CN108426330A - 一种基于热泵型空调的热水器*** - Google Patents

一种基于热泵型空调的热水器*** Download PDF

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Abstract

本发明关于一种基于热泵型空调的空气能热水器***，通过空调***中的第一冷热交换装置，冷媒进入冷凝器，冷凝产生的热量用于对热水箱的水进行加热，热水箱中的热水经过涡流加热器进入第二冷热交换装置中再进入带开关花洒作为洗澡之用，而且同时第二冷热交换装置对室内输送冷气，这实现了实现了热水器与空调制冷同时使用，当不需要热水的时候则具有完整的空调机功能；而且可以通过涡流加热器将水加热到设定温度50到80℃时，热水进入第二冷热交换装置再进入带开关花洒作为洗澡之用，实现独立热水器使用；综上所述，实现了热水器与空调制冷同时使用、独立热水器使用和独立空调器使用的三大功能，一机多用，同时三种功能可自由选择、自动控制。

Description

一种基于热泵型空调的热水器***
技术领域
本发明涉及热水器领域，尤指一种基于热泵型空调的热水器***。
背景技术
随着人们生活水平的提高和全球极端气候的频繁出现，人们对于舒适的室内环境和充足热水供应的要求也越来越高。空调和热水器的能耗急剧增加，成为居民日常生活中能源消费的主力军。
为了满足人们对于舒适的室内温度和充足热水供应的需求，目前很多家庭都使用两套独立的装置：独立的空调***和热水器。
目前常用的热水器有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器，以及近年来广泛使用的热泵热水器。传统的空调只在夏季和冬季用来制冷或制热，作为家用电器中成本较高的部分，显然空调在一年中约一半的时间闲置，利用率不高，造成设备的资源浪费；而目前常用的热水器也存在一些问题：燃气热水器消耗室内氧气，燃烧不完全会造成一氧化碳中毒等安全隐患；电热水器结构简单，不受气候条件的影响，但耗电量大，且加热时水电不分离，也存在一定的安全隐患；太阳能热水器虽节能环保，却受气候条件影响较大，且因城市高层楼房无处放置而使其使用受限；热泵热水器是继电热水器、燃气热水器以及太阳能热水器之后的新一代热水器，具有高效节能、运行费用低、安全环保等优点，却因设备初期投资大、占用空间大等缺点而未在全国大范围使用。同时，从能量的梯级利用角度来说，将品位较高的燃气、电能等用于加热50"C左右的生活热水伴随着巨大的熵增损失，是对能源的一种极大浪费；另外，空调装置在夏季制冷时，其排放到环境中的冷凝热量约为制冷量的1.3倍左右，造成了能源的浪费，并加重了城市的“热岛效应”。
因此，目前采用独立的空调***和热水加热***，不符合我国可持续发展战略的要求，迫切需要对其进行节能改造。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于热泵型空调的热水器***，实现了热水器与空调制冷同时使用、独立热水器使用和独立空调器使用的三大功能，一机多用，同时三种功能可自由选择、自动控制。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种热泵型空调及空气能热水器***，包括中央控制单元、热水器空调单元；其中所述热水器空调单元包括涡流加热器、第二冷热交换装置、冷水箱、热水箱、第一冷热交换装置；所述中央控制单元分别与涡流加热器、第二冷热交换装置、第一冷热交换装置电性连接；其中涡流加热器输入端与进水口连通，涡流加热器的输出端与第二冷热交换装置的输入端连通，所述第二冷热交换装置的输出端分别与冷水箱、热水箱的输入端连通，且在第二冷热交换装置输出端与热水箱的输入端之间还连通有带开关的花洒；其中所述热水箱的输出端与涡流加热器输入端连通，冷水箱的输出端与第二冷热交换装置的输入端连通；所述冷水箱、热水箱的表面分别设有蒸发器、冷凝器，所述冷热交换装置分别与蒸发器、冷凝器连通，且所述冷热交换装置内设有冷媒，其中所述冷媒流通至蒸发器蒸发吸热，所述冷媒流通至冷凝器冷凝放热。
