[发明专利]用于CO2热泵热水器水箱内水温分层结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于CO₂热泵热水器的水箱，尤其是一种即可以为用户提供满足需求的热水，同时又可以保证供给气冷器的循环水温度较低，以提高CO₂热泵热水器系统的COP的水箱。 

背景技术

节能、环保是21世纪科学发展的两个重要议题，CFCS替代成为全世界共同关注的问题，CO₂作为自然工质又一次受到重视。一方面二氧化碳环保无毒，不会破坏臭氧层，另一方面，二氧化碳热泵系统的高温侧温度较高，较空气源热泵可提供更高温度的热水，因此二氧化碳热泵热水器受到广泛关注，对二氧化碳热泵热水器的研究也在全世界范围内展开。CO₂热泵热水器一般采用循环加热的方式提供热水，由水箱供给气冷器的水温度较低，则热泵系统的COP较大。 热水器中的水温对热泵热水器性能的影响很大。 

日本的家用二氧化碳热泵热水器产品对水箱进行了改进，如采用绝热真空型水箱，内置式水箱或分体式小水箱，不仅节省了空间，也节约了能耗。我国对于二氧化碳热泵热水器的研究目前主要集中在CO₂换热特性的研究及提高压缩机效率，提高换热器效率，改进循环方式。王祥等对采用417A工质的热泵热水器的内置盘管蓄热水箱进行研究，分析产生水温分层和涡流等现象的原因，得出温度场与速度场相互耦合能促进水温分布的均匀性，提出加大内置盘管间距和在水箱中布置插入物，提高热水的加热速度。张厚雷等提出一种新型往复流动加热双水箱热泵热水器，内部采用了浮子卷套结构，可减少冷热水混合的不可逆损失，储热性能优于常规变温加热型热水器。刘志国等采用FLUNT软件，对内部沉浸冷凝盘管的封闭式绝热卧式水箱的非稳态温度场进行数值模拟，模拟计算了冷凝盘管的长度及水箱径高比对箱内温度场的影响。 

传统水箱中流体互相掺混换热，导致水温分布均匀，出水侧的温度降低，不能提供满足用户所需的热水；供给气体冷却器的水温升高，CO₂热泵热水器系统的COP降低。 

发明内容

本发明是要提供一种用于CO2热泵热水器水箱内水温分层结构，能够减少水箱内冷热流体的掺混换热，在保证系统提供满足用户所需的热水的同时，使得进入气冷器的循环水维持在较低的温度，从而提高CO₂热泵热水器系统的COP。 

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下： 

一种用于CO₂热泵热水器水箱内水温分层结构，包括水箱，其特征在于：所述水箱内增设用于减少水箱内冷热流体的掺混换热的冷热流体分层装置。

冷热流体分层装置为挡板，挡板横向或竖向设置在水箱内。 

冷热流体分层装置为隔板，至少一层隔板设置在在水箱内。 

冷热流体分层装置为挡板和隔板，挡板和隔板相结合布设在水箱内。 

两个所述水箱串联在一起，其中，一个水箱的冷水出口连接另一个水箱的热水进口。挡板的材料采用发泡保温隔热材料，其导热系数为0.035。隔板的材料采用发泡保温隔热材料，其导热系数为0.035。水箱的循环水入水口和补水口处布设若干导流片。 

本发明的有益效果是： 

本发明对水箱结构进行改进，使得冷热水互不掺混，水温上下分层，保证系统在提供足够高温热水的同时，使流入气体冷却器的循环水保持在较低的温度，从而提高系统COP。

在水箱内加设了横、竖挡板或隔板，挡板和隔板材料采用发泡保温隔热材料，减少冷热流体间的温差传热。采用挡板、隔板相结合或将两个水箱串联的方式，减少水箱内冷热流体的互相掺混，实现水箱内冷热流体分层，达到温度分层目的。水箱上部的水保持在较高的温度，可提供温度满足用户所需的热水，同时使流向气冷器的循环水稳定在较低的温度，可提高系统的COP。 

附图说明

图1 是水箱内加设横挡板的示意图； 

图2 是水箱内加设竖挡板的示意图；

图3是水箱内增加一层或多层隔板的示意；

图4是水箱内以竖挡板与隔板相结合布设的示意图；

图5是水箱内以横挡板与隔板相结合布设的示意图；

图6是两个水箱串联方式之一示意图；

图7是两个水箱串联方式之二示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。