專利名稱：：帶除濕功能的熱泵熱水裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種帶除濕功能的熱泵熱水裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)的快速發(fā)展，世界范圍內(nèi)能源的日趨緊張，能源危機(jī)成為全人類必須面對(duì)的且要加以解決的重大課題之一。采用高效節(jié)能家用電器作為要著力抓好的六大重點(diǎn)節(jié)能領(lǐng)域之一。熱水器是家庭消耗能源較多的家電產(chǎn)品之一，電熱水器和燃?xì)鉄崴髦饕碾娔?、天然氣和煤氣等高品位能源，太陽能熱水器的發(fā)展得到了極大的推廣，但受氣候及安裝條件限制。目前高效的熱泵熱水器成為主要發(fā)展方向。高濕環(huán)境易導(dǎo)致細(xì)菌滋生，誘發(fā)呼吸道疾病、風(fēng)濕病，造成財(cái)物的損失，如衣服皮革受潮發(fā)霉；夏季導(dǎo)致人體散熱困難，增加中暑的機(jī)會(huì)；冬季加速熱的傳導(dǎo)，使人倍覺寒冷。家庭浴室是家庭中空氣濕度最大的場所，如果衛(wèi)生間面積小、朝向差，通風(fēng)采光不足，衛(wèi)生間成了家庭細(xì)菌滋生的"重災(zāi)區(qū)"。因此，保持浴室的干爽衛(wèi)生成為人們的追求生活品質(zhì)的需求。目前熱泵熱水器與除濕機(jī)制造技術(shù)十分成熟，自成一體。分別滿足家庭熱水的供給與室內(nèi)環(huán)境的濕度控制。熱泵熱水器技術(shù)有風(fēng)源熱泵、太陽能熱泵及地源熱泵等多種形式。除濕機(jī)有冷凍除濕、轉(zhuǎn)輪除濕、液體除濕、膜除濕等技術(shù)。這兩種技術(shù)在一定程度上均有合成。如中國專利99228716.2所揭示的一種多功能空調(diào)制冷制熱裝置，主要由一個(gè)熱泵熱水系統(tǒng)和一個(gè)熱泵空調(diào)系統(tǒng)組成，包括室內(nèi)外換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、蓄熱材料箱、水箱、過冷器以及旋流流量控制閥。系統(tǒng)有制冷、制熱、熱泵熱水器、蓄熱等功能。但第99228716.2號(hào)專利沒有有效解決房間的濕度控制問題，只是在制冷模式下有些除濕效果，不能控制室內(nèi)的相對(duì)濕度與溫度。又如中國專利89217917.1所揭示的一種熱泵除濕干燥機(jī)，將熱泵與除濕組成一個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)，主要目的是提供除濕與提高干燥所需的熱空氣。該系統(tǒng)共用一個(gè)壓縮機(jī)與冷凝器，設(shè)置了兩個(gè)蒸發(fā)器。該系統(tǒng)將冷凝器冷凝后的制冷劑一部分節(jié)流，通過熱泵蒸發(fā)器從室外吸收熱量。另外一部分流入除濕蒸發(fā)器中，吸收由干燥室內(nèi)物料蒸發(fā)水蒸汽的汽化潛熱。兩股流體匯合后流入過冷器中降低冷凝器出液的溫度，提高循環(huán)的效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種帶除濕功能的熱泵熱水裝置及其控制方法，該發(fā)明的裝置能夠同時(shí)(或分別)實(shí)現(xiàn)制熱水、除濕兩種運(yùn)行模式的切換。該裝置的兩個(gè)系統(tǒng)包括共同的壓縮機(jī)、汽液分離器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等主要設(shè)備，熱泵熱水系統(tǒng)利用制冷劑循環(huán)產(chǎn)生的冷凝熱量來獲得高溫?zé)崴?，并利用蓄熱水箱?duì)熱量進(jìn)行儲(chǔ)存，實(shí)時(shí)提供生活所需的熱水，該系統(tǒng)獨(dú)自設(shè)有冷凝器、蓄熱水箱、供(補(bǔ))水閥門與管道；制冷除濕系統(tǒng)利用制冷劑循環(huán)提供的冷量對(duì)房間空氣進(jìn)行除濕處理，并通過冷凝熱再熱空氣的方法實(shí)現(xiàn)房間空氣的濕度處理，該系統(tǒng)配置了再熱冷凝器，風(fēng)向開關(guān)、出風(fēng)風(fēng)管。本發(fā)明的裝置可完成獨(dú)立除濕、獨(dú)立熱泵以及熱泵空調(diào)三種工作模式。