其中在单独使用热水器的时候，自来水进入涡流加热器，通过涡流加热器将水加热到设定温度50到80℃时，通过中央控制单元控制并使得热水进入第二冷热交换装置，可以利用第二冷热交换装置调节洗澡环境到舒适温度，同时热水经过第二冷热交换装置调节到舒适的洗澡水的温度后，热水进入带开关花洒作为洗澡之用，同时多余的热水经过热水箱再进入涡流加热器进行回流循环，当环境温度和热水温度达到设定温度时涡流加热器加热自动调节功率或停止工作。
进一步，所述第一冷热交换装置包括与中央控制单元电性连接的高效压缩机、与中央控制单元电性连接的冷热交换器，其中高效压缩机的输出端与冷凝器的输入端连通，所述冷凝器的输出端与冷热交换器的输入端连通，所述冷热交换器的输出端与蒸发器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与冷热交换器的输出端连通，其中所述冷媒依次在高效压缩机、冷凝器、冷热交换器、蒸发器之间流通。
当空调与热水器同时使用时，高效压缩机开始启动，冷媒进入冷凝器，冷凝产生的热量用于对热水箱的水进行加热，冷媒经过冷凝器进入冷热交换器中进行热量交换，冷媒变成液态后进入蒸发器，吸收冷水箱中水的热量，使其冷水箱水变成冷水，这样热水箱的水就成为热水，冷水箱的水就成为冷水。同时热水箱中的热水经过涡流加热器(此时的涡流加热器停止)进入第二冷热交换装置中，根据环境温度和水温的演算，冷水进入第二冷热交换装置中，利用第二冷热交换装置调节洗澡环境到舒适温度温度，同时混合的水经过第二冷热交换装置调节到舒适的洗澡水的温度后，进入带开关花洒作为洗澡之用；多余的热水经过热水箱再流向涡流加热器进行回流循环。第二冷热交换装置中的冷水经过回流到冷水箱中。
进一步，所述高效压缩机采用24V的安全电压。
进一步，所述进水口处设有一个进水电磁阀，所述涡流加热器输出端与第二冷热交换装置的输入端之间连通有热水电磁阀，所述冷水箱的输出端和第二冷热交换装置的输入端之间连通有冷水泵、冷水电磁阀；所述第二冷热交换装置的输出端与所述冷水箱的输入端之间连通有回水电磁阀；所述第二冷热交换装置的输出端与所述热水箱的输入端之间连通有热水泵；其中所述进水电磁阀、热水电磁阀、冷水泵、冷水电磁阀、回水电磁阀、热水泵均与中央控制单元电性连接。
进一步，所述进水电磁阀、热水电磁阀、冷水泵、冷水电磁阀、回水电磁阀、热水泵均采用24V的安全电压。
进一步，还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器与中央控制单元电性连接；且所述冷水箱、热水箱内分别设有冷水箱温度传感器、热水箱温度传感器，所述冷水箱温度传感器、热水箱温度传感器分别与中央控制单元电性连接。
进一步，所述热水箱的输出端与涡流加热器输入端之间还连通有单向阀，通过单向阀，水流沿热水箱的输出端至涡流加热器输入端方向流通。
进一步，所述冷媒为乙醇。
本发明的有益效果在于：本发明利用空气中的热源，通过空调***中的第一冷热交换装置，冷媒进入冷凝器，冷凝产生的热量用于对热水箱的水进行加热，热水箱中的热水经过涡流加热器进入第二冷热交换装置中再进入带开关花洒作为洗澡之用，而且同时第二冷热交换装置对室内输送冷气，这实现了实现了热水器与空调制冷同时使用，当不需要热水的时候则具有完整的空调机功能；而且可以通过涡流加热器将水加热到设定温度50到80℃时，热水进入第二冷热交换装置再进入带开关花洒作为洗澡之用，实现独立热水器使用；
综上所述，本发明实现了热水器与空调制冷同时使用、独立热水器使用和独立空调器使用的三大功能，一机多用，同时三种功能可自由选择、自动控制。
附图说明
图1是本发明的结构连接框图。
图2是本发明的电气控制结构框图图。
附图标号说明：110.中央控制单元；101.冷水箱；102.热水箱；201.蒸发器；202.冷凝器；203.第二冷热交换装置；301.回水电磁阀；302.冷水电磁阀；303.热水电磁阀；304.进水电磁阀；401.冷水泵；402.热水泵；501.冷热交换器；502.高效压缩机；601.单向阀；602.带开关花洒；603.涡流加热器；701.环境温度传感器；702.冷水箱温度传感器；703.热水箱温度传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明予以详细说明。
