[发明专利]应用热泵制热的空气能开水炉及其制热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开水炉具及其制热方法，特别涉及一种应用热泵制热的空气能开水炉及其制热方法。

背景技术

    开水炉具是人类生活的必需品，而目前现有的各类开水炉具普遍具有以下缺点：1）消耗大量能源，包括柴、煤、燃油、燃气、电能等；2）以柴、煤、燃油、燃气为能源的开水炉具，产生明火，导致火灾危险产生的几率较大，同时使用时也会对环境产生污染，而使用电能的开水炉具，热效率低，耗电量大。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，克服现有技术的缺陷，利用热泵技术提供一种环保节能的空气能开水炉及其制热方法，起到节约能源、保护环境的作用。

本发明的技术方案是：

一种应用热泵制热的空气能开水炉，包括机箱和热泵系统，其特征在于：所述机箱中设置开水箱、储水箱，储水箱的出口与开水箱的入口连接，开水箱设置有开水出水口，储水箱设置有自来水进水口，所述热泵系统包括集热器、风机、制热压缩机系统、开水箱加热器，所述集热器、制热压缩机系统和开水箱加热器依次串联连接。所述开水箱加热器设置于开水箱的内部或外围。

热泵系统通过制热工质的蒸发汽化吸热、压缩液化升温的原理，将从周围空气中收集的低位热能提升为高位热能，并用于将饮用水烧开。

进一步的技术方案还包括：

所述制热压缩机系统使用若干个工作在不同温度范围的热泵单元按工作温度由低到高的顺序前后衔接构成，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、压缩机、蒸发器和节流装置依次串联连接并构成循环回路；前一组热泵单元的冷凝器和后一组热泵单元的蒸发器封装于装有导热介质的冷凝/蒸发器内；第一组热泵单元与集热器连接，最后一组热泵单元与开水箱加热器连接。

作为优选，可将所述热泵系统设置为两级制热模式，包含低温热泵单元和高温热泵单元，低温热泵单元和高温热泵单元之间设有用于热量传递的冷凝/蒸发器，冷凝/蒸发器为一封装了低温热泵单元的冷凝管路、高温热泵单元的蒸发管路以及导热介质的热交换设备。

低温热泵单元设有低温压缩机，低温压缩机的入口与所述集热器的出口连接，低温压缩机的出口与所述冷凝/蒸发器的冷凝管路的入口连接，冷凝/蒸发器的冷凝管路的出口通过设有低温节流装置的管路与所述集热器入口连接，构成所述低温压缩机的输出循环回路。

高温热泵单元设有高温压缩机，高温压缩机的入口与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路的出口连接，高温压缩机的出口通过供热管路与所述机箱内的开水箱加热器连接给开水箱中的水加热，开水箱加热器的输出端再通过设有高温节流装置的管路与所述冷凝/蒸发器的蒸发管路的入口连接，构成所述高温压缩机的输出循环回路。

一种应用热泵制热的空气能开水炉的制热方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设置机箱内的开水箱、储水箱：

开水箱内加热至沸点的水可供使用；自来水管与储水箱连接，再由储水箱通过进水管连接至开水箱进行补水，储水箱设置有水位控制装置。

2)集热：首先确定以周围的空气为基础热源，通过风机推动携有热能的空气经由集热器流过，集热器中的制热工质吸收空气中的热量而蒸发。

3)制热：将蒸发后的制热工质蒸汽通过热泵系统的压缩机加压升温，加压升温后的制热工质蒸汽在开水箱加热器内流过，传递热量给水并加热至沸点。

4）设置控制系统：

所述控制系统包括设置在机箱内的控制单元、机箱正面的控制面板、设置在开水箱上的开水箱温度传感器。所述控制面板与控制单元相连。控制单元通过开水箱温度传感器采集数据，控制低温热泵单元、高温热泵单元协调运行。控制面板上设置有操作按键和工作状态显示装置。

进一步的技术方案还包括：

所述制热步骤设为多级制热，使用多个工作在不同温度范围的热泵单元按工作温度由低到高的顺序前后衔接构成制热系统；

将前一级热泵单元的冷凝器和后一级热泵单元的蒸发器封装在一个装有导热介质的冷凝/蒸发器内，通过冷凝/蒸发器中的导热介质，将前一级热泵单元的加压升温后的制热工质载有的热量在所述冷凝/蒸发器中传递给后一级热泵单元的制热工质，逐级将低位热能提高为高位热能。

作为优选，所述制热步骤设为两级制热，通过两个热泵单元逐级提高制热温度，包括以下步骤：

1）低温热泵单元制热