專利名稱：一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱水器，尤其是一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
熱泵熱水器利用逆卡諾循環(huán)原理，通過消耗少量的電能，將低溫環(huán)境的熱量向高溫環(huán)境(熱水)轉(zhuǎn)移，是一種生產(chǎn)衛(wèi)生熱水的節(jié)能產(chǎn)品，全年能效比達(dá)3. O左右。目前熱泵熱水器型式有兩種循環(huán)加熱式和一次加熱型兩種，前者是通過將儲水箱的水循環(huán)加熱，最終將儲水溫度升高到5(T60°C ;后者則是將來至自來水管的水(溫度5 35°C) —次性加熱到45飛(TC，一次加熱型分直熱式和即熱式兩種，直熱式是將經(jīng)冷凝器一次性加熱到45飛(TC后的熱水先送到保溫水箱，再從保溫水箱送到用戶，直熱式主要用于工程機組，壓縮機功率一般在5HP以上。即熱式不設(shè)水箱，直接送到用戶淋浴裝置，采用無水箱的即熱式熱泵熱水器結(jié)構(gòu)簡潔，所需空間少，不會漏水，是一種理想的熱泵熱水器產(chǎn)品，但目前市場上卻無實·際應(yīng)用產(chǎn)品，僅見于少量專利，原因在于所有專利都采用通過水流量來控制加熱量，進(jìn)而控制水溫，實際上這種方法是行不通的，原因在于熱泵熱水器的性能特征是隨環(huán)境溫度的變化，熱泵熱水器的加熱量變化幅度大，環(huán)境溫度在0°C左右時，能效比在2. 5左右，而環(huán)境溫度達(dá)到20°C以上時，能效比達(dá)到4. O以上，越是需要加熱量大時的加熱能力卻越低。熱泵熱水器的選型設(shè)計是基于滿足冬季用水需求的，熱泵熱水器在夏季使用時，能效比大，單靠水流控制無法有效調(diào)節(jié)加熱量，水流量過小時容易造成熱泵高壓報警，加熱出來的水溫很高，用戶無法使用。另外常規(guī)熱泵壓縮機，啟動時電流很大，容易對其它家用電器造成電壓沖擊，有可能造成家用電器故障。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種使用安全便捷、效率高的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，解決了熱泵熱水器控制水溫難、出水不穩(wěn)定及熱泵啟動時對其它家用電器造成影響問題。本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發(fā)器的出口通過管路與壓縮機的進(jìn)口連接；所述壓縮機的出口通過管路分別與冷凝器的制冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過管路與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述冷凝器的制冷劑出口經(jīng)過膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接；所述壓縮機采用數(shù)碼渦旋壓縮機。所述供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；所述混水閥的出口安裝淋浴器；所述蒸發(fā)器還包括一個風(fēng)機。[0008]所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器連接的除霜檢測傳感器、水流檢測傳感器、水溫傳感器、壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器；所述除霜檢測傳感器設(shè)置于蒸發(fā)器上；所述水流檢測傳感器設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個，一個設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口水管上，另一個設(shè)置于冷凝器的出口水管上，還有一個設(shè)置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器與壓縮機連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。淋浴器打開時，水流檢測傳感器感受信號，壓縮機低載啟動，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)工作，冷凝器對來自冷水管的冷水(即自來水)加熱，模糊控制器通過水流檢測傳感器、水溫傳感器的信號來調(diào)節(jié)壓縮機的輸出容量以及淋浴器的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。在用戶使用熱水過程中，會經(jīng)常出現(xiàn)短暫關(guān)閉淋浴器現(xiàn)象(如洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時)，一般大約20 180秒后重新開啟淋浴器，本家用變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)即熱式熱泵熱水器(以下簡稱熱水器)停機后，二通電磁閥立即打開，蒸發(fā)器與冷凝器10直接相通，壓力很快趨于平衡，確 保熱水器停機后的立即啟動。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時，蒸發(fā)器2會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，間斷運行時，兩次運行間隔時間低于設(shè)定值時在停機狀態(tài)下化霜一次，保證制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的高效運行。本實用新型體積小，不占空間，不存在水箱腐蝕現(xiàn)象，方便，即開即用，低載低壓軟啟動，不會對其它家用電器造成用電沖擊，與即熱式電熱水器相比，本實用新型能效比高，f倉泛。