请参阅图1-2所示，本发明关于一种热泵型空调及空气能热水器***；
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
参阅图1所示，本发明的过程：一种热泵型空调及空气能热水器***，包括中央控制单元110、热水器空调单元；其中所述热水器空调单元包括涡流加热器603、第二冷热交换装置203、冷水箱101、热水箱102、第一冷热交换装置；所述中央控制单元110分别与涡流加热器603、第二冷热交换装置203、第一冷热交换装置电性连接；其中涡流加热器603输入端与进水口连通，涡流加热器603的输出端与第二冷热交换装置203的输入端连通，所述第二冷热交换装置203的输出端分别与冷水箱101、热水箱102的输入端连通，且在第二冷热交换装置203输出端与热水箱102的输入端之间还连通有带开关的花洒；其中所述热水箱102的输出端与涡流加热器603输入端连通，冷水箱101的输出端与第二冷热交换装置203的输入端连通；所述冷水箱101、热水箱102的表面分别设有蒸发器201、冷凝器202，所述冷热交换装置分别与蒸发器201、冷凝器202连通，且所述冷热交换装置内设有冷媒，其中所述冷媒流通至蒸发器201蒸发吸热，所述冷媒流通至冷凝器202冷凝放热。
本发明利用空气中的热源，通过空调***中的第一冷热交换装置，冷媒进入冷凝器202，冷凝产生的热量用于对热水箱102的水进行加热，热水箱102中的热水经过涡流加热器603进入第二冷热交换装置203中再进入带开关花洒602作为洗澡之用，而且同时第二冷热交换装置203对室内输送冷气，这实现了实现了热水器与空调制冷同时使用，当不需要热水的时候则具有完整的空调机功能；而且可以通过涡流加热器603将水加热到设定温度50到80℃时，热水进入第二冷热交换装置203再进入带开关花洒602作为洗澡之用，实现独立热水器使用；
综上所述，本发明实现了热水器与空调制冷同时使用、独立热水器使用和独立空调器使用的三大功能，一机多用，同时三种功能可自由选择、自动控制。
其中在单独使用热水器的时候，自来水进入涡流加热器603，通过涡流加热器603将水加热到设定温度50到80℃时，通过中央控制单元110控制并使得热水进入第二冷热交换装置203，可以利用第二冷热交换装置203调节洗澡环境到舒适温度，同时热水经过第二冷热交换装置203调节到舒适的洗澡水的温度后，热水进入带开关花洒602作为洗澡之用，同时多余的热水经过热水箱102再进入涡流加热器603进行回流循环，当环境温度和热水温度达到设定温度时涡流加热器603加热自动调节功率或停止工作。
请参阅图1-2所示，进一步，所述第一冷热交换装置包括与中央控制单元110电性连接的高效压缩机502、与中央控制单元110电性连接的冷热交换器501，其中高效压缩机502的输出端与冷凝器202的输入端连通，所述冷凝器202的输出端与冷热交换器501的输入端连通，所述冷热交换器501的输出端与蒸发器201的输入端连通，所述蒸发器201的输出端与冷热交换器501的输出端连通，其中所述冷媒依次在高效压缩机502、冷凝器202、冷热交换器501、蒸发器201之间流通。当空调与热水器同时使用时，高效压缩机502开始启动，冷媒进入冷凝器202，冷凝产生的热量用于对热水箱102的水进行加热，冷媒经过冷凝器202进入冷热交换器501中进行热量交换，冷媒变成液态后进入蒸发器201，吸收冷水箱101中水的热量，使其冷水箱101水变成冷水，这样热水箱102的水就成为热水，冷水箱101的水就成为冷水。同时热水箱102中的热水经过涡流加热器603(此时的涡流加热器603停止)进入第二冷热交换装置203中，根据环境温度和水温的演算，冷水进入第二冷热交换装置203中，利用第二冷热交换装置203调节洗澡环境到舒适温度温度，同时混合的水经过第二冷热交换装置203调节到舒适的洗澡水的温度后，进入带开关花洒602作为洗澡之用；多余的热水经过热水箱102再流向涡流加热器603进行回流循环。第二冷热交换装置203中的冷水经过回流到冷水箱101中。
