專利名稱：空氣源低溫?zé)岜脽崴鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源類供熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱水裝置，特別是指對現(xiàn)有空氣 源熱泵熱水器熱水供給系統(tǒng)做了改進(jìn)的一種節(jié)能環(huán)保型的空氣源熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
目前我國熱泵熱水器市場上普遍銷售的主要是空氣源熱泵熱水器和水源熱泵 熱水器兩種。常規(guī)氣候下，環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于水溫，產(chǎn)生同樣溫度熱水所消耗的功 率要比水源熱泵熱水器要低的多。而在我國北方地區(qū)，冬天寒冷季節(jié)環(huán)境溫度均
在-15'C左右，而水溫普遍保持在l(TC以上，且北方冬季一般持續(xù)4個月之久， 產(chǎn)生同樣溫度熱水所消耗的功率要比水源熱泵熱水器要高的多。雖然在春、夏、 秋三個季節(jié)，空氣源熱泵熱水器在北方仍然能滿足使用要求，但是在寒冷的冬季， 卻因?yàn)橄墓β蔬^高，讓人望而生畏，也就是說空氣源熱泵熱水器在北方不能滿 足全年的使用要求，在使用和節(jié)能方面受到極大的限制，更使空氣源熱泵熱水器 在北方的推廣面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。
本申請人曾設(shè)計一種"空氣源熱泵熱水器"(中國，公開號CN1818498A，
公開日2006.8.16),包括主機(jī)、蓄熱保溫水箱和控制器，主機(jī)由翅片管式蒸發(fā)器、 輔助化霜換熱器、汽液分離器、壓縮機(jī)、套管換熱器、儲液器、電子膨脹閥、換 向閥、電磁閥、單向閥及相關(guān)制冷配件以極為緊湊的結(jié)構(gòu)形式組合起來，套管換 熱器分別與制冷劑管路、熱水循環(huán)管路進(jìn)行連接，使制冷劑與水進(jìn)行熱交換；采 用外置循環(huán)水泵提供熱水回路的循環(huán)動力；蓄熱保溫水箱采用非承壓結(jié)構(gòu)，進(jìn)水 管通過進(jìn)水電磁閥與自來水管網(wǎng)連接；蓄熱保溫水箱上、下部分別設(shè)有循環(huán)熱水 管，并與套管換熱器和循環(huán)水泵連接，從而形成閉合的熱水循環(huán)回路。它具有適 用范圍廣、可靠性高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)的全天侯熱水供應(yīng)系統(tǒng)。但它還適宜在北方能 全年全天候使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，對現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器的逆卡諾 循環(huán)系統(tǒng)上做了 "噴氣增焓"的技術(shù)改進(jìn)，提供一種新型結(jié)構(gòu)的空氣源低溫?zé)岜?熱水器，它能確保在北方全天候、全季節(jié)供應(yīng)熱水，具有適用范圍廣、可靠性高、 節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的采取解決方案是 一種空氣源低溫?zé)岜脽崴鳎?它包括含有制冷系統(tǒng)的主機(jī)、蓄熱保溫水箱和控制器，控制器采用單片機(jī)控制，環(huán)境溫度傳感器、盤管溫度傳感器、水箱溫度傳感器信號輸入控制器，控制 器輸出信號用于控制循環(huán)水泵、噴氣增焓壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、四通閥、液路電磁閥， 風(fēng)機(jī)對準(zhǔn)翅片式蒸發(fā)器設(shè)置，蓄熱保溫水箱上、下部分分別通過循環(huán)熱水管和循 環(huán)水泵與套管冷凝器連接，從而形成閉合的熱水循環(huán)回路，主機(jī)中的制冷系統(tǒng)由 噴氣增焓壓縮機(jī)、高壓開關(guān)、四通閥、套管冷凝器、儲液器、干燥過濾器、電磁 閥、輔助熱力膨脹閥、經(jīng)濟(jì)器、主膨脹閥、翅片式蒸發(fā)器、汽液分離器、低壓開
