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CN1462850A - 相变储热预热式热泵热水器 - Google Patents

相变储热预热式热泵热水器 Download PDF

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CN1462850A
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陈光明
王勤
陈琪
王永川
张海峰
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Abstract

本发明公开了一种相变储热预热式热泵热水器。它依次具有蒸发器、压缩机、加热换热器、储热换热器、节流元件、蒸发器，进水管依次与取热换热器、加热换热器外管、出水管相接，蒸发器旁设有风机，在保温容器内设有储热换热器、取热换热器、相变储热材料，储热换热器与取热换热器之间的管路交错布置，加热换热器外设有保温隔热层，热泵加热器由控制调节设备控制。本发明通过将储热换热器与加热换热器串联在一起构成热泵系统的冷凝器，从而把相变材料储热与热泵供热巧妙地结合在一起，充分利用了两者储热与供热的优势，同时克服了两者储热与供热的不足。本热水器，稳定供热水时间长、无需储水容器、整套设备重量轻、体积小、功耗低、制造成本低廉、安全可靠、使用方便。

Description

相变储热预热式热泵热水器
                           技术领域
本发明涉及一种提供热水的热泵热水器，尤其涉及一种相变储热预热式热泵热水器。
                           背景技术
目前市场上销售的热水器主要为太阳能热水器、燃气热水器和电热水器三种，国内的专利技术资料中还提到了热泵式热水器，包括电子热泵热水器和常规压缩式热泵热水器。
上述这些热水器设备都存在一些问题与不足。太阳能热水器提供热水的能力受地域气候条件影响很大；电热水器和燃气热水器经多年的家庭使用表明一直都存在危及人身安全的隐患，电热水器存在触电的危险，燃气热水器存在着煤气中毒、窒息的危险，因使用这类型热水器而死于非命的报道屡有所见；而且电热水器和燃气热水器使用天然气、煤气或电能来加热生活热水，能量消耗大，运行费用高，供热系数值低于1。现有专利技术说明书提出的热泵式热水器，从理论上讲，都可以达到安全与节能目的，但至今还没有被大规模推广使用，这是由于：电子热泵热水器所使用电子芯片价格昂贵，且使用直流供电，还需专门的交直流转换设备；常规压缩式热泵热水器需要储水容器，体积尺寸大，输入功率大，制造成本高。
                           发明内容
本发明的目的是提供一种相变储热预热式热泵热水器。
它依次具有蒸发器、压缩机、加热换热器、储热换热器、节流元件、蒸发器，进水管依次与取热换热器、加热换热器外管、出水管相接，蒸发器旁设有风机，在保温容器内设有储热换热器、取热换热器、相变储热材料，储热换热器与取热换热器之间的管路交错布置，加热换热器外设有保温隔热层，热泵加热器由控制调节设备控制。
本发明所提供的相变储热预热式热泵热水器因为使用了储热装置来预热冷水，大大减小了热泵供热水时的热负荷，这样可以使用小功率的压缩机、小尺寸的蒸发器和冷凝器等热泵系统所需的设备，从而使热泵装置的体积尺寸大为减小，成本大幅下降；本发明具有较高的供热系数值，节能效果显著；与显热储热相比，相变储热系统因储热密度高，储热容器的体积大为减小，而且放热温度均衡，放热过程近似等温，使得系统具有非常稳定的供热水性能；所用相变材料的储热温度低，与外界的传热温差小，因而能达到很好的保温效果；整台热水器安装在室外，只要接通电源和进出水，就可使用，结构紧凑、合理，安装和操作都很方便。
本发明所提供的热水器还具有自动除霜功能，可以确保热水器在较低的环境温度下正常使用。
本发明所提供的热水器还可以使用低价谷电进行储热，这样可使整个系统的运行费用减少，经济性更好。
本发明所提供的热水器中的相变储热材料可使用石蜡、Na2HPO4·12H2O、Na2CO3·10H2O、癸酸等相变温度在35～50℃附近的相变材料，这些材料的熔化潜热和能量密度都较大，而且价格适中。
                           附图说明
附图是相变储热预热式热泵热水器结构示意图。
                           具体实施方式
相变储热预热式热泵热水器主要包括风机1、蒸发器2、压缩机3、节流元件4、旁通除霜电磁阀5、控制调节设备6、加热换热器7、保温隔热层8、相变储热材料9、取热换热器10、储热换热器11、保温容器12、冷水进管13、热水出管14等组成的热泵系统。保温容器12分为两部分，一部分为储热式换热器，由储热换热器11、取热换热器10和相变储热材料9组成；另一部分为加热换热器7。
在不使用热水的情况下，当相变储热材料的温度低于相变温度时，控制调节设备6会自动启动热泵系统工作，压缩机3产生的高温高压的气态制冷剂先流经加热换热器7的一个通道，由于另一个通道内未通入冷水，制冷剂不能被冷却冷凝，只能流入储热换热器11内冷却冷凝放热，放出的热量以潜热和少部分显热的形式储存于相变储热材料9中，相变材料的熔点在35～50℃左右。在储热换热器11中被冷凝的制冷剂经节流元件4减压后进入蒸发器2，从室外吸热蒸发后进入压缩机3被压缩后循环工作。当相变储热材料的温度高于相变温度时，控制调节设备6会自动停止系统工作。
在使用热水的情况下，控制调节设备6也会自动启动热泵系统工作，冷水从进水管13进入取热换热器10，被相变储热材料9预热至28～30℃后进入加热换热器7的另一个通道内，与压缩机3产生的高温高压制冷剂蒸汽进行热交换，被制冷剂蒸汽放出的热量加热到45～55℃后，经热水出管14排出，提供热水。从压缩机3出来的制冷剂蒸汽在加热换热器中被预热后的中温(28～30℃左右)水冷却为液体后再依次流经储热换热器11，节流元件4、蒸发器2后回到压缩机3完成热泵循环。
当室外蒸发器2温度较低时，控制调节设备6会自动开启旁路除霜电磁阀5，使压缩机3出来的高温气体直接进入蒸发器2，对蒸发器2进行除霜，以保证其正常工作。但供应热水时不进行除霜处理，只在热水停供的间歇进行除霜处理，以保证热水正常供应。
加热换热器7、储热换热器11构成热泵工作系统中的冷凝器。节流元件4为毛细管、电子膨胀阀、或热力膨胀阀。加热换热器7为套管式换热器，列管式换热器，或板翅式换热器。取热换热器10和储热换热器11为套片式换热器，翅片式换热器。