进一步，所述进水口处设有一个进水电磁阀304，所述涡流加热器603输出端与第二冷热交换装置203的输入端之间连通有热水电磁阀303，所述冷水箱101的输出端和第二冷热交换装置203的输入端之间连通有冷水泵401、冷水电磁阀302；所述第二冷热交换装置203的输出端与所述冷水箱101的输入端之间连通有回水电磁阀301；所述第二冷热交换装置203的输出端与所述热水箱102的输入端之间连通有热水泵402；其中所述进水电磁阀304、热水电磁阀303、冷水泵401、冷水电磁阀302、回水电磁阀301、热水泵402均与中央控制单元110电性连接。
进一步，还包括环境温度传感器701，所述环境温度传感器701与中央控制单元110电性连接；所述冷水箱101内设有冷水箱温度传感器702，所述冷水箱温度传感器702与中央控制单元110电性连接；所述热水箱102内设有热水箱温度传感器703，所述热水箱温度传感器703与中央控制单元110电性连接。
请参阅图2所示，其中中央控制单元110对进水电磁阀304、热水电磁阀303、冷水泵401、冷水电磁阀302、回水电磁阀301、热水泵402实现控制，根据环境温度传感器701、冷水箱温度传感器702、热水箱温度传感器703感应不同状态的温度状态，以及洗澡时出水量的大小，通过中央控制单元110对进水电磁阀304、热水电磁阀303、冷水电磁阀302和回水电磁阀301的开闭状态进行自动控制，同时对涡流加热器603、冷水泵401、热水泵402、第二冷热交换装置203进行自动控制，根据制热和制冷量对涡流加热器603进行智能变频控制，达到节能效果。其中当独立热水器工作时耗电只有电热水器的四分只一，省电四分之三，能效比是电热水器的4倍以上。当热水器与空调制冷同时使用时，***回收了空调制冷排放的热量对水加热，热水不用耗电就可以获取，能源双倍利用，能效比达到6倍以上。
进一步，所述进水电磁阀304、热水电磁阀303、冷水泵401、冷水电磁阀302、回水电磁阀301、热水泵402、高效压缩机502均采用24V的安全电压以及防辐射保护电路，保证了安装时的安全性，同时也防止用户在使用中发生触电意外情况。其中电磁阀和涡流加热器的表面都包裹有屏蔽铜网，屏蔽铜网通过地线电容器接地；当各个电磁阀和涡流加热器603工作时，发出的一定量的辐射，加入屏蔽铜网并设置在各个电磁阀和涡流加热器603的表面则可屏蔽大量的辐射，减少辐射对用户的影响。
进一步，所述热水箱102的输出端与涡流加热器603输入端之间还连通有单向阀601，通过单向阀601，水流沿热水箱102的输出端至涡流加热器603输入端方向流通。设置的单向阀601可以保证水流沿热水箱102的输出端至涡流加热器603输入端方向流通，防止了冷水箱101中的冷水倒流到热水箱102中。
请参阅图1-2所示，以下具体说明其水路的工作原理：
冷水箱101进水：外界自来水分别通过进水电磁阀304、单向阀601进入涡流加热器603，再通过热水电磁水阀进入空调器中,通过回水电磁阀301进入冷水箱101中，水注满后回水电磁阀301，冷水电磁水阀进入截止状态注水***完成。
当环境温度传感器701识别到外界温度低于中央控制单元110设定的设定温度时(在本具体实施例子为25℃)，单独使用热水器的时候，经过***智能自动识别外界自来水分别通过进水电磁阀304、单向阀601进入涡流加热器603，通过将水加热到设定温度50到80℃时，热水电磁阀303通过中央控制单元110自动控制打开热水进入第二冷热交换装置203中的冷热交换器501，可以利用第二冷热交换装置203调节洗澡环境到舒适温度，同时热水经过第二冷热交换装置203调节到舒适的洗澡水的温度后，热水经过热水泵402加压，进入带开关花洒602作为洗澡之用，多余的热水经过热水箱102、单向阀601、涡流加热器603进行回流循环，环境温度和热水温度达到设定温度时涡流加热器603加热自动调节功率或停止工作。
当环境温度传感器701识别到外界温度高于中央控制单元110设定的设定温度时(在本具体实施例子为25℃)，高效压缩机502开始启动，气化的乙醇冷媒进入冷凝器202，冷凝产生的热量用于对热水箱102的水进行加热，冷媒经过冷凝器202进入冷热交换器501中进行热量交换，冷媒变成液态后进入蒸发器201，吸收冷水箱101中水的热量，使其冷水箱101水变成冷水。这样热水箱102的水就成为热水，冷水箱101的水就成为冷水。
