專利名稱：低壓抽氣式熱泵熱水器或開水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
熱泵、空調(diào)、熱水器
背景技術(shù)：
熱泵技術(shù)已經(jīng)非常古老，但在目前的現(xiàn)實(shí)世界中并未得到充分開發(fā)。原因是我們使用的介質(zhì)多是低溫介質(zhì)。低溫介質(zhì)在低溫下蒸發(fā)適合于制冷但不太適合于熱泵，因為要 提高熱泵的效率就要提高熱泵的效能比，勢必提高介質(zhì)的汽化蒸發(fā)溫度。但目前國內(nèi)的熱 泵并沒有在“效能比”上有較大提高，原因就是沒有在“介質(zhì)”上下功夫，并且空調(diào)、冰箱等 的制冷，都是單方面的制冷，在制冷過程中也會產(chǎn)生“熱”，但這“熱”并未開發(fā)利用且污染了 環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
“低壓抽氣式熱泵開水器器”屬于一種熱泵，主要方法是選擇常溫常壓下沸點(diǎn)較 高的物質(zhì)(如戊烷、水、酒精等)做蒸發(fā)劑，在低壓(即低于大氣壓)蒸發(fā)器內(nèi)通過抽氣壓 縮機(jī)進(jìn)行“抽氣”實(shí)現(xiàn)低壓“蒸發(fā)”，蒸汽通過壓縮機(jī)壓縮溫度升高后在熱水器內(nèi)“冷凝”，冷 凝后的液體回到“蒸發(fā)器”中，工作過程類似熱泵。其中冷凝需要的冷凝器既可以做成熱水 器又可以做成開水器，是理想的節(jié)能產(chǎn)品。


圖1為低壓抽氣式空調(diào)或熱泵熱水器結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，(1)為換熱管，(2) 為氣倉，(3)為氣體的上下疏通管道和液體回流管道，(4)為抽氣式壓縮機(jī)，(5)為熱水器內(nèi) 的交換器，(6)為加熱水體的進(jìn)出口示意。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖介紹室內(nèi)空調(diào)或熱泵熱水器如圖1所示，換熱吸收部分即“蒸發(fā)器”(1) 為“換熱管”，材質(zhì)可以是金屬銅管或鋁管，也可以是“平板式”而非“管式”，“管”或者“平 板”片薄有利于傳熱，管或平板內(nèi)裝有蒸發(fā)液體，此系統(tǒng)即為“蒸發(fā)器”。蒸發(fā)器放于室內(nèi)夏 天吸收空氣的熱量，使空氣降溫，起到“空調(diào)”的作用。同時將“熱量”通過抽氣壓縮機(jī)(4) 泵入“熱水器”內(nèi)的交換器(5)內(nèi)換熱，形成38°以上的溫水供洗浴應(yīng)用或者進(jìn)一步升溫至 100°C產(chǎn)生開水供生活飲用，成品水可以從出口(6)放出。蒸發(fā)液體的選擇由于夏天要求室溫在26°以下，所以蒸發(fā)介質(zhì)在常規(guī)條件下需 要低于26°C，溫度越低越有利于快速傳熱，但溫度越低越會加劇耗能，這與我們設(shè)計高效能 比的“熱泵”初衷愿望相違背。根據(jù)熱泵供熱系數(shù)=T2/(T2-T1)可知，供熱溫度Τ2和蒸發(fā)溫 度Tl之間差別越大，供熱系數(shù)即效能比越小，例如設(shè)計熱水器內(nèi)成品“水”的溫度為45°C， 蒸發(fā)器內(nèi)介質(zhì)的低壓蒸發(fā)溫度為20°，則熱泵熱水器效能比=(273. 15+45)/(45-20)= 12.726，同時，空調(diào)制冷系數(shù)=T1/T2-T1 = (273. 15+25)/(45-20) = 11.926，由于消耗 了電即產(chǎn)生了熱又在室內(nèi)制了“冷”，所以綜合效能比應(yīng)為二者之和=12. 726+11.926 =24. 652，這個數(shù)字接近“25”，已經(jīng)非?？捎^。如果成品水溫度為38°，綜合效能比還會進(jìn)一 步提升，但液體的蒸發(fā)溫度也可以低于20°比如18°，由于介質(zhì)可以在“低壓”下蒸發(fā)，降 低蒸發(fā)壓力即可降低蒸發(fā)溫度，因此對介質(zhì)的選擇可以有較寬松的范圍，但從節(jié)能角度考 慮，越接近常壓下的18-20°越為有利。所以說用18-20°左右的蒸發(fā)劑既能滿足夏天制冷 需求，又能滿足熱水器夏天洗澡只用，綜合效能比達(dá)到20以上，這就是“高溫介質(zhì)”的特別 “優(yōu)勢”，但這種介質(zhì)目前較少，常溫常壓下沸點(diǎn)接近20°的介質(zhì)有新戊烷。正戊烷、異戊烷、 新戊烷的沸點(diǎn)分別為36. 07°C、27.9°C、9.5°C，可以參考使用，酒精、水也可以使用。
