[发明专利]用于热水系统的储罐

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于热水系统的储罐，它包括用于分离热水层和冷水层的机械隔离装置。

背景技术

热水系统通常包括储存流体(例如水)的储罐，所述流体使放热热交换器中的制冷剂冷却。通过采用储罐，可以减小热水产生部分的尺寸、成本和循环。在热泵系统中，热水在储罐外产生。热泵系统效率与散热器中水的输入温度直接相关，散热器与制冷剂进行热交换。当进入散热器的流体的输入温度降低时，系统的效率增加。

通过缓慢使水流入所述储罐，可以在储罐内形成热层和冷层，热层和冷层由热分界层分开。储罐内热水的量在任何时候都会变化，因为热水产生能力通常不能满足系统的负载需求。因此，当负载被设置在系统上时，所述热分界层在储罐内上下运动，并且具有处于所述热层和冷层之间的温度范围。

另外还考虑热水储罐中军团菌的形成，在25-42℃之间因为沉积物和结垢会发生军团菌的形成。

发明内容

一种热泵热水系统，包括压缩机、放热热交换器、膨胀装置和吸热热交换器。制冷剂通过所述闭合回路系统循环。

一储罐储存与放热热交换器内的制冷剂进行热交换的水。一设在储罐内的热容器和冷容器之间的机械分界板减小所述热容器和冷容器内的水之间的热交换。由于冷容器内的冷水的密度大于热容器内的热水的密度，冷容器位于热容器下面。所述机械分界板设计成处于热水密度和冷水密度之间的有效密度，使得该机械分界板在两个容器之间浮动。

所述系统的性能因数由放热热交换器入口处的水温决定。当水的输入温度增加时，热泵系统的性能因数降低。

在水加热模式期间，冷容器内的冷水流入放热热交换器，以冷却制冷剂。由于水与制冷剂进行热交换，水被加热并离开放热热交换器。被加热的水流入储罐的热容器。在放水模式期间，热容器内的热水被从储罐取走并流入热水排放器。冷水从水源流入储罐的冷容器，以再填充所述储罐。

替换地，热水和/或冷水可以分别被放在热容器或冷容器内的可扩展元件(例如囊或伸缩箱)中。所述分界板位于热层和冷层之间。当热水和冷水被放入所述可扩展元件中时，两个层之间的热交换能力被减小。在该例子中，分界板并不需要设计成具有有效密度，因为分界板由可扩展元件中之一或者两者支撑。另外，在该例子中，热容器可以设置在冷容器的上面、下面或侧面。

从下面的说明和附图能够更好地了解本发明的这些和其它特征。

附图说明

本领域技术人员从后面当前优选实施例的详细说明能够容易了解本发明的各种特征和优点。下面简单对所述详细说明的附图进行说明：

图1示出现有技术的热泵系统的示意图；

图2示出本发明的热泵系统；

图3示出水加热模式下本发明的储罐；

图4示出放水模式下本发明的储罐；

图5示出本发明的替换实施例。

具体实施方式

图1示出现有技术的热泵水系统20，它包括压缩机22、放热热交换器24、膨胀装置26和吸热热交换器28。制冷剂通过闭合回路系统20循环。

制冷剂以高压力和焓离开压缩机22并流过放热热交换器24。在放热热交换器24中，制冷剂失去热，以低焓和高压力离开放热热交换器24。一流体介质(例如水)流过散热器32，并且与通过放热热交换器24的制冷剂进行热交换。在与制冷剂进行热交换后，被加热的水通过散热器出口36离开。然后制冷剂通过膨胀装置26，压力下降。在膨胀后，制冷剂流过吸热热交换器28，并以高焓和低压力离开。之后，制冷剂重新进入压缩机22，完成系统20。

系统20还包括储罐44，它储存与放热热交换器24内的制冷剂进行热交换的水。在水加热模式期间，当必须冷却放热热交换器24内的制冷剂时，来自储罐44的冷层46的冷水流过储罐44中的开口56，并通过入口34进入散热器32，使放热热交换器24内的制冷剂冷却。当水与制冷剂进行热交换时，水在散热器32内被加热并通过出口36离开散热器32。被加热的水通过开口58流入储罐44的热层48。

在放水模式期间，来自热层48的热水通过开口58从储罐44除去，并流入热水排放器52。来自水源40的冷水流入系统20，并通过开口56进入储罐44，再填充储罐44。

通过使水缓慢进入储罐44，能够在储罐44内形成热层48和冷层46。在热层48和冷层46之间形成热分界层50，当系统20工作时该热分界层50上下移动，并且热层48和冷层46的体积变化。热分界层50具有处于热层48和冷层46之间的温度范围。