關(guān)、止回閥以及配管組成一閉合的制冷劑回路，四通閥D向通過高壓開關(guān)接噴氣 增烚壓縮機(jī)排氣管、C向接套管冷凝器進(jìn)氣口、 S向通過汽液分離器、低壓開關(guān) 接噴氣增焓壓縮機(jī)吸氣口、 E向接翅片式蒸發(fā)器出氣口，套管冷凝器出口通過儲 液器、干燥過濾器后分為兩路，主路直接進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器后再通過主熱力膨脹閥進(jìn)入 翅片式蒸發(fā)器進(jìn)液口，輔路通過液路電磁閥、輔助熱力膨脹閥進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器后再通 過止回閥進(jìn)入噴氣增焓壓縮機(jī)的輔助進(jìn)氣口。
它在現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器的基礎(chǔ)上，采用了噴氣增烚壓縮機(jī)、經(jīng)濟(jì)器、 輔助熱力膨脹閥及液路電磁閥等相關(guān)制冷配件以極為緊湊的結(jié)構(gòu)形式組合起來。 在環(huán)境溫度小于或等于設(shè)定溫度時候，噴氣增焓壓縮機(jī)排出的高溫、高壓制冷劑 氣體，經(jīng)套管冷凝器將熱量傳遞給載熱介質(zhì)后變?yōu)橐后w，從套管冷凝器出來的高 壓制冷劑液體經(jīng)儲液器，通過干燥過濾器后分為兩路，主路的制冷劑液體直接進(jìn) 入經(jīng)濟(jì)器內(nèi)，輔路的制冷劑液體先經(jīng)過一個液路電磁閥，再經(jīng)過輔助熱力膨脹閥 節(jié)流降壓后變?yōu)闅庖夯旌衔锖笠策M(jìn)入經(jīng)濟(jì)器內(nèi)，二者在經(jīng)濟(jì)器中產(chǎn)生熱交換，輔 路的制冷劑液體吸熱后變?yōu)闅怏w通過止回閥被噴氣增焓壓縮機(jī)的輔助進(jìn)氣口吸 入，主路的制冷劑放熱變?yōu)檫^冷液體經(jīng)主熱力膨脹閥節(jié)流降壓后進(jìn)入翅片式蒸發(fā) 器。在翅片式蒸發(fā)器內(nèi)，主路的制冷劑吸收低溫環(huán)境中的熱量而變?yōu)榈蛪簹怏w被 噴氣增烚壓縮機(jī)吸氣口吸入。主路和輔路的制冷劑在噴氣增焓壓縮機(jī)工作腔內(nèi)混 合，再進(jìn)一步壓縮后排出，構(gòu)成封閉的工作循環(huán)回路。從而來增加排氣量，降低 排氣溫度，提升制熱能力，有效地降低了機(jī)組的功耗，提高了機(jī)組的COP值。它 具有適用范圍廣、可靠性高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，能全季節(jié)、全天候供應(yīng)熱水。
所述的經(jīng)濟(jì)器一種中間冷卻器，套管冷凝器下來的高壓制冷劑， 一部分在經(jīng) 濟(jì)器中蒸發(fā)，使溫度降到與噴氣增焓壓縮機(jī)輔助進(jìn)氣口 (中間補(bǔ)氣口)的中間壓 力相對應(yīng)的中間溫度，比如±0 一5'C左右，蒸發(fā)時產(chǎn)生的閃發(fā)氣體由增焓壓縮 機(jī)輔助進(jìn)氣口 (中間補(bǔ)氣口)吸入，而通過經(jīng)濟(jì)器中盤管的高壓制冷劑被冷卻到 土0 一5-C，使得進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器(11)(制冷蒸發(fā)器)的制冷劑所產(chǎn)生的閃發(fā) 氣體減少(還有一部分)，以提高蒸發(fā)氣的制冷效率。那么，閃發(fā)氣體是怎樣影 響制冷效率的？假設(shè)蒸發(fā)溫度是一3(TC，它液體焓是91. 