热泵热水器基本原理

贵州家电维修网 http://www.gz112.cn 2009/2/10 17:28:30 来源:贵阳蓝天整理

一、浮球控制式

浮球控制式水循环系统是最简单、最常用的一种热泵水循环方式,许多热泵厂家在安装使用说明书中均采用此类控制方式。浮球控制式基本原理如图一所示:

1.热泵机组 2.循环水泵 3.Y型过滤器 4.球阀 5.保温水箱 6.高位水箱 7.浮球阀 8.球阀

浮球控制式基本原理

系统运行中,保温水箱水位始终处于满水位,当热泵机组对保温水箱中水进行加热时,根据水的自然物理特性,热水会向上浮,而冷水会向下沉。热泵机组只受到保温水箱温度的控制而反复循环加热,只有当保温水箱中水温达到机组设定温度时,机组才会停机。而我们将热水出水置于水箱上部即利用热水轻而浮于上面的物理特性,供热水用户使用。

浮球式热泵水循环系统成本低、安装简单、适用范围广,但用户用水品质较低,不适用用水量经常变化的用户,因为其保温水箱水位永远处于满水,属入门级循环水方式。

二、电极控制式

电极控制式水循环系统较浮球控制式有所提升,借用了锅炉等传统设备中水位控制方式,目前使用厂家并不多,只是某些曾经做过供热系统的经销商在使用。电极控制式基本原理如图所示:

1.热泵机组 2.循环水泵 3.Y型过滤器 4.电磁阀 5.保温水箱 6.水位电极 7.球阀

电极控制式基本原理

该系统最大特点在于能灵活控制水位,特别适合于用水周期性波动的客户,如城市周边的度假村、农家乐等用户。当周一至周五用水量较小时,可以根据需要启动中、低水位,在此情况下,完全可以和灵活的电热水器供水进行竞争。当周末用水量较大时,可以选用中、高水位,满足较大负荷用水要求。系统运行时,当水位低于设定值时,进水电磁阀打开,直至到达设定水位电磁阀关闭。整个水箱中的水在系统处于平衡时温度相同,故出水口置于水箱底部。

该系统较之浮球控制式复杂一些,主要是多了水位电极及液位控制器等电器元件,故障率较高。但随着电子技术发展,电子元气件可靠性得到提高,系统稳定性也随之提升。另外,对于水质较差用户,电极使用一段时间后,容易产生污染,从而影响用户使用效果,对运行要求有所提高。

三、渐进式循环水系统

渐进式循环水系统是在电极控制式基础上发展而来的,其主要特点就是冷水直接进入机组进行加热,然后再进行循环,适于各种热水用户。其基本原理如图三所示:

1.热泵机组 2.循环水泵 3.Y型过滤器 4.电磁阀 5.保温水箱 6.水位电极 7.球阀 .8.球阀 9.电磁阀

渐进式循环水系统基本原理

渐进式循环水系统的工作过程如下:当水箱水位低于设定值时,冷水通过电磁阀9进入热泵机组进行初次加热,当水位达到设定值时,冷水电磁阀9关闭,循环电磁阀4打开,机组进入保温循环阶段,直到机组设定温度达到极限设定温度即自动停机。

渐进式循环水系统秉承了电极控制式的所有优点,更重要是其改进了以下三点:其一,冷水直接进入热泵机组,经过一次加热后再送入保温水箱,最大限度提升了机组能效比(COP);其二,由于其进水受水箱水位及温度双重控制,保证了保温水箱中水不会由于客户突然大用量用水而温度下降太大,影响用水品质;其三,保温循环电磁阀4和加热循环电磁阀9可以根据温度控制自由切换,增加机组运行灵活性。

该系统不足之处在于系统稍显复杂,但对于有热工系统施工经验的商(厂)家而言,应该不难实现。只要控制系统设计合理,选择知名品牌元器件并认真安装调试即可弥其之短。

四、定温给(排)水系统

定温给(排)水系统是目前热泵循环系统中效率最高、最能保证用户用水品质的系统。

定温给(排)水系统基本原理

定温给(排)水系统的工作过程如下:冷水通过给水电磁阀进入加热水箱,直至水位达到高水位,给水电磁阀关闭停止给水。加热水箱经过热泵机组进行加热,当温度达到设定温度(低于机组设定温度)时,排水电磁阀打开,将加热水箱的热水送入保温水箱。当水位低于设定水位时,排水电磁阀关闭,给水电磁阀打开,重复加热过程。保温水箱中的水位不断提升,当达到设定高水位时,即使加热水箱达到排水温度,自控系统根据水位控制信号控制排水电磁阀处于关闭状态。当保温水箱水位下降后,加热水箱又开始向保温水箱补水。热泵机组停机的条件是保温水箱水位达到高位且加热水箱水位和温度均达到设定值。定温给水与定温排水系统的区别为加热水箱的位置不同,图四所示加热水箱高置,热水可以通过排水电磁阀自流至保温水箱,称之为定温排水系统。反之,若加热水箱低于保温水箱,图四中即需要在电磁阀7后串联一水泵将水送入保温水箱,我们称之为定温给水系统。两种系统各有优缺点,读者可自行分析。
   定温给(排)水系统的主要优点为定温供水,保温水箱始终是高温热水,用户不会受到冷水补给造成的温度冲击,用水档次较高,特别适用于不连续、无规律型用热水要求。其不足之处在于系统相对较复杂,电器元件及控制要求较高。但根据前文所述,随着现代控制技术的发展,可以克服以上不足之处。相对于其它热泵热水系统而言,定温给(排)水系统最具有生命力。

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