本發(fā)明的技術(shù)方案是該裝置包括帶有蓄熱水箱的熱泵熱水系統(tǒng)和制冷除濕系統(tǒng)，該裝置的兩個(gè)系統(tǒng)有各自獨(dú)立的部件又有共用的部件，兩個(gè)系統(tǒng)共同的部件有壓縮機(jī)、汽液分離器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、貯液器、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)向開關(guān)；上述帶有蓄熱水箱的熱泵熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)l、蓄熱水箱3、熱泵冷凝器4、貯液器ll、節(jié)流閥12、蒸發(fā)器15、吸風(fēng)機(jī)13、風(fēng)道16、風(fēng)向開關(guān)17、汽液分離器2以及混水閥6、出水閥8、補(bǔ)水閥19、給水泵5、電磁閥7、9、10組成；壓縮機(jī)1的一路經(jīng)過電磁閥7與熱泵冷凝器4的一端連接，熱泵冷凝器4置于蓄熱水箱3中，經(jīng)管路連接電磁閥9的電磁閥IO關(guān)閉，熱泵冷凝器4的另一端經(jīng)過電磁閥9與貯液器11連接，貯液器11經(jīng)過節(jié)流閥12連接蒸發(fā)器15，蒸發(fā)器15連接吸風(fēng)機(jī)13，吸風(fēng)機(jī)13出風(fēng)口安裝有風(fēng)道16，風(fēng)道16中安裝風(fēng)向開關(guān)17，蒸發(fā)器15經(jīng)過管路連接汽液分離器2，汽液分離器2連接壓縮機(jī)l，上述蓄熱水箱3和給水泵5分別連接混水閥6和補(bǔ)水閥19，出水閥8連接混水閥6;上述制冷除濕系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、除濕冷凝器14、貯液器11、節(jié)流閥12、蒸發(fā)器15、吸風(fēng)機(jī)13、風(fēng)道16、風(fēng)向開關(guān)17、汽液分離器2以及電磁閥9、20、10;上述壓縮機(jī)1另一路經(jīng)過電磁閥20連接除濕冷凝器14，經(jīng)管路連接電磁閥io的電磁閥9關(guān)閉；除濕冷凝器14經(jīng)過電磁閥io連接c液器ii，ie液器11經(jīng)過節(jié)流閥12連接蒸發(fā)器15，蒸發(fā)器15連接吸風(fēng)機(jī)13，吸風(fēng)機(jī)13出風(fēng)口安裝有風(fēng)道16，風(fēng)道16中安裝風(fēng)向開關(guān)17，蒸發(fā)器15經(jīng)過管路連接汽液分離器2，汽液分離器2連接壓縮機(jī)1，除濕冷凝器14連接排風(fēng)機(jī)18。上述風(fēng)道通向室內(nèi)或室外，且風(fēng)道接出風(fēng)口不少于一個(gè)。上述蒸發(fā)器不少于一個(gè)，使用多個(gè)蒸發(fā)器則蒸發(fā)器與蒸發(fā)器之間并聯(lián)連接。上述蒸發(fā)器為風(fēng)冷式。上述蓄熱水箱與熱泵冷凝器是分體的或是一體化的。該裝置的控制方法，在各運(yùn)行模式卜.各閥門的狀態(tài)如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的有益效果是-1.功能完善、系統(tǒng)緊湊可實(shí)現(xiàn)制熱、空調(diào)、除濕三大功能。利用熱泵技術(shù)高效利用電能獲取生活熱水；浴后開啟除濕功能，可保證浴室恢復(fù)干爽，減少發(fā)霉與漏電；夏季可回收熱泵制熱產(chǎn)生的冷量使浴室涼爽。2.系統(tǒng)穩(wěn)定、性能可靠熱泵系統(tǒng)與除濕系統(tǒng)工作時(shí)，制冷劑沿各自的路徑循環(huán)，分別完成制熱與除濕功能，制冷劑的分配與壓縮機(jī)回油的可靠性高。3.節(jié)省材料，系統(tǒng)集成兩個(gè)系統(tǒng)采用一臺(tái)壓縮機(jī)和一個(gè)蒸發(fā)器來匹配除濕冷凝器與熱泵冷凝器，使系統(tǒng)高效運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)兼顧除濕與熱泵兩大功育g;系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，節(jié)省材料成本。4.靈活設(shè)計(jì)，方便四季除濕機(jī)的送風(fēng)口可制成多種形式，方便安裝，利于局部除濕，如毛巾架、浴鏡上方，或電器插頭處；冬季制熱水時(shí)，利用風(fēng)閥將蒸發(fā)器的通風(fēng)口接通室外，吸收大氣中的熱量；夏季及過渡季節(jié)時(shí)，將風(fēng)閥換向，蒸發(fā)器將對(duì)室內(nèi)提供冷量。需要除濕時(shí)，風(fēng)閥使蒸發(fā)器通向室內(nèi)，迅速干燥室內(nèi)空氣。5.優(yōu)化控制，蓄熱節(jié)能制熱模式優(yōu)先在谷電時(shí)段(23:00~7:00)運(yùn)行；系統(tǒng)熱泵運(yùn)行受水溫和時(shí)段兩種控制。