9大卡/公斤、氣體焓是 146.25大卡/公斤，汽化熱是54.35大卡大卡/公斤，如果冷凝溫度是+34'C，不 經(jīng)過經(jīng)濟(jì)器就供液，它的液體焓是110 77大卡/公斤，減去開始蒸發(fā)前的一3(TC的液體焓91.9大卡/公斤，等于18. 87大卡/公斤，這就是產(chǎn)生閃發(fā)氣體的熱量， 而它將產(chǎn)生2. 958升的閃發(fā)氣體，這閃發(fā)氣體進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器管道中吸收的熱 量甚微，而擠占管道空間卻很大，使管道很大表面積失去液體傳導(dǎo)的功能，這就 是閃發(fā)氣體的為害。這僅僅是對直接膨脹的系統(tǒng)而言，對有汽液分離器的系統(tǒng)， 經(jīng)濟(jì)器并不能因此實(shí)際地提高制冷效率，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)器產(chǎn)生的閃發(fā)氣體轉(zhuǎn)嫁到噴氣 增焓壓縮機(jī)里了，而汽液分離器同樣阻斷了閃發(fā)氣體進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器管道，所 產(chǎn)生的閃發(fā)氣體同樣轉(zhuǎn)嫁到噴氣增焓壓縮機(jī)中。
所述的噴氣增焓壓縮機(jī)是最新一代渦旋壓縮機(jī)，噴氣增焓技術(shù)是指以噴 氣增焓壓縮機(jī)為基礎(chǔ)，優(yōu)化了中壓段冷媒噴射技術(shù)。原理是過增焓壓縮機(jī)輔 助進(jìn)氣口 (中間補(bǔ)氣口)吸入一部分中間壓力的氣體，與經(jīng)過部分壓縮的冷媒 混合再壓縮，實(shí)現(xiàn)以單臺噴氣增焓壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)兩級壓縮，增加了套管冷凝器 中的制冷劑流量，加大了主循環(huán)回路的焓差，從而大大提高了噴氣增烚壓縮 機(jī)的效率。
經(jīng)濟(jì)器在整個系統(tǒng)中也起到了關(guān)鍵性的作用， 一方面對主循環(huán)回路冷媒 進(jìn)行節(jié)流前過冷，增大焓差；另一方面，對輔助回路(這路冷媒將由噴氣增 焓壓縮機(jī)中部導(dǎo)入直接參與壓縮)中經(jīng)過輔助熱力膨脹閥降壓后的低壓低溫 冷媒進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以達(dá)到合適的中壓，提供給噴氣增焓壓縮機(jī)進(jìn)行二次 壓縮。


圖1是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、噴氣增焓壓縮機(jī)，2、高壓開關(guān)，3、四通閥，4、套管冷凝器，5、 儲液器，6、干燥過濾器，7、液路電磁閥，8、輔助熱力膨脹閥，9、經(jīng)濟(jì)器，10、 主熱力膨脹閥，11、翅片式蒸發(fā)器，12、汽液分離器，13、低壓開關(guān)，14、蓄熱 保溫水箱，15、循環(huán)水泵，16、熱水循環(huán)管，17、風(fēng)機(jī)，18、止回閥。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
參見圖l， 一種空氣源低溫?zé)岜脽崴?，它包括含有制冷系統(tǒng)的主機(jī)、蓄熱 保溫水箱14和控制器，控制器采用單片機(jī)控制，環(huán)境溫度傳感器、盤管溫度傳感 器、水箱溫度傳感器信號輸入控制器，控制器輸出信號用于控制循環(huán)水泵15、噴 氣增烚壓縮機(jī)l、風(fēng)機(jī)17、四通閥3、液路電磁閥7，風(fēng)機(jī)17對準(zhǔn)翅片式蒸發(fā)器 ll設(shè)置，蓄熱保溫水箱14上、下部分分別通過循環(huán)熱水管16和循環(huán)水泵15與 套管冷凝器4連接，從而形成閉合的熱水循環(huán)回路，主機(jī)中的制冷系統(tǒng)由噴氣增 焓壓縮機(jī)l、高壓開關(guān)2、四通閥3、套管冷凝器4、儲液器5、干燥過濾器6、 電磁閥7、輔助熱力膨脹閥8、經(jīng)濟(jì)器9、主膨脹閥IO、翅片式蒸發(fā)器ll、汽液 