專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二氧化碳熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二氧化碳熱泵熱水器，具體的涉及一種出水溫度達(dá)到85°C 92 0C的熱泵裝置，屬于工業(yè)家電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)，隨著對(duì)各種能源的使用越來(lái)越多，給環(huán)境造成了很大的壓力，環(huán)境和能源問(wèn)題備受重視。如何節(jié)能減排，成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)，其所采用的制冷劑通常是為氟利昂，是對(duì)大氣環(huán)境造成主要威脅的元兇。因此長(zhǎng)期以來(lái)存在取代氟利昂的呼聲。近些年，隨著科技的發(fā)展，天然物質(zhì)CO2以其優(yōu)良的熱學(xué)物理性質(zhì)成為熱泵系統(tǒng)中最有潛力的替代物之一，美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)CO2熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，用(X)2作為制冷劑的技術(shù)在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)起步，各大科研院所和部分企業(yè)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)熱力測(cè)試和性能分析已經(jīng)有所研究。從總體上看，迄今為止，CO2熱泵集中應(yīng)用于低溫家用機(jī)領(lǐng)域。對(duì)于實(shí)現(xiàn)(X)2熱泵系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用還目前還只是處于試驗(yàn)階段，如何降低成本達(dá)到高效運(yùn)行更是難題?，F(xiàn)有的(X)2熱泵設(shè)備壓縮機(jī)功率確定后，節(jié)流毛細(xì)管的直徑和長(zhǎng)度就確定了，確定后流經(jīng)節(jié)流毛細(xì)管制冷劑與高壓壓力，低壓壓力的壓差有關(guān)，外界溫度不變，蒸發(fā)器面積形狀不變，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，系統(tǒng)從外界吸收的熱量也就不變。從蒸發(fā)器吸收的熱量多，當(dāng)吸收的熱量超過(guò)壓縮機(jī)的能力，壓縮機(jī)便過(guò)載，所以目前(X)2熱泵采用普通節(jié)流毛細(xì)管作為節(jié)流裝置時(shí)，節(jié)流毛細(xì)管都取工作范圍內(nèi)流量的最小值，以防止壓縮機(jī)過(guò)載，此種設(shè)計(jì)效率比較低，與膨脹閥相比，較低15%左右，這也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)高溫機(jī)的重要原因。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種二氧化碳熱泵熱水器，以解決現(xiàn)有二氧化碳熱泵熱水難以達(dá)到85°C 92°C高溫的問(wèn)題，以及難以有效解決二氧化碳熱泵熱水器的蒸發(fā)器底部結(jié)冰的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種二氧化碳熱泵熱水器，包括蒸發(fā)器、經(jīng)濟(jì)器、節(jié)流毛細(xì)管、化霜電磁閥、熱水交換器、蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，其特征在于所述蒸發(fā)器一端與經(jīng)濟(jì)器連接，另一端通過(guò)與節(jié)流毛細(xì)管連接到經(jīng)濟(jì)器，并且該端通過(guò)與化霜電磁閥連接到熱水交換器達(dá)到化霜的功能；所述蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)連接在蒸發(fā)器上部；所述冷水進(jìn)口包括冷水回水和自來(lái)水兩路通道，兩路通道通過(guò)可調(diào)節(jié)進(jìn)水控制器和熱水交換器連接；所述壓縮機(jī)一端與經(jīng)濟(jì)器連接，一端與熱水交換器連接。在上述基礎(chǔ)上，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)，連接在蒸發(fā)器上部，優(yōu)選的是密封連接，保證風(fēng)量從蒸發(fā)器通過(guò)。在上述基礎(chǔ)上，優(yōu)選地，本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器進(jìn)水控制器，其一端與進(jìn)水連接，一端與熱水交換器連接，進(jìn)水控制器可通過(guò)變頻、分段控制、脈寬調(diào)速等方式控制自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水量。在上述基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器還包括儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱一端與外界連接，一端與所述熱水交換器連接，另一端通過(guò)回水電磁閥與所述進(jìn)水控制器連接。在本實(shí)用新型中，蒸發(fā)器一端與經(jīng)濟(jì)器連接，一端通過(guò)與化霜電磁閥連接到熱水交換器，在化霜時(shí)將熱水交換器的一小部分熱量傳給蒸發(fā)器，從而實(shí)現(xiàn)化霜效果。