CN104819569A - 空气源热泵供暖的开水装置 - Google Patents

Abstract

一种空气源热泵供暖的开水装置，包括互相连接的压缩机和换热装置；其特征在于：换热装置由开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器通过冷媒管和水管依次串联而成；其中，冷媒管依次连通开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器内的换热管，压缩机产生的高温冷媒在冷媒管的传导下依次经过各换热器；饮用水在水管的传导下依次进入各换热器，实现分级换热；高温冷媒与饮用水互为逆向传导。本结构通过冷媒管和水管将换热器串联连接，而高温冷媒与饮用水的流向互逆，使饮用水分级进行换热，不但提高换热效率，且高效节能。各换热器分别设置有出水口，供不同温度需求的场所及供暖使用。

Description

空气源热泵供暖的开水装置

技术领域

本发明涉及一种开水装置，特别涉及一种空气源热泵供暖的开水装置。

背景技术

传统电热开水器的工作原理是自来水经过过滤装置过滤后，再通过电加热装置将自来水加热到100℃供用户饮用。虽然传统电热开水器满足了用户饮用开水的需求，但是其仍然存在以下问题：其需将15℃低温自来水通过电加热装置直接加热成100℃高温开水，加热时间较长，能耗较大。中国专利文献号CN202452865U于2012年9月26日公开了一种基于分级换热的分控相变换热***。所述***包括冷源换热器、热源换热器、汽液换热器和贮液箱，冷源换热器的上集箱经汽液换热器出汽管与汽液换热器相连通；冷源换热器的下集箱和贮液箱的下部液侧分别经冷凝液管于汽液换热器相连通；贮液箱的上部汽侧与冷源换热器的上集箱相连通，热源换热器包括串联设置的低温级热源换热器和高温级热源换热器，低温级热源换热器和高温级热源换热器上的汽侧连通管合并为蒸汽管与汽液换热器的汽侧进汽口相连通；所述汽液换热器的液侧出口通过汽液换热器出液管与高温级热源换热器的上集箱相连通，并经高温级热源换热器和低温级热源换热器后通过溢流管与贮液箱的上部液侧连通。该结构为传统的分级换热***，其加热效率低。因此，有必要做进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、高效节能、加热迅速、适用范围广的空气源热泵供暖的开水装置，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种空气源热泵供暖的开水装置，包括互相连接的压缩机和换热装置；其特征在于：换热装置由开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器通过冷媒管和水管依次串联而成；其中，冷媒管依次连通开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器内的换热管，压缩机产生的高温冷媒在冷媒管的传导下依次经过各换热器；饮用水在水管的传导下依次进入各换热器，实现分级换热；高温冷媒与饮用水互为逆向传导，有效提高换热迅速。

高温冷媒依次通过开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器，高温冷媒由于换热，其温度分级降低；饮用水依次通过中低温换热器、中温换热器、高温换热器和开水换热器，饮用水由于换热，其温度分级升高。

开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器的容水量依次逐级递增，即开水换热器的容水量最小，中低温换热器的容水量最多；其中，中低温换热器为饮用水最初的换热场所，开水换热器为饮用水最后的换热场所，这样就能迅速把开水换热器内相对少的饮用水换热加热至100℃，达到加热时间短、出水迅速的性能。

开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器分别为壳管螺旋式换热器。开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器内的换热长度逐级递增，其中开水换热器的换热长度最短，中低温换热器的换热长度最长；开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器上下依次设置，形成金字塔形状的锥形体。

开水换热器上设置有第一出水口，高温换热器上设置有第二出水口，中温换热器上设置有第三出水口，三个出水口可以分别排出不同温度的热水，以供不同温度需求的场所及供暖使用。中低温换热器上设置有用于循环加热的循环水口。

饮用水首先进入中低温换热器内换热，该换热器内的高温冷媒为四个换热器中温度最低的，而且其换热长度也是最长的，大大提高了换热率，饮用水温度开始升高；到饮用水进入开水换热器时，经过前面的换热作用饮用水本身已经达到一定温度，开水换热器内的高温冷媒是温度最高的，饮用水容易达到沸腾，沸腾的水离开开水换热器供用户使用。本结构的换热方式大大提高了加热速度，方便用户使用。

压缩机产生120℃的高温冷媒，再通过冷媒管开始传导，饮用水经分级换热温度上升至100℃，至使饮用水沸腾。

高温冷媒离开中低温换热器后，经冷媒管进入冷凝过冷器，随后又经过冷媒过滤器、储液罐和蒸发器回到冷凝过冷器，高温冷媒继续传送，经气液分离器最后到达压缩机，整体形成一循环***。储液罐与蒸发器之间连接有将冷量转换成冰水的壳体式冰水交换器，通过设置的冰水龙头为用户提供冰水。