連續(xù)用水時(shí)段，選擇"水溫"控制檔，當(dāng)水溫低于設(shè)定值，開啟風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)；非連續(xù)用水時(shí)段，選擇"時(shí)段+水溫"控制檔，水溫低于設(shè)定值，但時(shí)間不屬于谷電時(shí)段，熱泵不運(yùn)行；達(dá)到谷電時(shí)段，接通電路，開啟風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)。水箱水位釆用模糊記憶控制，可記憶一天的用水量實(shí)現(xiàn)水位可調(diào)，避免儲(chǔ)存多余的水量造成浪費(fèi)。該裝置滿足一年四季的需求，特別適合家庭、旅館的浴室使用。圖l.是本發(fā)明的帶除濕功能的熱泵熱水系統(tǒng)示意圖其中1、壓縮機(jī)2、汽液分離器3、貯熱水箱4、熱泵冷凝器5、給水泵6.混水閥7、9、10、20、電磁閥8、出水闊11、貯液器12、節(jié)流閥13、吸風(fēng)機(jī)14、除濕冷凝器15、蒸發(fā)器16、風(fēng)道17風(fēng)向開關(guān)18排風(fēng)機(jī)19補(bǔ)水閥具體實(shí)施例方式該裝置的系統(tǒng)示意圖如圖1所示，由兩個(gè)系統(tǒng)組成，一個(gè)是帶有蓄熱水箱的熱泵熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)l、蓄熱水箱3、熱泵冷凝器4、貯液器ll、節(jié)流闊12、蒸發(fā)器15、吸風(fēng)機(jī)13、風(fēng)道16、風(fēng)向開關(guān)17、汽液分離器2以及混水閥6、出水閥8、補(bǔ)水閥19、給水泵5、電磁閥7、9、IO組成。制熱水模式時(shí)，從壓縮機(jī)1出來的制冷劑蒸汽經(jīng)電磁閥7進(jìn)入熱泵冷凝器4釋放熱量，加熱蓄熱水箱中的冷水，(蓄熱水箱與冷凝器可以是分體的，也可以是一體化的)。制冷劑冷凝下來后經(jīng)過電磁閥9進(jìn)入貯液器11，再流經(jīng)節(jié)流閥12降壓，送入蒸發(fā)器15，冬季時(shí)風(fēng)向開關(guān)17打開，蒸發(fā)器與室外空氣相通，吸收室外的熱量；夏季時(shí)風(fēng)向開關(guān)17關(guān)閉，蒸發(fā)器與室內(nèi)空氣相通，吸收室內(nèi)的熱量，使室內(nèi)空氣變冷。制冷劑在蒸發(fā)器中重新變成蒸汽，經(jīng)汽液分離器2，返回壓縮機(jī)l。裝置的另外一個(gè)系統(tǒng)是制冷除濕系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、除濕冷凝器14、貯液器ll、節(jié)流閥12、蒸發(fā)器15、吸風(fēng)機(jī)13、風(fēng)道16、風(fēng)向丌關(guān)17、汽液分離器2以及電磁閥9、20、10;除濕模式時(shí)，從壓縮機(jī)1出來的制冷劑蒸汽經(jīng)電磁閥20進(jìn)入除濕冷凝器14釋放熱量。制冷劑冷凝后經(jīng)過電磁閥10進(jìn)入貯液器11(此時(shí)電磁閥9關(guān)閉)，再流經(jīng)節(jié)流閥12降壓，送入蒸發(fā)器15，吸收室內(nèi)的熱量重新變成蒸汽，經(jīng)汽液分離器2，返回壓縮機(jī)l。室內(nèi)空氣經(jīng)過吸風(fēng)機(jī)13流經(jīng)蒸發(fā)器，除濕降溫后進(jìn)入冷凝器，冷凝熱部分或全部用于再熱空氣(排風(fēng)空氣出口溫度可調(diào))，空氣被升溫，減小其相對(duì)濕度，變成干燥的暖風(fēng)，經(jīng)排風(fēng)機(jī)18排入室內(nèi)。權(quán)利要求1.一種帶除濕功能的熱泵熱水裝置，包括帶有蓄熱水箱的熱泵熱水系統(tǒng)和制冷除濕系統(tǒng)，其特征在于該裝置的兩個(gè)系統(tǒng)有各自獨(dú)立的部件又有共用的部件，兩個(gè)系統(tǒng)共同的部件有壓縮機(jī)、汽液分離器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、貯液器、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)向開關(guān)；上述帶有蓄熱水箱的熱泵熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、蓄熱水箱(3)、熱泵冷凝器(4)、貯液器(11)、節(jié)流閥(12)、蒸發(fā)器(15)、吸風(fēng)機(jī)(13)、風(fēng)道(16)、風(fēng)向開關(guān)(17)、汽液分離器(2)以及混水閥(6)、出水閥(8)、補(bǔ)水閥(19)、給水泵