本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器，開(kāi)機(jī)后制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓跨臨界氣體排入熱水交換器，經(jīng)水冷卻成超臨界氣體，經(jīng)節(jié)流毛細(xì)管節(jié)流成亞臨界兩相流體進(jìn)入蒸發(fā)器。在吸熱風(fēng)機(jī)工作下，蒸發(fā)器里的亞臨界兩相流體吸收外界空氣中的熱量變成過(guò)熱蒸汽，壓縮機(jī)吸入過(guò)熱蒸汽氣體，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮排入熱水交換器完成一個(gè)循環(huán)，整個(gè)過(guò)程避免了傳統(tǒng)的氟利昂的使用，有效提高了熱泵熱水的溫度，提高了整體的使用效率。在上述基礎(chǔ)上，為了提高系統(tǒng)的整體安全性能和精確操作，本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器還設(shè)計(jì)有多種傳感器，包括蒸發(fā)器上設(shè)有溫度傳感器、風(fēng)量傳感器，與控制中心連接，一方面根據(jù)不同環(huán)境的氣候條件，當(dāng)蒸發(fā)器開(kāi)始結(jié)霜使蒸發(fā)器從空氣中吸入的熱量減少，蒸發(fā)器上的溫度傳感器、 風(fēng)量傳感器發(fā)生變化把信號(hào)傳給控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，控制中心輸出信號(hào)使電磁閥工作，高溫高壓跨臨界氣體進(jìn)入蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器開(kāi)始化霜，化霜完畢后，蒸發(fā)器上的溫度傳感器、風(fēng)量傳感器發(fā)生變化把信號(hào)傳給控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，控制中心輸出信號(hào)關(guān)閉電磁閥，完成去霜。另一方面，當(dāng)蒸發(fā)器上積灰塵時(shí)，吸收的熱量小，風(fēng)量傳感器感應(yīng)信號(hào)和溫度傳感器感應(yīng)信號(hào)一起傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值超過(guò)最小值時(shí)，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示灰塵過(guò)多；當(dāng)蒸發(fā)器結(jié)霜時(shí)，蒸發(fā)器溫度過(guò)低，蒸發(fā)器溫度傳感器感應(yīng)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值超過(guò)最小值時(shí)，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，除霜，同時(shí)報(bào)警提示蒸發(fā)器結(jié)霜。還設(shè)有出水溫度傳感器、進(jìn)水溫度傳感器，所述出水溫度傳感器、進(jìn)水溫度傳感器與控制中心連接。出水溫度傳感器感應(yīng)到的信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值小于設(shè)定的出水溫度，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)水裝置，減少進(jìn)水量；出水溫度傳感器感應(yīng)到的信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值接近人機(jī)界面設(shè)定的出水溫度，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)水量，慢慢增加進(jìn)水量。這樣有利于快速出熱水，且保持出水溫度的恒定。保證了能效比在最佳位置。出水傳感器感應(yīng)到的數(shù)值信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法達(dá)到人機(jī)界面設(shè)定的出水溫度，報(bào)警提示無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度。在設(shè)備啟動(dòng)后，將進(jìn)水溫度傳感器信號(hào)、出水溫度傳感器信號(hào)和設(shè)定溫度三方面信號(hào)比較，20秒內(nèi)溫度相差仍很小停止壓縮機(jī)、蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)、進(jìn)水裝置關(guān)閉，同時(shí)報(bào)警提示無(wú)進(jìn)水。還設(shè)有高壓壓力傳感器和/或低壓壓力傳感器，所述高壓壓力傳感器和/或低壓壓力傳感器與控制中心連接。當(dāng)高壓壓力傳感器感應(yīng)壓力信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)送結(jié)果的數(shù)值超過(guò)安全數(shù)值，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示高壓報(bào)警。當(dāng)?shù)蛪簤毫鞲衅鞲袘?yīng)壓力信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)送結(jié)果的數(shù)值超過(guò)安全數(shù)值，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示低壓報(bào)警。