于冷凝过冷器内剩余的热量通过风扇与蒸发后剩余的冷量交换，保证了高温冷媒蒸发时需要的温度，提高蒸发效率，也提高了回气温度，增加了压缩后的排气温度，从而提高了换热效率。

本发明通过冷媒管和水管将开水换热器、高温换热器、中温换热器和中低温换热器串联连接，高温冷媒与饮用水的流向互逆。饮用水分级进行换热，使饮用水温度逐渐升高，最终至沸腾；高温冷媒温度逐渐降低，最后被循环使用。饮用水的分级换热可提高换热率，高温冷媒得到充分使用，而且加热迅速。其可同时为提供开水和温水，十分方便；通过热泵技术制取高温饮用水，效率高，能耗小，再加上金字塔形的分级换热，逐步提升饮用水的温度，达到迅速出开水的性能，降低了压缩机加热的功耗，满足了用户温水开水的需求，十分节能和方便，可广泛应用于饮水机领域。其具有结构简单合理、高效节能、加热迅速、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本空气源热泵供暖的开水装置，包括压缩机1、换热装置、冷媒过滤器6、储液罐7、蒸发器8、气液分离器9、低压开关10、高压开关11、膨胀阀12、开水龙头16、进水管阀门17、冷凝过冷器18、***23、壳体式冰水交换器24、三通电磁阀26、若干冷媒管和若干水管；其中，换热装置由开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5通过冷媒管和水管依次串联而成。冷媒管依次连通开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5内的换热管，压缩机1产生的高温冷媒在冷媒管的传导下依次经过各换热器；饮用水在水管的传导下依次进入各换热器，实现分级换热；高温冷媒与饮用水互为逆向传导，有效提高换热迅速，且降低能耗。

压缩机1产生的高温冷媒依靠冷媒管依次通过开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5，最后离开换热装置(图中a为高温冷媒的传导轨迹)；高温冷媒在各换热器内换热，使其温度分级降低。中低温换热器5的一端接通水管，该水管上设置有***23和进水管阀门17，***23是多级***，能达到直接饮用标准；进水管阀门17为电磁阀。进水管阀门17打开，饮用水经净化后依次通过中低温换热器5、中温换热器4、高温换热器3和开水换热器2(图中b为饮用水的传导轨迹)，饮用水在各换热器内换热，使其温度分级升高直至沸腾，开水换热器2的一端连通水管，水管端有开水龙头16，开大开水龙头16，已沸腾的饮用水即可供用户使用。因为是金字塔形的分级换热，顶部的开水换热器容水量少，所以开机后马上就能加热出热水。

开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5的容水量依次逐级递增，即开水换热器2的容水量最小，中低温换热器5的容水量最多；其中，中低温换热器5为饮用水最初的换热场所，开水换热器2为饮用水最后的换热场所，饮用水进入开水换热器2前，已在高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5中完成换热加热，形成具有一定温度的温水，而开水换热器2内的高温冷媒为首次进行换热，即温度相对是最高的，这样能迅速把开水换热器2内相对少的饮用水换热加热至100℃，达到加热时间短、出水迅速的性能。

开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和/或中低温换热器5分别为壳管螺旋式换热器。开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5内的换热长度逐级递增，其中开水换热器2的换热长度最短，中低温换热器5的换热长度最长；开水换热器2、高温换热器3、中温换热器4和中低温换热器5上下依次设置，形成金字塔形状的锥形体。

开水换热器2上设置有第一出水口21，高温换热器3上设置有第二出水口20，中温换热器4上设置有第三出水口19，三个出水口可以分别排出不同温度的热水，以供不同温度需求的场所及供暖使用。中低温换热器5上设置有用于循环加热的循环水口22。

饮用水首先进入中低温换热器5内换热，该换热器内的高温冷媒为四个换热器中温度最低的，而且其换热长度也是最长的，大大提高了换热率，饮用水温度开始升高；到饮用水进入开水换热器2时，经过前面的换热作用饮用水本身已经达到一定温度，开水换热器2内的高温冷媒是温度最高的，饮用水容易达到沸腾，沸腾的水离开开水换热器2直接供用户使用。本结构的换热方式大大提高了加热速度，方便用户使用。

