[发明专利]一种空气能二氧化碳热泵热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热水器，尤其是以二氧化碳为工质、能够提供开水或热水的二氧化碳热泵热水器，属加热装置技术领域。

背景技术

热泵热水器能够利用低温热源加热水，具有良好的经济性，该技术正在迅速发展并逐步被人们所认识。目前市场上常见的热泵热水器均采用常规氟利昂工质，存在的问题是除了会引起臭氧层破坏与温室效应外，供水温度也较低，在需要提供高温水或开水的场合，采用常规工质的热力循环性能降低很快，部分工质由于临界温度的限制，热泵热水器的出水温度很难达到要求的温度，并且当蒸发器所处的环境温度过低时，机组的效率大幅下降，热水器的出水温度更达不到要求。为了保证较高的出水温度和较大的性能系数，需采用双级压缩或多级压缩，工作流程比较复杂，运行调节不便，产品成本增加。

基于臭氧层破坏和温室效应的影响，用自然工质替代合成工质越来越受到国内外制冷界的重视。自然工质二氧化碳作为制冷工质有很多优点：它的ODP＝0，GDP＝1；使用安全，无毒；物理化学稳定性好；单位容积制冷量大，有利于减少装置体积；在超临界条件下，它的流动传热性能好；此外，二氧化碳容易获取，价格低廉，不需要回收。二氧化碳的临界温度只有31℃，处于常温范围，所以通常采用跨临界循环。在二氧化碳跨临界循环中，压缩机的排气温度比较高，一般会在80℃以上，并且二氧化碳的放热过程是在超临界压力下进行的，因此有较大的温度滑移，这个温度特别适合提供高温热水。与采用常规制冷剂的热泵热水器相比，目前二氧化碳热泵热水器的主要缺点是系统的性能系数较低，这主要是因为二氧化碳热泵在跨临界条件下运行，高压部分会达到9MPa或更高，高压二氧化碳气体经过节流装置压降很高，节流损失很大，采用膨胀机代替膨胀阀虽然提高了系统的效率，但是膨胀机结构复杂，成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以二氧化碳为工质、采用涡流管利用压差提高换热温差制取热水或开水的空气能二氧化碳热泵热水器。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种空气能二氧化碳热泵热水器，它以二氧化碳作为制冷工质，它包括压缩机、涡流管、热交换器、蒸发器、膨胀阀和阀门，所述压缩机出口分为两个支路，分别由第一支路连通热交换器入口、第二支路连通涡流管入口，第一、第二支路上分别设置第一阀门和第二阀门，所述涡流管的热端支路连通热交换器入口，涡流管的冷端支路与热交换器管路的中部位置连通，所述热交换器出口支路连通蒸发器的入口，热交换器出口支路上设置膨胀阀，蒸发器出口支路连通压缩机的入口；热交换器内通有被加热的水。

上述空气能二氧化碳热泵热水器，它还包括回热器，回热器设置在蒸发器出口支路和热交换器出口支路中。

上述空气能二氧化碳热泵热水器，所述涡流管冷端支路与热交换器管路连接处的位置是指冷端支路中的气体温度与热交换器管路连接处的气体温度相同的位置。

上述空气能二氧化碳热泵热水器，所述涡流管热端支路上设置第三阀门，所述涡流管冷端支路上设置第四阀门。

本发明针对现有热泵热水器出水温度难以提高的问题进行了改进，主要特点如下：1.采用自然工质二氧化碳作为制冷剂，安全环保、来源广泛、价格低廉，并且二氧化碳的放热过程有较大的温度滑移，适合提供高温热水；2.利用涡流管效应得到更高温度的二氧化碳气体，提高了二氧化碳气体与水的换热温差，经过涡流管后的高压二氧化碳气体压力变低，膨胀阀的压降变小，从而减小了节流损失，提高了循环效率，节约能耗；3.可以根据需要通过阀门转换控制高温水和开水的制取，操作灵活，使用方便。基于上述特点，本发明广泛适用于宾馆、公共浴室、医院、疗养院、学校、健身中心等热水或开水需要量大的场所。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图。

图中各标号含义如下：1.压缩机、2.第一支路、3.第一阀门、4.第二支路、5.第二阀门、6.涡流管、7.涡流管冷端支路、8.第四阀门、9.涡流管热端支路、10.第三阀门、11.热交换器、12.来水管、13.热水管、14.热交换器出口支路、15.回热器、16.膨胀阀、17.蒸发器、18.蒸发器出口支路。

具体实施方式