Claims (7)

1.一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于它依次具有蒸发器(2)、压缩机(3)、加热换热器(7)、储热换热器(11)、节流元件(4)、蒸发器(2)，进水管(13)依次与取热换热器(10)、加热换热器(7)外管、出水管(14)相接，蒸发器(2)旁设有风机(1)，在保温容器(12)内设有取热换热器(10)、储热换热器(11)、相变储热材料(9)，取热换热器(10)与储热换热器(11)之间的管路交错布置，加热换热器(7)外设有保温隔热层(8)，热泵加热器由控制调节设备(6)控制。
2.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于所说的压缩机(3)出口和蒸发器(2)入口之间设有旁通除霜电磁阀(5)。
3.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于由所说的加热换热器(7)、储热换热器(11)构成热泵工作系统中的冷凝器。
4.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于所说的节流元件(4)是毛细管、电子膨胀阀、或热力膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于所说的加热换热器(7)为套管式换热器，列管式换热器，或板翅式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于所说的储热换热器(11)和取热换热器(10)为套片式换热器，翅片式换热器。
7.根据权利要求1所述的一种相变储热预热式热泵热水器，其特征在于所说的储热材料(9)的相变温度为35～50℃。
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PB01 Publication
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GR01 Patent grant
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Assignee: Extek Energy Equipment (Zhejiang) Ltd.

Assignor: Zhejiang University

Contract fulfillment period: 2008.11.16 to 2014.11.15 contract change

Contract record no.: 2008330002198

Denomination of invention: Preheating type heat pump water heater using stored heat caused by phase change

Granted publication date: 20051130

License type: Exclusive license

Record date: 20081120

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

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Name of requester: INTEC HEAT TRANSFER EQUIPMENT (ZHEJIANG PROVINCE)

Effective date: 20081120

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Granted publication date: 20051130

Termination date: 20150616

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