(5)、電磁閥(7、9、10)組成；壓縮機(jī)(1)的一路經(jīng)過電磁閥(7)與熱泵冷凝器(4)的一端連接，熱泵冷凝器(4)置于蓄熱水箱(3)中，經(jīng)管路連接電磁閥(9)的電磁閥(10)關(guān)閉，熱泵冷凝器(4)的另一端經(jīng)過電磁閥(9)與貯液器(11)連接，貯液器(11)經(jīng)過節(jié)流閥(12)連接蒸發(fā)器(15)，蒸發(fā)器(15)連接吸風(fēng)機(jī)(13)，吸風(fēng)機(jī)(13)出風(fēng)口安裝有風(fēng)道(16)，風(fēng)道(16)中安裝風(fēng)向開關(guān)(17)，蒸發(fā)器(15)經(jīng)過管路連接汽液分離器(2)，汽液分離器(2)連接壓縮機(jī)(1)，上述蓄熱水箱(3)和給水泵(5)分別連接混水閥(6)和補(bǔ)水閥(19)，出水閥(8)連接混水閥(6)；上述制冷除濕系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、除濕冷凝器(14)、貯液器(11)、節(jié)流閥(12)、蒸發(fā)器(15)、吸風(fēng)機(jī)(13)、風(fēng)道(16)、風(fēng)向開關(guān)(17)、汽液分離器(2)以及電磁閥(9、20、10)；上述壓縮機(jī)(1)另一路經(jīng)過電磁閥(20)連接除濕冷凝器(14)，經(jīng)管路連接電磁閥(10)的電磁閥(9)關(guān)閉；除濕冷凝器(14)經(jīng)過電磁閥(10)連接貯液器(11)，貯液器(11)經(jīng)過節(jié)流閥(12)連接蒸發(fā)器(15)，蒸發(fā)器(15)連接吸風(fēng)機(jī)(13)，吸風(fēng)機(jī)(13)出風(fēng)口安裝有風(fēng)道(16)，風(fēng)道(16)中安裝風(fēng)向開關(guān)(17)，蒸發(fā)器(15)經(jīng)過管路連接汽液分離器(2)，汽液分離器(2)連接壓縮機(jī)(1)，除濕冷凝器(14)連接排風(fēng)機(jī)(18)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶除濕功能的熱泵熱水裝置，其特征在于上述風(fēng)道通向室內(nèi)或室外，且風(fēng)道接出風(fēng)口不少于一個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶除濕功能的熱泵熱水裝置，其特征在于上述蒸發(fā)器不少于一個(gè),使用多個(gè)蒸發(fā)器則蒸發(fā)器與蒸發(fā)器之間并聯(lián)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的帶除濕功能的熱泵熱水裝置，其特征在于:上述蒸發(fā)器為風(fēng)冷式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶除濕功能的熱泵熱水裝置，其特征在于上述蓄熱水箱與熱泵冷凝器是分體的或是一體化的。6.—種權(quán)利要求1所述的帶除濕功能的熱泵熱水裝置的控制方法，其特征在于，在各運(yùn)行模式下各閥門的狀態(tài)如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>全文摘要本發(fā)明公開了一種帶除濕功能的熱泵熱水裝置及其控制方法，該裝置能夠同時(shí)或分別實(shí)現(xiàn)制熱水、除濕兩種運(yùn)行模式的切換；該裝置的兩個(gè)系統(tǒng)包括共同的壓縮機(jī)、汽液分離器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等主要設(shè)備，熱泵熱水系統(tǒng)利用制冷劑循環(huán)產(chǎn)生的冷凝熱量來獲得高溫?zé)崴⒗眯顭崴鋵?duì)熱量進(jìn)行儲(chǔ)存，實(shí)時(shí)提供生活所需的熱水；制冷除濕系統(tǒng)利用制冷劑循環(huán)提供的冷量對(duì)房間空氣進(jìn)行除濕處理，并通過冷凝熱再熱空氣的方法實(shí)現(xiàn)房間空氣的濕度處理；該裝置可完成獨(dú)立除濕、獨(dú)立熱泵以及熱泵空調(diào)三種工作模式，該裝置可以滿足一年四季的需求，特別適合家庭、旅館的浴室使用。文檔編號(hào)F25B30/00GK101169296SQ20071003172公開日2008年4月30日申請(qǐng)日期2007年11月28日優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日發(fā)明者丁小江,譚輝平,穎陳申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)