分離式太陽能熱泵熱水器的製作方法
2023-12-02 04:10:46 1
專利名稱：分離式太陽能熱泵熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別是一種太陽能集熱器與熱泵技術相結合的太陽能熱水器。
背景技術：
太陽能熱水器目前得到了廣泛的普及，太陽能熱水器中真空管式太陽能熱水器應用的最為普遍。但是，真空管式太陽能熱水器存在很多的不足(1)與建築不易結合，在一定程度上影響了建築的美觀，而且這類太陽能熱水器需要在房頂設水箱，在夜間氣溫較低時，儲水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。(2)真空管式太陽能熱水器不能承壓工作，使用過程中需要人工上水，很不方便。(3)由於只能安裝在屋頂，因此在使用時需要先排空管道內的冷水，無法做到熱水的即開即用。(4)受天氣因素影響，難以保證熱水供應的穩定性。所以目前的太陽能熱水器很多都安裝有直接電加熱裝置，當天氣不好時，通過電加熱來產生熱水。而與直接電加熱相比，熱泵技術是一種更加節能的制熱方式，直接電加熱的能效比一般只有0. 9，而熱泵技術的能效比可以達到3. 5至4，其節能效果十分明顯。目前雖然有一些小企業生產了太陽能與空氣源熱泵技術相結合的熱水器，但是這種熱水器只是將太陽能熱水器與熱泵進行簡單組合，熱泵僅僅在太陽能熱水器無法滿足直接制熱要求時進行補充制熱，低輻射情況下的太陽能沒有得到充分利用。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種太陽能集熱器與熱泵技術相結合的太陽能熱水器。為了解決上述的技術問題，本實用新型的技術方案是一種分離式太陽能熱泵熱水器，包括集熱器、儲水箱、熱交換器和蒸發器，集熱器、儲水箱、熱交換器和蒸發器通過三通閥、循環泵連接在一起，所述熱交換器分為第一熱交換器、第二熱交換器和第三熱交換器，第二熱交換器設置在儲水箱內，水箱內還設置有電加熱器，所述三通閥分為第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥、第四三通閥、第五三通閥和第六三通閥，循環泵分為第一循環泵和第二循環泵，其中(1)所述集熱器、第二三通閥、第二熱交換器、第三熱交換器、第三三通閥、第五三通閥和第一循環泵連接構成水循環；(2)所述第六三通閥、蒸發器、熱泵壓縮機、第三熱交換器連接構成水循環;第三三通閥、第二循環泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構成水循環；(3)所述集熱器、第二三通閥、第一熱交換器、第四三通閥、第五三通閥和第一循環泵連接構成水循環；第一熱交換器、第二熱交換器和第六三通閥通過熱泵壓縮機連接構成水循環；第三三通閥、第二循環泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構成水循環。[0014]當太陽輻射強度足夠大時，不需要開啟熱泵，直接利用太陽能即可滿足要求。當太陽輻射強度很小，以致水箱中的水溫很低時，開啟熱泵，使其以空氣為熱源進行工作。使熱泵以平板式集熱器中被太陽能加熱了的工作介質熱源進行工作。當太陽能和熱泵都不能滿足熱水供應要求時，啟動熱水蓄水箱中的電加熱器來輔助加熱。所述集熱器為平板式集熱器，其包括的三層結構依次為中空玻璃層、吸熱材料層和底板，一方面利用平板式集熱器便於安裝，容易與建築實現一體化的特點，另一方面也利用平板式集熱器對太陽的直接輻射和大氣反射、散射的能量都能進行吸收的優點。當循環管路中的工作介質的溫度還比較低時，為了防止工作介質的溫度降低儲水箱中水的溫度，所述第二熱交換器並聯有溫度傳感器控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器的出水端連接有第一三通閥。本實用新型實現在充分利用太陽能的前提下，在太陽能欠缺的情況下，能夠有效保證熱水供應的穩定性與可靠性。採用的平板式集熱器不影響建築的美觀，而且有利於太陽能的吸收。