压缩机产生120℃的高温冷媒，再通过冷媒管开始传导；饮用水经分级换热温度上升至100℃，至使饮用水沸腾。排出的高温冷媒由饮用水的出口逐步向进水口方向流动，高温冷媒和饮用水是逆向流动的，这样使水在流动过程中温度逐步升高，高温冷媒在流动过程中温度逐步降低，有高效节能、加热迅速的优点。

高温冷媒离开中低温换热器5后，经冷媒管进入冷凝过冷器18，随后又经过冷媒过滤器6、储液罐7和蒸发器8回到冷凝过冷器18，高温冷媒继续传送，经气液分离器9最后到达压缩机1，整体形成一循环***。其中，冷媒过滤器6与储液罐7之间设置有高压开关11，储液罐7与蒸发器8之间串联有膨胀阀12、壳体式冰水交换器24和三通电磁阀26，冷凝过冷器18与气液分离器9之间设置有低压开关10。

壳体式冰水交换器24将设备在制热水时产生的冷量转换成冰水，空气源的原理是产生热量的同时能产生等量的冷量，而且产生的冷量不需要耗费电能，完全是制热水时产生的附加值，也是节能的关键，这就是能量守恒的定律；壳体式冰水交换器24上有用于取冰水的冰水龙头25，用户可从冰水龙头25得到冰水；此外，为保证冰水量，壳体式冰水交换器24的进水口直接连接***23，经净化的净水直接进入壳体式冰水交换器24制冷，可满足用户需求。三通电磁阀26一接口直接连接蒸发器8，在不需要冰水或者冰水满足时将冷媒排放至蒸发器8内蒸发掉，蒸发掉的冷媒最后达到压缩机1内，以循环利用。

冷凝过冷器18内剩余的热量通过风扇与蒸发后剩余的冷量交换，保证了高温冷媒蒸发时需要的温度，提高蒸发效率，也提高了回气温度，增加了压缩后的排气温度，从而提高了换热效率。

上述为本发明的优选方案,本领域普通技术人员对其简单的变型或改造，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气源热泵供暖的开水装置，包括互相连接的压缩机(1)和换热装置；其特征在于：换热装置由开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)通过冷媒管和水管依次串联而成；其中，冷媒管依次连通开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)内的换热管，压缩机(1)产生的高温冷媒在冷媒管的传导下依次经过各换热器；饮用水在水管的传导下依次进入各换热器，实现分级换热；高温冷媒与饮用水互为逆向传导。

2.根据权利要求1所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于高温冷媒依次通过开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)，高温冷媒的温度分级降低；饮用水依次通过中低温换热器(5)、中温换热器(4)、高温换热器(3)和开水换热器(2)，饮用水的温度分级升高。

3.根据权利要求2所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)的容水量依次逐级递增，即开水换热器(2)的容水量最小，中低温换热器(5)的容水量最多；其中，中低温换热器(5)为饮用水最初的换热场所，开水换热器(2)为饮用水最后的换热场所。

4.根据权利要求3所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)分别为壳管螺旋式换热器。

5.根据权利要求4所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于开水换热器(2)上设置有第一出水口(19)，高温换热器(3)上设置有第二出水口(20)，中温换热器(4)上设置有第三出水口(21)，三个出水口可以分别排出不同温度的热水，以供不同温度需求的场所及供暖使用；中低温换热器(5)上设置有用于循环加热的循环水口(22)。

6.根据权利要求5所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于压缩机(1)产生120℃的高温冷媒，再通过冷媒管开始传导，饮用水经分级换热温度加热至100℃。

7.根据权利要求1-6任一项所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于开水换热器(2)、高温换热器(3)、中温换热器(4)和中低温换热器(5)上下依次设置，形成金字塔形状的锥形体。

8.根据权利要求7所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于高温冷媒离开中低温换热器(5)后，经冷媒管进入冷凝过冷器(18)，随后又经过冷媒过滤器(6)、储液罐(7)和蒸发器(8)回到冷凝过冷器(18)，高温冷媒继续传送，经气液分离器(9)最后到达压缩机(1)，整体形成一循环***。

9.根据权利要求8所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于储液罐(7)与蒸发器(8)之间连接有将冷量转换成冰水的壳体式冰水交换器(24)，通过设置的冰水龙头(25)为用户提供冰水。

10.根据权利要求9所述空气源热泵供暖的开水装置，其特征在于冷凝过冷器(18)内剩余的热量通过风扇与蒸发后剩余的冷量交换，保证了高温冷媒蒸发时需要的温度，提高蒸发效率。