壓縮機(jī)設(shè)有油溫壓力傳感器、油壓壓力傳感器、溫度傳感器，所述油溫壓力傳感器、油壓壓力傳感器、溫度傳感器與控制中心連接。當(dāng)壓縮機(jī)油溫壓力傳感器感應(yīng)壓力信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值超過(guò)安全值時(shí)，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示壓縮機(jī)油溫過(guò)高；當(dāng)壓縮機(jī)油壓壓力傳感器感應(yīng)壓力信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值超過(guò)安全值時(shí)，壓縮機(jī)停止， 蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示壓縮機(jī)油壓過(guò)高；當(dāng)壓縮機(jī)溫度傳感器感應(yīng)壓力信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值超過(guò)安全值時(shí)，壓縮機(jī)停止，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)停止、進(jìn)水裝置關(guān)閉，報(bào)警提示壓縮機(jī)溫度過(guò)高。通過(guò)上述傳感器設(shè)置，確保了本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器高效、安全的運(yùn)行。進(jìn)一步的，在上述基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還公開(kāi)了所述二氧化碳熱泵熱水器的工作過(guò)程和控制方式。其工作過(guò)程是設(shè)定出水溫度，按下啟動(dòng)按鈕；設(shè)備啟動(dòng)后，控制系統(tǒng)啟動(dòng)蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器吸收空氣中的熱能；控制系統(tǒng)啟動(dòng)壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮二氧化碳制熱；調(diào)節(jié)進(jìn)水裝置，出水帶走熱水交換器里的熱能。其控制方式包括如下三種控制方式一設(shè)環(huán)境溫度一定時(shí)，蒸發(fā)器吸入的熱量為一定值，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，控制流入熱水交換器水流流量，就能控制熱水交換器內(nèi)制冷劑的溫度，達(dá)到不斷改變節(jié)流毛細(xì)管兩邊的壓差，使節(jié)流毛細(xì)管節(jié)流處在最佳位置，最終達(dá)到控制出水溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)。水流量大，熱水交換器內(nèi)制冷劑的溫度下降，制冷劑熱量少，節(jié)流毛細(xì)管兩邊的壓差下降，壓力也下降；水流量小，熱水交換器內(nèi)制冷劑的溫度上升，制冷劑熱量多，節(jié)流毛細(xì)管兩邊的壓差上升，壓力也上升?？刂品绞蕉?設(shè)進(jìn)水流量一定，可調(diào)節(jié)吸熱風(fēng)機(jī)速度，調(diào)節(jié)蒸發(fā)器吸入的熱量。外界溫度高，從蒸發(fā)器吸收的熱量多，當(dāng)吸收的熱量超過(guò)壓縮機(jī)的能力，壓縮機(jī)便過(guò)載，此時(shí)將吸熱風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速漸漸調(diào)慢，直到蒸發(fā)器吸收的熱量使得節(jié)流毛細(xì)管制冷劑流量恒定在最大安全值。控制方式三進(jìn)水流量和吸熱風(fēng)機(jī)速度聯(lián)調(diào)。可以同時(shí)調(diào)節(jié)控制熱水交換器內(nèi)制冷劑的溫度和蒸發(fā)器吸入的熱量，達(dá)到節(jié)流毛細(xì)管制冷劑流量恒定在最大安全值。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型公開(kāi)的二氧化碳熱泵熱水器解決了現(xiàn)有二氧化碳熱泵熱水難以達(dá)到85°C 92°C高溫的問(wèn)題和難以有效防止二氧化碳熱泵熱水器的蒸發(fā)器底部結(jié)冰的問(wèn)題，充分利用了二氧化碳優(yōu)良的環(huán)保性能和制冷性能，是一種可以使出水溫度達(dá)到85 °C 92 °C的熱泵裝置。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施的二氧化碳熱泵熱水器的原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1，公開(kāi)了本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器，包括蒸發(fā)器9、經(jīng)濟(jì)器6、節(jié)流毛細(xì)管7、化霜電磁閥8、熱水交換器4、蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)10、壓縮機(jī)5，蒸發(fā)器9 一端與經(jīng)濟(jì)器6連接，另一端通過(guò)與節(jié)流毛細(xì)管7連接到經(jīng)濟(jì)器6，并且該端通過(guò)與化霜電磁閥8連接到熱水交換器4達(dá)到化霜的功能；蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)10連接在蒸發(fā)器9上部；冷水進(jìn)口包括冷水回水和自來(lái)水兩路通道，兩路通道通過(guò)可調(diào)節(jié)進(jìn)水控制器3和熱水交換器4連接；壓縮機(jī)5 —端與經(jīng)濟(jì)器6連接，一端與熱水交換器4連接。