壓縮機(jī)的選擇選擇低壓抽氣式壓縮機(jī)，比如所用介質(zhì)是“水”或者是“酒精”，在 常壓下，水的沸點(diǎn)是100°C，但在低壓下20°C時也可以沸騰蒸發(fā)。查表得水在20°C時的飽 和蒸汽壓為2. 3346kp，45°C時的飽和蒸汽壓力為9. 5837kp，壓縮機(jī)在這個范圍內(nèi)工作可謂 “游刃有余”。即使升到開水的飽和蒸汽壓101. 33kp，對于低壓2. 3346和高壓101. 33之間 的壓力比值小于50，一般抽氣壓縮機(jī)都能對付。而其他介質(zhì)如酒精或者戊烷類工作壓力都 低于這個比值，因此用“低壓抽氣式”能夠延長壓縮機(jī)的使用壽命。氣倉的作用氣倉即除了介質(zhì)占用空間外其余容納低壓氣體的空間，在圖1中氣 倉(2)容積較大，僅僅是示意所用，表示除了介質(zhì)外還有氣體的容納空間，這個空間較大利 于介質(zhì)吸熱蒸發(fā)和傳熱。實(shí)際應(yīng)用中可以消除專門的氣倉，氣倉可以與蒸發(fā)器(1)融為一 體。綜上所述低壓抽氣式空調(diào)或熱泵熱水器采取“高溫”介質(zhì)，利用“低壓”蒸發(fā)技 術(shù)，結(jié)合室內(nèi)室外熱量的綜合利用，能夠大幅度提高“效能比”，廣泛應(yīng)用在熱水器、空調(diào)、開 水、冬季取暖和其他熱利用工程，本文由于利用熱水器或開水器作為熱泵的“冷凝系統(tǒng)”，不 僅使需要的室溫降下來，或者從廢棄熱源獲取熱量，由于低壓抽氣壓縮機(jī)的使用拓寬了抽 氣壓縮機(jī)的溫度使用范疇和使用壽命，使低壓抽氣式熱泵熱水器或開水器不僅耐用還更節(jié) 能。
權(quán)利要求
低壓抽氣式熱泵熱水器或開水器，屬于一種熱泵，其特征是能夠利用高沸點(diǎn)蒸發(fā)劑和低壓抽氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效能比，主要實(shí)現(xiàn)方法是選擇常溫常壓下沸點(diǎn)較高的物質(zhì)(如戊烷、水、酒精等)做蒸發(fā)劑，在蒸發(fā)器內(nèi)通過“抽氣”實(shí)現(xiàn)低壓“蒸發(fā)”，蒸汽通過壓縮機(jī)壓縮后溫度升高在熱水器保溫水箱的換熱器內(nèi)“冷凝”，在保溫水箱內(nèi)產(chǎn)生溫水或開水，冷凝后的液體回到“蒸發(fā)器”中完成循環(huán)。
2.根據(jù)1所述，高沸點(diǎn)蒸發(fā)劑是指常溫常壓下沸點(diǎn)大于零度的有機(jī)或無機(jī)液體，如戊 烷、酒精、水等。
3.根據(jù)1所述，“低壓抽氣”是指抽氣壓縮機(jī)在蒸發(fā)器內(nèi)在“一個大氣壓”之下進(jìn)行抽 氣，然后將“氣體”進(jìn)行壓縮升溫后換熱。
4.根據(jù)1所述，由于采取了高沸點(diǎn)蒸發(fā)劑，不僅效能提高，而且使壓縮機(jī)的工作壓力范 圍和工作溫度范圍發(fā)生變化，能夠利用熱泵產(chǎn)生“開水”即形成“開水器”。
全文摘要
低壓抽氣式熱泵熱水器或開水器，屬于一種熱泵，主要通過低壓抽氣方式解決熱泵的效率以期達(dá)到高效并能產(chǎn)生中溫實(shí)現(xiàn)開水，主要方法是選擇常溫常壓下沸點(diǎn)較高的物質(zhì)(如戊烷、水、酒精等)做蒸發(fā)劑，在低于大氣壓的蒸發(fā)器內(nèi)通過抽氣機(jī)進(jìn)行“抽氣”實(shí)現(xiàn)低壓“蒸發(fā)”，蒸汽通過壓縮機(jī)壓縮溫度升高后在熱水器內(nèi)“冷凝”，冷凝后的液體回到“蒸發(fā)器”中，工作過程類似熱泵。而這個冷凝器就是熱水器或開水器，在實(shí)際應(yīng)用中單方面熱水器效能比可以達(dá)到12，開水器效能大于3。
文檔編號F24H4/02GK101813373SQ201010170708
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者馮益安 申請人:馮益安