一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器。本发明专利技术包括二氧化碳制冷剂主循环回路、除霜管路以及热水供应回路；二氧化碳制冷剂主循环回路包括依次连接的蒸发器、压缩机、气体冷却器以及膨胀阀；除霜管路包括依次连接的第一电磁阀以及第一降压毛细管，第一电磁阀的进口端与压缩机出口端连接，第一降压毛细管的出口端与蒸发器进口端连接；热水供应回路包括水箱，水箱出水端与气体冷却器水侧进口端连接，水箱进水端与气体冷却器水侧出口端连接。本发明专利技术压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过除霜管路进入蒸发器，对蒸发器换热盘管进行加热，达到蒸发器除霜的目的。本发明专利技术有效解决了在寒冷地区蒸发器结霜、换热效率降低、热泵制热量衰减的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器
本专利技术属于热水器
，具体是涉及一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器。
技术介绍
空气源热泵热水器利用传热工质把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能以此来加热水温。它具有高效节能的特点，制造相同的热水量，消耗费用的成本仅为电热水器的1/4、燃气热水器的1/3，比电辅助太阳能热水器利用能效高。二氧化碳是一种不破坏大气臭氧层(ODP＝0)和全球气候变暖指数很小(GWP＝1)的天然环保制冷剂。同时，二氧化碳在热泵循环还具有优良的节能性能。二氧化碳热泵热水器将有效解决空调冷热源面临的资源与环境的压力,应用前景良好。然而在寒冷地区，环境温度较低，风冷蒸发器的表面容易结霜，导致蒸发器换热效率大大降低，从热源侧吸收的热量减少，蒸发温度和蒸发压力降低，压缩机吸入的制冷剂质量流量降低，导致制热能力急剧下降；同时，结霜严重时会导致制冷剂在蒸发器中蒸发不完全，压缩机吸气带液，损坏压缩机，系统无法正常运行。因而，二氧化碳热泵热水器在寒冷地区的应用受到了一定的限制。在二氧化碳热泵热水器系统中，压缩机的排气压力很高，蒸发器的承压性能有限，常规的R22热泵热水器所使用的四通换向阀逆循环除霜和热气旁通除霜不适用于二氧化碳热泵热水器系统中。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器，该热水器可以有效解决在寒冷地区蒸发器结霜、热水器制热量衰减、制热效率降低等问题，促进二氧化碳热泵热水器在寒冷地区的推广和应用。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器，包括二氧化碳制冷剂主循环回路、除霜管路以及热水供应回路；所述二氧化碳制冷剂主循环回路包括依次连接的蒸发器、压缩机、气体冷却器以及膨胀阀；所述除霜管路包括依次连接的第一电磁阀以及第一降压毛细管，所述第一电磁阀的进口端与所述压缩机出口端连接，所述第一降压毛细管的出口端与所述蒸发器进口端连接；所述热水供应回路包括水箱，所述水箱出水端与所述气体冷却器水侧进口端连接，所述水箱进水端与所述气体冷却器水侧出口端连接。进一步，所述压缩机包括一级压缩机以及二级压缩机，所述热水器还包括中间补气管路，所述中间补气管路包括依次连接的第二电磁阀以及第二降压毛细管，所述第二电磁阀进口端与所述冷却器的出口端连接，所述第二降压毛细管出口端与所述二级压缩机进口端连接。进一步，所述热水供应回路还包括循环水泵、进水阀、出水阀以及止回阀，所述循环水泵、进水阀按水流动方向依次安装在所述水箱出水端与所述气体冷却器水侧进口端之间，所述出水阀、止回阀按水流动方向依次安装在所述水箱进水端与所述气体冷却器水侧出口端之间。进一步，所述蒸发器包括风机、管翅片换热管以及用于测量所述管翅片换热管外侧温度的第一温度传感器。进一步，所述二级压缩机出口端设有用于测量二氧化碳制冷剂温度的第二温度传感器。本专利技术的有益效果在于：(1)所述二氧化碳制冷剂主循环回路的运行过程：从压缩机出口端排出的高温高压二氧化碳制冷剂分为两路，其中一路连接到气体冷却器并在气体冷却器中与水换热，在加热水的同时被冷却降温，从气体冷却器出来后再经过电子膨胀阀节流降压，然后进入蒸发器蒸发吸热，最后从蒸发器的出口返回压缩机的进口，进入下一个循环。所述除霜管路是由所述压缩机出口排出的高温高压二氧化碳制冷剂所分出的另一条管路，所述除霜管路通过第一电磁阀控制开启。所述除霜管路的运行过程：当所述第一温度传感器测得蒸发器换热管外侧温度值低于控制器预设值时，控制器判定需要除霜，开启第一电磁阀，压缩机出口排出的一部分高温高压二氧化碳制冷剂进入该除霜管路中，经过第一降压毛细管节流降压至压缩机的进口端的进气压力，形成中温的二氧化碳气体进入蒸发器进行除霜，除霜后的二氧化碳制冷剂回到压缩机的进口端。当第一温度传感器测得蒸发器换热管外侧温度值高于控制器预设值时，控制器判定除霜完成，所述第一电磁阀关闭，压缩机出口端的二氧化碳制冷剂全部进入主循环回路。本专利技术在压缩机排气口并联一条由第一电磁阀控制的除霜管路，压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过除霜管路进入蒸发器，对蒸发器换热盘管进行加热，达到蒸发器除霜的目的。