本實用新型采用加熱裝置來彌補現(xiàn)有技術(shù)啟動過程或中途停機過程的加熱問題；本實用新型技術(shù)手段簡便易行，具有積極地技術(shù)效果及推廣應(yīng)用價值。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I局部連接示意圖，即短暫停機時制冷劑循環(huán)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本實用新型的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實施例如圖I所示，本實用新型可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機I、蒸發(fā)器2、冷凝器10、膨脹閥6、二通電磁閥11 ；所述蒸發(fā)器2的出口通過管路與壓縮機I的進(jìn)口連接；所述壓縮機I的出口通過管路分別與冷凝器10的制冷劑入口及二通電磁閥11的入口連接，所述二通電磁閥11的出口通過管路與蒸發(fā)器2的進(jìn)口連接；所述冷凝器10的制冷劑出口經(jīng)過膨脹閥6與蒸發(fā)器2的入口連接；所述供水系統(tǒng)包括冷水管15、流量調(diào)節(jié)閥14、混水閥8、加熱裝置18 ;所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調(diào)節(jié)閥14與冷凝器10的入口水管連接，再由冷凝器10的出口水管通過加熱裝置18連接混水閥8，另一路直接連接混水閥8 ；[0019]所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器17連接的除霜檢測傳感器12、水流檢測傳感器13、水溫傳感器9、壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器16 ;所述除霜檢測傳感器12設(shè)置于蒸發(fā)器2上；所述水流檢測傳感器12設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥14的出口水管上；所述水溫傳感器9有3個，一個設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥14的進(jìn)口水管上，另一個設(shè)置于冷凝器10的出口水管上，還有一個設(shè)置在混水閥8與加熱裝置18的水管管路之間；所述壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器16與壓縮機I連接；所述模糊控制器17還與二通電磁閥11連接。所述壓縮機I采用數(shù)碼渦旋壓縮機；所述混水閥8的出口安裝淋浴器7(或者水龍頭)；所述蒸發(fā)器2還包括一個風(fēng)機3。本實用新型的工作原理淋浴器7打開時，水流檢測傳感器13感受信號，壓縮機I低載啟動，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)工作，冷凝器10對來自冷水管15的冷水(即自來水)加熱，模糊控制器17通過水流檢測傳感器13、水溫傳感器9的信號來調(diào)節(jié)壓縮機I的輸出容量以及淋浴器7的出水流量，使出水溫度及流量滿足用戶要求。然而，在用戶使用熱水過程中， 會經(jīng)常需要短暫關(guān)閉淋浴器7的情況(如洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時)，一般大約20 180秒后重新開啟淋浴器7，本家用變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)即熱式熱泵熱水器(以下簡稱熱水器)停機后，二通電磁閥11立即打開，蒸發(fā)器2與冷凝器10直接相通，壓力很快趨于平衡，確保熱水器停機后的立即啟動。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時，蒸發(fā)器2會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，間斷運行時，兩次運行間隔時間低于設(shè)定值時在停機狀態(tài)下化霜一次，保證制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的高效運行。通過改變壓縮機I的運行頻率來改變?nèi)萘枯敵?，從而調(diào)節(jié)制熱量；壓縮機I頻率改變幅度是O 70HZ，每次運行啟動都是從OHZ開始，頻率變化幅度是IHZ/秒，達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)時需要I分鐘左右的時間，需要放出大量的冷水，中途停機后的啟動也需I分鐘的放冷水時間，因此需要采用輔助措施來彌補啟動過程或中途停機過程的加熱問題；為此，本實例中在冷凝器的出口水管安裝了加熱裝置18，如4KW左右的電熱絲。用戶打開淋浴器7時，自來水流過冷凝器10，熱泵啟動，壓縮機I頻率從OHZ開始以IHZ/秒開始遞增，熱泵加熱量不足以將水加熱到40°C，通過加熱裝置18進(jìn)一步加熱到所需溫度值。當(dāng)壓縮機I頻率調(diào)節(jié)到加熱所需頻率段后，來至冷水管的水進(jìn)入冷凝器10加熱到4(T55°C左右后，送到用戶直接使用或與沒加熱的自來水混合后使用。為進(jìn)一步理解本專利，下面舉例說明。在使用本熱水器之前，先在模糊控制器17面板上設(shè)定供水溫度40°C，混水器8設(shè)置在全部熱水位置，淋浴器7打開時，流量調(diào)節(jié)閥14在水流作用下，輸出信號，模糊控制器17依次向風(fēng)機3、壓縮機I發(fā)出啟動命令，此時熱水器屬于低載啟動，模糊控制器17根據(jù)水溫傳感器9感應(yīng)到的進(jìn)水溫度值和蒸發(fā)器I側(cè)除霜檢測傳感器12的溫度值作出智能分析判斷，將壓縮機I輸出容量調(diào)節(jié)到此工況下設(shè)定值，熱水器在此輸出容量下運行時基本上能得到所需的供水溫度，稍微偏差可以通過進(jìn)一步的輸出容量微調(diào)來滿足要求。