分離器12、低壓開關(guān)13、止回閥18以及配管組成一閉合的制冷劑回路，四通閥3D向通過高壓開關(guān)2接噴氣增焓壓縮機(jī)1排氣管、C向接套管冷凝器4進(jìn)氣口、 S向通過汽液分離器12、低壓開關(guān)13接噴氣增焓壓縮機(jī)1吸氣口、 E向接翅片 式蒸發(fā)器11出氣口 ，套管冷凝器4出口通過儲液器5、干燥過濾器6后分為兩路， 主路直接進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器9后再通過主熱力膨脹閥10進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器11進(jìn)液口， 輔路通過液路電磁閥7、輔助熱力膨脹閥8進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器9后再通過止回閥18進(jìn)入 噴氣增烚壓縮機(jī)1的輔助進(jìn)氣口。
參見圖l，所述的蓄熱保溫水箱14采用非承壓結(jié)構(gòu)，蓄熱保溫水箱14接進(jìn) 水管路，進(jìn)水管路通過進(jìn)水電磁閥與自來水管網(wǎng)連接。
為了保證客戶在使用過程中的的安全性、高效性和可靠性，本機(jī)組采用控制 器對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，所有的控制功能由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，操作十分方便。
參見圖l，制冷循環(huán)過程如圖所示沿實(shí)線箭頭方向循環(huán)。當(dāng)環(huán)境溫度小于或 等于設(shè)定溫度時，液路電磁閥7閉合，制冷劑由噴氣增焓壓縮機(jī)l壓縮成高溫高 壓氣體進(jìn)入四通閥3D向，從四通閥C向出來后進(jìn)入套管冷凝器4，在套管冷凝 器4中將熱量傳遞給載熱介質(zhì)對水進(jìn)行加熱后變?yōu)橐后w。從套管冷凝器4出來的 高壓制冷劑液體經(jīng)儲液器5，通過干燥過濾器6后分為兩路，主路的制冷劑直接 進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器9內(nèi)，輔路的制冷劑先經(jīng)過液路電磁閥7，再經(jīng)過輔助熱力膨脹閥8 節(jié)流降壓后變?yōu)闅庖夯旌衔锖笠策M(jìn)入經(jīng)濟(jì)器9內(nèi)，二者在經(jīng)濟(jì)器9中產(chǎn)生熱交換， 輔路的制冷劑液體吸熱變?yōu)闅怏w后通過止回閥18后被噴氣增焓壓縮機(jī)1的輔助 進(jìn)氣口吸入，主路的制冷劑放熱變?yōu)檫^冷液體通過主熱力膨脹閥10節(jié)流降壓后進(jìn) 入翅片式蒸發(fā)器ll。在翅片式蒸發(fā)ll器內(nèi)，主路的制冷劑吸收低溫環(huán)境中的熱 量而變?yōu)榈蛪簹怏w進(jìn)入四通閥3E向后從四通閥3S向出來，被噴氣增焓壓縮機(jī)1 吸氣口吸入。主路和輔路的制冷劑在噴氣增焓壓縮機(jī)1工作腔內(nèi)混合，再進(jìn)一步 壓縮后排出，構(gòu)成封閉的工作循環(huán)回路。
當(dāng)環(huán)境溫度大于設(shè)定溫度時，液路電磁閥7斷開，制冷劑由噴氣增焓壓縮 機(jī)1壓縮成高溫高壓氣體進(jìn)入四通閥3D向，從四通閥C向出來后進(jìn)入套管冷凝 器4，在套管冷凝器4中將熱量傳遞給載熱介質(zhì)對水進(jìn)行加熱后變?yōu)橐后w。從套 管冷凝器4出來的高壓制冷劑液體經(jīng)儲液器5，通過干燥過濾器6后，制冷劑液 體經(jīng)過經(jīng)濟(jì)器9，通過主膨脹閥IO節(jié)流降壓后進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器11。在翅片式蒸 發(fā)器ll內(nèi)，主路的制冷劑吸收低溫環(huán)境中的熱量而變?yōu)榈蛪簹怏w進(jìn)入四通閥3E 向后從四通閥3S向出來，被噴氣增焓壓縮機(jī)l吸氣口吸入。進(jìn)行壓縮后排出， 構(gòu)成封閉的工作循環(huán)回路。
