[發明專利]一種家用熱泵熱水器系統及制熱方法

有效

• 申請號: 201610254125.6
• 申請日: 2016-04-23
• 公開（公告）號: CN105757979B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 向華
• 申請（專利權）人: 廣東合即得能源科技有限公司
• 主分類號: F24H4/04
• 分類號: F24H4/04;F25B30/06;H01M8/0606;H01M8/04014
• 代理公司: 東莞眾業知識產權代理事務所(普通合伙) 44371
• 代理人: 李宇翔

本發明公開了一種家用熱泵熱水器系統，包括壓縮機、室內冷凝器、電子膨脹閥、室外蒸發器、甲醇水儲存容器、輸送泵、重整器、燃料電池、電力轉換系統及空氣余氣混合器；重整器產生高溫余氣，排向空氣余氣混合器；空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成20～70℃的中溫混合氣體，輸向室外蒸發器；燃料電池用于氫氣與氧氣發生電化學反應，產生電能輸出；電力轉換系統用于將燃料電池輸出的電能轉換為負載所需求的電，為壓縮機、輸送泵及房車馬達供電。本發明使用不受地域限制，在室外空氣低于零度時，仍能正常高效工作，室外蒸發器上也不會結霜，無需定期除霜，能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量，更節能省電。

技術領域

本發明涉及熱水器技術領域，特別涉及一種家用熱泵熱水器系統及制熱方法。

背景技術

隨著不可再生能源如煤、石油、天然氣等越來越少，耗電量非常小的家用空氣能熱泵熱水器應運而生。家用空氣源熱泵原理就是利用逆卡諾原理，室外蒸發器從室外空氣中的環境熱能中吸取熱量以蒸發傳熱工質，工質蒸氣經壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過室內冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給水，冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到室外蒸發器，然后再被蒸發，如此循環往復。

然而，家用空氣源熱泵的缺點是室外空氣溫度越低時供熱量越小，特別是當室外空氣溫度低于零度時，熱泵就難以正常工作，需要用電或其他輔助熱源對空氣進行加熱，熱泵的效率大大降低，并且，當室外空氣溫度低于零度時，空氣源熱泵的室外蒸發器上會結霜，需要定期除霜，空氣源熱泵增加除霜模塊之后，不但穩定性降低、維護成本增加，而且也損失相當大一部分能量。此外，現有熱泵熱水器的供電來源通常為市電，因此現有熱泵熱水器的使用受到較大的地域限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術中的不足，提供一種家用熱泵熱水器系統，該熱泵熱水器系統使用不受地域限制，在室外空氣低于零度時，仍能正常高效工作，蒸發器上也不會結霜，無需定期除霜，能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量。為此，本發明還要提供一種該家用熱泵熱水器系統的制熱方法。

為解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是：一種家用熱泵熱水器系統，包括壓縮機、室內冷凝器、電子膨脹閥、室外蒸發器、甲醇水儲存容器、輸送泵、重整器、燃料電池、電力轉換系統及空氣余氣混合器；所述壓縮機、室內冷凝器、電子膨脹閥與室外蒸發器之間形成熱泵熱水器系統的工質輸送回路；所述甲醇水儲存容器儲存有液態的甲醇水原料；所述輸送泵用于將甲醇水儲存容器中的甲醇水原料通過輸送管道泵送至重整器的重整室；重整器設有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，所述重整室用于甲醇與水蒸汽發生重整制氫反應制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器的運行提供熱量；所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內氫氣氧氣燃燒產生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器；所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成20～70℃的中溫混合氣體，輸向室外蒸發器，空氣余氣混合器內設有用于感應混合氣體溫度的溫度感應器及用于鼓入外界空氣的風扇；所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發生電化學反應，產生電能輸出；所述電力轉換系統用于將燃料電池輸出的電能轉換為負載所需求的電，為壓縮機、輸送泵及風扇供電。

優選地，所述壓縮機與室外蒸發器之間設有汽液分離器，所述室內冷凝器與電子膨脹閥之間設有過濾器，所述電子膨脹閥與室外蒸發器之間也設有過濾器。

優選地，該熱泵熱水器系統還包括水箱及循環泵，在循環泵的驅動下，水箱底部的冷水輸向室內冷凝器，在室內冷凝器中，冷水吸收工質冷凝后所釋放的熱量變成熱水，輸回水箱上部；所述燃料電池輸出的電能經電力轉換系統轉換后，還為循環泵供電。

優選地，所述室內冷凝器包括水箱及輸送工質的盤管，所述盤管外繞于水箱外側。