[发明专利]一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及开水加热系统，尤其涉及一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统。

背景技术

热泵技术是一种充分利用低品位能源通过热泵使其变为高品位能源的一类能源二次利用回收装置，可以有效提高能源利用率。而现有的电加热开水器由于直接消耗电能造成电力的过渡消耗和设备使用费用，以10kW功率标准的电开水器为例，如果其每天工作6小时，每kW·h电费按0.45元计算，那么其一年使用过程中消耗的电费可达9855元，而每个单位、区域、城市使用的开水器不止成百上千台，如此计算下来每年的电力消耗还是很可观的。我们希望利用这样一种高效热泵装置替代现有开水加热器中的电加热器部分，从而实现通过降低电能消耗的同时可以产生更多热能的目标。

图1、图2为现有开水加热装置的结构示意图。如图1和2所示，现有开热水加热装置主要包括开水储箱6，冷水储箱6-1、煮水储箱6-2、电加热器5，5’和其他控制装置。开水器工作时，主要采用给电加热器通电，将电能直接转换为热能对加热器附近的冷水进行加热，较简单的系统是通过水阀控制冷水流量逐层加热如图1所示；较复杂的系统则采用冷水、煮水、储热水分别放置在不同水箱如图2所示。与此同时，通过控制回路依据水量、水温等情况控制电加热器部分的启动和停止。无论哪种传统方法均利用电能直接加热，虽然操作简便，结构简单，但如前所述电力损失和高昂电费均有悖可持续发展理念。

图3所示为单元双作用热声热泵的结构示意图。该单元双作用热声热泵包括两个直线电机【即直线压缩机1和直线膨胀机1’】以及热泵单元2；所示的热泵单元2连接于所述直线压缩机1与直线膨胀机1’之间；其包括依次连接于所述直线压缩机1的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13；通过调节两个直线电机的相关参数保证热泵单元与环路串联热泵系统中的每一台热泵单元的工作条件一致。但相较于环路系统的工作相位可通过几何结构自调节，单元系统的缺点在于：膨胀机回收的部分声功需要增加其它途径才可以再次利用，这样会增加系统结构复杂性；一台压缩机可以产生的声功毕竟有限，导致泵热量有限，而大功率压缩机势必造成压缩机体积和震动的增大；热泵单元进出口体积流率相位差需要对直线电机进行人为调节，有可能造成系统工作不稳定的情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其主加热器采用双作用高温热声热泵加热储水箱中的冷水至100℃，替代传统开水加热器的电加热器装置，节约电能提高能源利用率。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其包括：底端装有冷水补水阀8的冷水储箱6-1；装有开水出口水龙头7的热水储箱6；和加热器；

其特征在于，

所述的加热器为双作用热声热泵加热器；所述的双作用热声热泵加热器由首尾间隔相连并形成闭合环形回路的三个双作用直线压缩机1和三个热泵单元2组成；所述三个双作用直线压缩机1的工作相位差和三个热泵单元2出口处体积流率相位差均为120度；所述三个直线压缩机采用三相电供电；

所述三个热泵单元2的每一个热泵单元均由依次相连的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13组成，前一热泵单元的主低温换热器13和后一个热泵单元的次低温换热器9分别连接于所述双作用直线压缩机1的两端；每一个热泵单元2的高温换热器11入口分别通过冷水输入管道3与所述冷水储箱6-1相连通，每一个热泵单元2的高温换热器11出口分别通过热水输出管道4与所述热水储箱6相连通。

本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，还可包括装于所述热水储箱6底部的一由三相电供电的辅助电加热器5。

本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，还可进一步包括一与所述开水储箱6-1相连通的煮水储箱6-2，每一个热泵单元2的高温换热器11出口分别通过热水输出管道4与所述煮水储箱6-2相连通。

所述的回热器12采用带孔隙的不锈钢丝网逐层填充的具有多孔介质流道的回热器。所述每一个热泵单元中的各部件均为独立部件；所述次低温换热器9、高温换热器11和主低温换热器13的外壳均为不锈钢外壳的壳管式铜换热器；所述的热缓冲管10为不锈钢管，主要起到缓冲高温换热器11处的高温保护另一端的双作用直线压缩机1的作用。