權(quán)利要求
1、一種空氣源低溫?zé)岜脽崴鳎ê兄评湎到y(tǒng)的主機(jī)、蓄熱保溫水箱(14)和控制器，控制器采用單片機(jī)控制，環(huán)境溫度傳感器、盤管溫度傳感器、水箱溫度傳感器信號輸入控制器，控制器輸出信號用于控制循環(huán)水泵(15)、噴氣增焓壓縮機(jī)(1)、風(fēng)機(jī)(17)、四通閥(3)、液路電磁閥(7)，風(fēng)機(jī)(17)對準(zhǔn)翅片式蒸發(fā)器(11)設(shè)置，蓄熱保溫水箱(14)上、下部分分別通過循環(huán)熱水管(16)和循環(huán)水泵(15)與套管冷凝器(4)連接，從而形成閉合的熱水循環(huán)回路，其特征在于主機(jī)中的制冷系統(tǒng)由噴氣增焓壓縮機(jī)(1)、高壓開關(guān)(2)、四通閥(3)、套管冷凝器(4)、儲液器(5)、干燥過濾器(6)、電磁閥(7)、輔助熱力膨脹閥(8)、經(jīng)濟(jì)器(9)、主膨脹閥(10)、翅片式蒸發(fā)器(11)、汽液分離器(12)、低壓開關(guān)(13)、止回閥(18)以及配管組成一閉合的制冷劑回路，四通閥(3)D向通過高壓開關(guān)(2)接噴氣增焓壓縮機(jī)(1)排氣管、C向接套管冷凝器(4)進(jìn)氣口、S向通過汽液分離器(12)、低壓開關(guān)(13)接噴氣增焓壓縮機(jī)(1)吸氣口、E向接翅片式蒸發(fā)器(11)出氣口，套管冷凝器(4)出口通過儲液器(5)、干燥過濾器(6)后分為兩路，主路直接進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器(9)后再通過主熱力膨脹閥(10)進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器(11)進(jìn)液口，輔路通過液路電磁閥(7)、輔助熱力膨脹閥(8)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器(9)后再通過止回閥(18)進(jìn)入噴氣增焓壓縮機(jī)(1)的輔助進(jìn)氣口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源低溫?zé)岜脽崴鳎涮卣髟谟谒龅男?熱保溫水箱(14)采用非承壓結(jié)構(gòu)，蓄熱保溫水箱(14)接進(jìn)水管路，進(jìn)水管路 通過進(jìn)水電磁閥與自來水管網(wǎng)連接。
全文摘要
一種空氣源低溫?zé)岜脽崴?，包括主機(jī)、蓄熱保溫水箱、控制器、四通閥、噴氣增焓壓縮機(jī)、高壓開關(guān)、套管冷凝器、儲液器、干燥過濾器、電磁閥、輔助熱力膨脹閥、經(jīng)濟(jì)器、主膨脹閥、翅片式蒸發(fā)器、汽液分離器、低壓開關(guān)、止回閥，四通閥D向通過高壓開關(guān)接噴氣增焓壓縮機(jī)排氣管、C向接套管冷凝器進(jìn)氣口、S向通過汽液分離器、低壓開關(guān)接噴氣增焓壓縮機(jī)吸氣口、E向接翅片式蒸發(fā)器出氣口，套管冷凝器出口通過儲液器、干燥過濾器后分為兩路，主路直接進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器后再通過主熱力膨脹閥進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器進(jìn)液口，輔路通過液路電磁閥、輔助熱力膨脹閥進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器后再通過止回閥進(jìn)入噴氣增焓壓縮機(jī)的輔助進(jìn)氣口。它能確保在北方全天候、全季節(jié)供應(yīng)熱水。
文檔編號F24H4/02GK101650075SQ200910152639
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者黃道德 申請人:浙江正理生能科技有限公司