本专利技术有效解决了在寒冷地区蒸发器结霜、换热效率降低、热水器制热量衰减的问题。(2)所述中间补气管路由气体冷却器出口分出的另一条二氧化碳制冷剂循环管路，通过位于中间补气管路的第二电磁阀控制开启。所述中间补气管路的运行过程：所述第二温度传感器在二级压缩机出口端监控制冷剂温度，当第二温度传感器测得制冷剂温度值超过控制器预设限定值时，开启所述第二电磁阀，气体冷却器出口端的一部分二氧化碳制冷剂进入该中间补气管路中，通过位于中间补气管路的第二降压毛细管节流降压至二级压缩机进口端的进气压力，并与一级压缩机出口端的排气混合并进入二级压缩机。当第二温度传感器测试到制冷剂温度在控制器预设限定值以下时，所述第二电磁阀处于关闭状态，气体冷却器出口的二氧化碳制冷剂全部进入主循环回路。本专利技术通过在气体冷却器出口并联一条由第二电磁阀控制的中间补气管路，气体冷却器出口的制冷剂经所述第二降压毛细管节流降压为温度较低的气态制冷剂并回到二级压缩机的进口，与二级压缩机的进口端的进气混合，实现为二级压缩机的吸气降温，从而达到降低二级压缩机排气温度、提高热水器能效的目的。本专利技术采用了二氧化碳双级压缩机，并通过中间补气技术实现了压缩机排气温度的控制，解决了二氧化碳热泵热水器在低温工况下压缩机排气温度过高的问题；同时，由于中间补气的作用，压缩机的能耗得到降低，在低温环境下的制热量衰减程度减少，热水器的能效更高。(3)本专利技术中的中间补气管路和除霜管路中均采用毛细管作为节流元件，成本较低，更加经济。附图说明图1为本专利技术结构示意图。附图中标记的含义如下：1-蒸发器1.1-风机1.2-管翅片换热管1.3-第一温度传感器2-压缩机3-第二温度传感器4-气体冷却器5-电子膨胀阀6-第一电磁阀7-第一降压毛细管8-第二电磁阀9-第二降压毛细管10-水箱11-水泵12-进水阀13-出水阀14-止回阀具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案做出更为具体的说明：如图1所示：本专利技术包括二氧化碳制冷剂主循环回路、除霜管路、中间补气管路以及热水供应回路；所述二氧化碳制冷剂主循环回路包括依次连接的蒸发器1、压缩机2、气体冷却器4以及膨胀阀5；所述蒸发器1包括风机1.1、管翅片换热管1.2以及用于测量所述管翅片换热管外侧温度的第一温度传感器1.3。所述压缩机2包括一级压缩机以及二级压缩机；所述除霜管路包括依次连接的第一电磁阀6以及第一降压毛细管7，所述第一电磁阀6的进口端与所述压缩机2出口端连接，所述第一降压毛细管7的出口端与所述蒸发器1进口端连接；所述中间补气管路包括依次连接的第二电磁阀8以及第二降压毛细管9，所述第二电磁阀8进口端与所述冷却器4的出口端连接，所述第二降压毛细管9出口端与所述二级压缩机进口端连接。所述热水供应回路包括水箱10，所述水箱10出水端与所述气体冷却器4水侧进口端连接，所述水箱10进水端与所述气体冷却器4水侧出口端连接；所述热水供应回路还包括循环水泵11、进水阀12、出水阀13以及止回阀14，所述循环水泵11、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器，其特征在于：包括二氧化碳制冷剂主循环回路、除霜管路以及热水供应回路；所述二氧化碳制冷剂主循环回路包括依次连接的蒸发器(1)、压缩机(2)、气体冷却器(4)以及膨胀阀(5)；所述除霜管路包括依次连接的第一电磁阀(6)以及第一降压毛细管(7)，所述第一电磁阀(6)的进口端与所述压缩机(2)出口端连接，所述第一降压毛细管(7)的出口端与所述蒸发器(1)进口端连接；所述热水供应回路包括水箱(10)，所述水箱(10)出水端与所述气体冷却器(4)水侧进口端连接，所述水箱(10)进水端与所述气体冷却器(4)水侧出口端连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器，其特征在于：包括二氧化碳制冷剂主循环回路、除霜管路以及热水供应回路；所述二氧化碳制冷剂主循环回路包括依次连接的蒸发器(1)、压缩机(2)、气体冷却器(4)以及膨胀阀(5)；所述除霜管路包括依次连接的第一电磁阀(6)以及第一降压毛细管(7)，所述第一电磁阀(6)的进口端与所述压缩机(2)出口端连接，所述第一降压毛细管(7)的出口端与所述蒸发器(1)进口端连接；所述热水供应回路包括水箱(10)，所述水箱(10)出水端与所述气体冷却器(4)水侧进口端连接，所述水箱(10)进水端与所述气体冷却器(4)水侧出口端连接。2.如权利要求1所述的二氧化碳热泵热水器，其特征在于：所述压缩机(2)包括一级压缩腔以及二级压缩腔，所述热水器还包括中间补气管路，所述中间补气管路包括依次连接的第二电磁阀(8)以及第二降压毛细管(9)，所述第二电磁阀(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤，樊海彬，黄磊，周俊海，宋有强，许敬德，曲继坤，王智文，魏昇，夏玲，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院，合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34