[發明專利]熱泵熱水器的換熱保溫裝置

有效

• 申請號: 201110291404.7
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102322687A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 舒方碩
• 申請（專利權）人: 舒方碩
• 主分類號: F24H9/00
• 分類號: F24H9/00;F24H9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及熱泵熱水器的換熱保溫裝置，尤其是能充分換熱保溫的裝置。

技術背景

目前，公知的熱泵熱水器的換熱保溫裝置，是在能承受自來水壓力的保溫容器的上部設有出水口，下部設有進水口，在所述容器的內殼外或其內自上而下但不限于自上而下的設有換熱管，通過換熱管將換熱管內的介質所吸收的空氣中但不限于空氣中的熱能轉換到容器中的水里。所述換熱保溫裝置有以下缺陷：1.要將容器里的水全部加熱到設定的溫度，換熱管中的介質與水的溫差就會不斷縮小。根據傅里葉定律，溫差越小，熱傳遞速率越低，隨著容器里的水溫不斷升高，介質與水的溫差便不斷縮小，導致熱傳遞速率不斷下降，也即能量的轉化率不斷下降。當溫差為零時，能量的轉化率也為零。根據國內某著名制冷企業公布的技術數據，某款空氣能熱水器將空氣中的熱能轉換到介質中，能效能達到3.6，但依據以上分析并經過計算，當水箱中的水從15℃加熱到默認的50℃時，所述空氣能熱水器將空氣中的熱能轉換到介質中，平均能效實際上只有2.15，而介質中平均只有54％的熱能轉換到容器的水中。由此表明，所述空氣能熱水器將空氣中的熱能轉換到水中，能效實際上只有1.16，其原因就是在整個加熱過程中熱泵效率不斷下降以及換熱率不斷下降直至最后為零所致。2.根據卡諾定理，冷凝溫度越高，壓縮機的效率越低，具體表現為介質從空氣中但不限于空氣中吸收的熱能越少；同時，介質的冷凝溫度越高，說明介質中釋放到水中的熱能越少，即換熱率越低。兩方面結合，導致惡性循環。3.從熱泵熱水器開始運行時起，介質的冷凝溫度就持續增高，直至等于或高于容器里的水的設定溫度。介質的過高冷凝溫度，導致壓縮機的潤滑效果變差、潤滑油碳化甚至壓縮機被燒壞；4.使用熱水時，即使熱泵熱水器處于運行中，但由于熱水不斷從上部流出，冷水不斷從下部流入，容器里很快就會出現熱水區和冷水區。水的熱傳遞速率很高，熱水區的熱能會快速向冷水區傳遞。在較短的時間里，容器里的熱能就會均勻分布到水中，達到熱平衡狀態，水溫因此下降到使水變得不適合使用。為了延長恒溫供水的時間，國內某著名制冷企業在某款空氣能熱水器的水箱中安裝了一塊隔水板。熱能從水溫較高處向水溫較低處傳遞是由熱傳遞規律決定的，隔水板只能阻擋冷水在壓力的作用下沖入熱水區，根本不能阻止熱傳遞，因此所述措施的作用非常有限。

發明內容

為了克服目前熱泵熱水器的能效低、介質的冷凝溫度過高、壓縮機易被燒壞和水溫易變冷等缺陷，本發明提供一種換熱保溫裝置，能大幅度提高熱泵熱水器的能效、降低介質的冷凝溫度、保障壓縮機長時間安全運行和長時間恒溫供水。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在能承受自來水壓力的保溫容器內，有一垂直于地面的結構將所述容器的內腔分隔成三個腔室，一個為加熱腔，一個為蓄熱腔；兩個腔室的上部相互連通，連通部分為連通腔。所述結構的兩面的中間設有隔熱層。連接壓縮機高壓端的換熱管從容器的下部穿入，進入蓄熱腔后沿所述結構盤繞上行，至所述結構的上端進入加熱腔，然后盤繞下行，直至從加熱腔的下端穿出與蒸發器相連接。進水管從加熱腔的下端穿入，有約10厘米長的管體垂直置于加熱腔的底部。進水管的出水口是封閉的，在接近封閉的出水口并與其垂直的圓弧面上有數個小孔，用于向加熱腔內分散注水。?進水管的進水口與單向閥的出水口相連接，單向閥的進水口與一三通相連接，將單向閥的一個進水口變為兩個進水口。兩個進水口分別與電磁閥的出水口和電控閥的出水口相連接。電磁閥的進水口和電控閥的進水口分別與另一三通相連接，該三通的另一接口與自來水管相連接。該連接處設有初始水溫溫度傳感器與自來水相接觸，該傳感器與控制板電線連接。所述熱泵熱水器的集熱裝置的進氣但不限于進氣端設有溫度傳感器，該傳感器與控制板電線連接。電磁閥和電控閥分別與控制板電線連接。出水管從所述容器的下部穿入至蓄熱腔。在接近加熱腔其上端處，設有加熱腔一號旁通管與外界連通，該旁通管內安裝有防溢電極，防溢電極與控制板電線連接。在加熱腔的上部設有加熱腔二號旁通管與外界連通，該旁通管的管壁上有孔與蓄熱腔相通。加熱腔二號旁通管內安裝有熱水溫度傳感器，該溫度傳感器與控制板電線連接。在蓄熱腔的下部設有蓄熱腔旁通管與外界連通，該旁通管的外端上安裝有泄水閥。加熱腔和蓄熱腔的底部均設有排污口。

還可以將本發明設計成兩腔式的，即只有加熱腔和蓄熱腔，沒有連通腔。兩腔之間的隔斷中設有隔熱層。兩腔式的又分為上下式和左右式兩種。兩腔之間用管道連通，加熱腔里達到設定溫度的熱水通過管道流入蓄熱腔。再可以將加熱腔和蓄熱腔做成兩個獨立的容器，兩腔之間用管道連通，加熱腔里達到設定溫度的熱水通過管道流入蓄熱腔。