穩(wěn)定運行時，空氣中的熱能傳給蒸發(fā)器2內(nèi)的制冷劑，在壓縮機I的增壓傳輸作用下，制冷劑進(jìn)入到冷凝器10，制冷劑的熱量傳遞給冷凝器10中的冷水(自來水)，將水溫提升到用戶所要求的值。本熱水器之所以要低載啟動(即低載低壓軟啟動)，原因在于壓縮機I啟動時，啟動電流是運行電流的的5 8倍，3HP壓縮機的額定功率在2. 5KW左右，額定電流10 13A，啟動電流為50A以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般家庭電線敷設(shè)的預(yù)定值，對有一定年限的房屋建筑來說更是如此，對其它家用電器造成用電沖擊，因此，低載啟動是非常必要的。用戶洗浴過程中，洗頭發(fā)涂洗發(fā)液時，經(jīng)常會出現(xiàn)短暫關(guān)閉淋浴器7現(xiàn)象，此時壓縮機I輸出容量降到可調(diào)最低值，同時二通電磁閥11打開，從壓縮機I出來的制冷劑蒸汽直接進(jìn)入到蒸發(fā)器2，不致于因冷凝器10內(nèi)的水溫過高導(dǎo)致熱水器停機，熱水器始終處于非制熱運轉(zhuǎn)狀態(tài)，如附圖2所示。當(dāng)淋浴器7再次打開時，二通閥電磁11關(guān)閉，熱水器迅速恢復(fù)到正常運行狀態(tài)。圖2是圖I的局部示意圖，目的是為了更清楚、快捷的理解熱水器短暫停機時制冷劑的循環(huán)路徑。由圖2可見，除了上面描述的用于洗浴過程中短暫的關(guān)閉淋浴器7時的運行狀態(tài)夕卜，還用于除霜過程在冬季室外氣溫較低(IO0C以下)時，蒸發(fā)器2上通常會結(jié)霜，如果連
續(xù)運行時間很長(超過I小時)時，蒸發(fā)器2上結(jié)霜厚度對換熱造成不利影響，需要除霜，為避免在淋浴過程中突然出現(xiàn)化霜現(xiàn)象，在壓縮機I運行間隔時間內(nèi)強行化霜，二通電磁閥11打開，制冷劑蒸汽直接從壓縮機I出口直接進(jìn)入到蒸發(fā)器2，將其表面的霜化掉。當(dāng)然，除了采用通過上述及管路5構(gòu)成的旁通除霜法之外，還可以采用在蒸發(fā)器I上敷設(shè)電熱絲的方法除霜。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。上述實施例僅為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；其特征在于: 所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、二通電磁閥；所述蒸發(fā)器的出口通過管路與壓縮機的進(jìn)口連接；所述壓縮機的出口通過管路分別與冷凝器的制冷劑入口及二通電磁閥的入口連接，所述二通電磁閥的出口通過管路與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述冷凝器的制冷劑出口經(jīng)過膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接； 所述供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥； 所述控制系統(tǒng)包括與模糊控制器連接的除霜檢測傳感器、水流檢測傳感器、水溫傳感器、壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器；所述除霜檢測傳感器設(shè)置于蒸發(fā)器上；所述水流檢測傳感器設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的出口水管上；所述水溫傳感器有3個，一個設(shè)置于流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口水管上，另一個設(shè)置于冷凝器的出口水管上，還有一個設(shè)置在混水閥與加熱裝置的水管管路之間；所述壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)控制器與壓縮機連接；所述模糊控制器還與二通電磁閥連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述壓縮機采用數(shù)碼渦旋壓縮機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述混水閥的出口安裝淋浴器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)即熱式熱泵熱水器，其特征在于，所述蒸發(fā)器還包括一個風(fēng)機。
專利摘要本實用新型公開了一種可調(diào)即熱式熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；供水系統(tǒng)包括冷水管、流量調(diào)節(jié)閥、混水閥、加熱裝置；所述冷水管分為兩路，其中一路通過流量調(diào)節(jié)閥與冷凝器的入口水管連接，再由冷凝器的出口水管通過加熱裝置連接混水閥，另一路直接連接混水閥；控制器通過壓縮機變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)和水流量調(diào)節(jié)聯(lián)合工作來精確控制水溫。本專利能效比高，節(jié)能效果好，低載啟動降低了啟動電流，不會影響其它家用電器的使用；采用加熱裝置來彌補現(xiàn)有技術(shù)啟動過程或中途停機過程的加熱問題；通過變?nèi)轃o級調(diào)節(jié)和水流量聯(lián)合工作，不會出現(xiàn)高壓報警現(xiàn)象，確保熱水器的正常工作；無需水箱，節(jié)省空間；能即開即用，用戶無需等待用水時間。
文檔編號F25B41/06GK202660737SQ20122028111
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者汪南 申請人:華南理工大學(xué)