其中，蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)10連接在蒸發(fā)器9上部，優(yōu)選密封連接，保證風(fēng)量從蒸發(fā)器 9通過(guò)。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器進(jìn)水控制器3，其一端與進(jìn)水連接，一端與熱水交換器4連接，進(jìn)水控制器3可通過(guò)變頻、分段控制、脈寬調(diào)速等方式控制自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水量。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的二氧化碳熱泵熱水器還包括儲(chǔ)水箱1，儲(chǔ)水箱一端與外界連接，一端與所述熱水交換器4連接，另一端通過(guò)回水電磁閥2與進(jìn)水控制器3連接。為了防止壓縮機(jī)的油溫過(guò)高，通風(fēng)機(jī)11對(duì)壓縮機(jī)的冷凍油進(jìn)行冷卻，從而保證壓縮的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種二氧化碳熱泵熱水器，包括蒸發(fā)器、經(jīng)濟(jì)器、節(jié)流毛細(xì)管、化霜電磁閥、熱水交換器、蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，其特征在于所述蒸發(fā)器一端與經(jīng)濟(jì)器連接，另一端通過(guò)節(jié)流毛細(xì)管連接到經(jīng)濟(jì)器，并且該端通過(guò)與化霜電磁閥連接到熱水交換器；所述蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)連接在蒸發(fā)器上部；所述冷水進(jìn)口包括冷水回水和自來(lái)水兩路通道，兩路通道通過(guò)可調(diào)節(jié)進(jìn)水控制器和熱水交換器連接；所述壓縮機(jī)一端與經(jīng)濟(jì)器連接，一端與熱水交換器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于所述的蒸發(fā)器與蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)是密封連接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于所述進(jìn)水控制裝置一端與進(jìn)水連接，一端與熱水交換器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化碳熱泵熱水器，還包括儲(chǔ)水箱，其特征在于所述儲(chǔ)水箱一端與外界連接，一端與所述熱水交換器連接，另一端通過(guò)回水電磁閥與所述進(jìn)水控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于所述蒸發(fā)器上設(shè)有溫度傳感器和/或風(fēng)量傳感器，所述溫度傳感器和/或風(fēng)量傳感器與控制中心連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于還設(shè)有出水溫度傳感器、 進(jìn)水溫度傳感器，所述出水溫度傳感器、進(jìn)水溫度傳感器與控制中心連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于還設(shè)有高壓壓力傳感器和 /或低壓壓力傳感器，所述高壓壓力傳感器和/或低壓壓力傳感器與控制中心連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳熱泵熱水器，其特征在于所述壓縮機(jī)設(shè)有油溫壓力傳感器、油壓壓力傳感器、溫度傳感器，所述油溫壓力傳感器、油壓壓力傳感器、溫度傳感器與控制中心連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種二氧化碳熱泵熱水器，包括蒸發(fā)器、經(jīng)濟(jì)器、節(jié)流毛細(xì)管、化霜電磁閥、熱水交換器、蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，其特征在于所述蒸發(fā)器一端與經(jīng)濟(jì)器連接，另一端通過(guò)與節(jié)流毛細(xì)管連接到經(jīng)濟(jì)器，并且該端通過(guò)與化霜電磁閥連接到熱水交換器；所述蒸發(fā)器吸熱風(fēng)機(jī)連接在蒸發(fā)器上部；所述冷水進(jìn)口包括冷水回水和自來(lái)水兩路通道，兩路通道通過(guò)可調(diào)節(jié)進(jìn)水控制器和熱水交換器連接；所述壓縮機(jī)一端與經(jīng)濟(jì)器連接，一端與熱水交換器連接。本實(shí)用新型公開(kāi)的二氧化碳熱泵熱水器解決了現(xiàn)有二氧化碳熱泵熱水難以達(dá)到85℃～92℃高溫的問(wèn)題和難以有效防止二氧化碳熱泵熱水器的蒸發(fā)器底部結(jié)冰的問(wèn)題，充分利用了二氧化碳優(yōu)良的環(huán)保性能和制冷性能，是一種可以使出水溫度達(dá)到85℃～92℃的熱泵裝置。
文檔編號(hào)F24H9/20GK202254270SQ20112039588
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者林炳南, 邵和勇 申請(qǐng)人:邵和勇