的冷风进行对流换热，通过电磁三通阀7控制制冷剂双回路，根据风温负反馈，电磁三通阀7控制制冷剂主辅路流量，空气升温并输出。同时换热后的水进入中温水箱17，与新进的冷水混合，一起被第二换热盘管9加热，维持在40℃的水温。然后通过管道输出中温水箱17和高温水箱5的按比例混合的热水，控制两端流量，达到适宜热水输出。该过程中，在保持较低能耗的条件下，可以同时输出热风与热水，结构紧凑且节省空间。