根据水量的需要进水电磁阀304会自动开闭，进行自动补水。热水箱102热水经过单向阀601、涡流加热器603(加热器停止)进入第二冷热交换装置203中，根据环境温度和水温的演算冷水泵401开始启动，冷水经过冷水电磁阀302进入第二冷热交换装置203，通过中央控制单元110自动控制打开冷水电磁阀302进入第二冷热交换装置203，利用第二冷热交换装置203调节洗澡环境到舒适温度温度，同时热水经过第二冷热交换装置203调节到舒适的洗澡水的温度后，热水经过热水泵402加压，进入带开关花洒602作为洗澡之用，多余的热水经过热水箱102、单向阀601、涡流加热器603进行回流循环。第二冷热交换装置203中的冷水经过回水电磁阀301回流到冷水箱101中。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于热泵型空调的空气能热水器***，其特征在于：包括中央控制单元、热水器空调单元；其中所述热水器空调单元包括涡流加热器、第二冷热交换装置、冷水箱、热水箱、第一冷热交换装置；所述中央控制单元分别与涡流加热器、第二冷热交换装置、第一冷热交换装置电性连接；其中涡流加热器输入端与进水口连通，涡流加热器的输出端与第二冷热交换装置的输入端连通，所述第二冷热交换装置的输出端分别与冷水箱、热水箱的输入端连通，且在第二冷热交换装置输出端与热水箱的输入端之间还连通有带开关的花洒；所述热水箱的输出端与涡流加热器输入端连通，冷水箱的输出端与第二冷热交换装置的输入端连通；所述冷水箱、热水箱的表面分别设有蒸发器、冷凝器，所述冷热交换装置分别与蒸发器、冷凝器连通，且所述冷热交换装置内设有冷媒，其中所述冷媒流通至蒸发器蒸发吸热，所述冷媒流通至冷凝器冷凝放热。
2.根据权利要求1所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述第一冷热交换装置包括与中央控制单元电性连接的高效压缩机、与中央控制单元电性连接的冷热交换器，其中高效压缩机的输出端与冷凝器的输入端连通，所述冷凝器的输出端与冷热交换器的输入端连通，所述冷热交换器的输出端与蒸发器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与冷热交换器的输出端连通，其中所述冷媒依次在高效压缩机、冷凝器、冷热交换器、蒸发器之间流通。
3.根据权利要求2所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述高效压缩机采用24V的安全电压。
4.根据权利要求1所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器与中央控制单元电性连接；且所述冷水箱、热水箱内分别设有冷水箱温度传感器、热水箱温度传感器，所述冷水箱温度传感器、热水箱温度传感器分别与中央控制单元电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述热水箱的输出端与涡流加热器输入端之间还连通有单向阀，通过单向阀，水流沿热水箱的输出端至涡流加热器输入端方向流通。
6.根据权利要求1所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述进水口处设有一个进水电磁阀，所述涡流加热器输出端与第二冷热交换装置的输入端之间连通有热水电磁阀，所述冷水箱的输出端和第二冷热交换装置的输入端之间连通有冷水泵、冷水电磁阀；所述第二冷热交换装置的输出端与所述冷水箱的输入端之间连通有回水电磁阀；所述第二冷热交换装置的输出端与所述热水箱的输入端之间连通有热水泵；其中所述进水电磁阀、热水电磁阀、冷水泵、冷水电磁阀、回水电磁阀、热水泵均与中央控制单元电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述进水电磁阀、热水电磁阀、冷水泵、冷水电磁阀、回水电磁阀、热水泵均采用24V的安全电压。
8.根据权利要求1所述的一种基于热泵型空调的热水器***，其特征在于：所述冷媒为乙醇。
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