[0021]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。[0022]圖I為本實用新型不意圖。[0023]圖2為本實用新型的平板式集熱器示意圖。[0024]圖3為本實用新型的平板式集熱器結構示意圖。[0025]圖4為本實用新型在太陽輻照充足時的工作模式示意圖。[0026]圖5為本實用新型在太陽輻射不足時的工作模式示意圖。[0027]圖6為本實用新型在太陽輻射介於充足與不足之間的工作模式示意圖。[0028]圖7為本實用新型在電加熱工作模式時示意圖。
具體實施方式
[0029]如圖I所示，分離式太陽能熱泵熱水器包括集熱器I、儲水箱5、熱交換器和蒸發器
6，集熱器I、儲水箱5、熱交換器和蒸發器6通過三通閥、循環泵連接在一起，所述熱交換器分為第一熱交換器31、第二熱交換器32和第三熱交換器33，第二熱交換器32設置在儲水箱5內，儲水箱5內還設置有電加熱器8，三通閥分為第一三通閥21、第二三通閥22、第三三通閥23、第四三通閥24、第五三通閥25和第六三通閥26，循環泵分為第一循環泵41和第二循環泵42。如圖2所示，所述集熱器I為平板式集熱器，其包括的三層結構依次為中空玻璃層11、吸熱材料層12和底板13，一方面利用平板式集熱器便於安裝，容易與建築實現一體化的特點，另一方面也利用平板式集熱器對太陽的直接輻射和大氣反射、散射的能量都能進行吸收的優點。當循環管路中的工作介質的溫度還比較低時，為了防止工作介質的溫度降低儲水箱5中水的溫度，所述第二熱交換器32並聯有溫度傳感器9控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器32的出水端連接有第一三通閥21。晴天太陽輻照充足的情況下，由集熱器I作為熱源進行工作，此時第二三通閥22 和第三三通閥23、第四三通閥24和第五三通閥25在自動控制器的作用下將迴路接成如圖 4所示的工作迴路，在平板式集熱器內加熱過的工作介質在第一循環泵41的驅動下在迴路中流動，並同儲水箱5中的第二熱交換器32將熱量傳遞給儲水箱5中的水。工作開始時，由於循環管路中的工作介質的溫度還比較低，在第一三通閥21的作用下工作介質從儲水箱5 外通過，這樣不會帶走儲水箱5中的熱量,當溫度傳感器9檢測到工作介質的溫度高於特定數值後，第一三通閥21轉換方向，工作介質從儲水箱5中的第二熱交換器32中流過，從而將熱量傳遞給儲水箱5中的水，將水加熱。當太陽輻射強度很小時，例如陰雨天氣或夜間，開啟熱泵，使其以空氣為熱源，蒸發器6進行工作；在第三三通閥23、第六三通閥26的控制下，將迴路接成圖5所示的工作模式。熱泵迴路通過第二熱交換器32將熱量傳遞給內循環迴路中的工作介質，工作介質第二循環泵42的作用下將熱量傳遞給儲水箱5中的水。第一三通閥21的作用同上。當太陽輻射強度介於兩者之間時，使熱泵以平板式集熱器中被太陽能加熱了的工作介質熱源進行工作；在控制器的作用下，第二三通閥22、第四三通閥23、第五三通閥25和第三三通閥23將系統切換成如圖6所示的迴路。被平板式集熱器加熱過的工作介質在第一循環泵41的作用下形成外循環迴路。然後，熱泵系統在熱泵控制閥的作用下以第一熱交換器31為熱源，通過熱泵壓縮機7將熱量傳遞給第二熱交換器32並形成高溫熱源。最後在第二循環泵的42作用下，內循環迴路將熱量傳遞給儲水箱5中的水。當太陽輻照不足而氣溫也過低，即當太陽能和熱泵都不能滿足熱水供應要求時， 控制器使熱泵機組停機，直接採用儲水箱5中的電加熱器8進行加熱，其工作模式為普通的電熱水器。工作模式如圖7所示。上述實施例不以任何方式限制本實用新型，凡是採用等同替換或等效變換的方式獲得的技術方案均落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種分離式太陽能熱泵熱水器，包括集熱器(1)、儲水箱(5)、熱交換器和蒸發器(6)，集熱器(1)、儲水箱(5)、熱交換器和蒸發器通過三通閥、循環泵連接在一起，其特徵在於所述熱交換器分為第一熱交換器(31)、第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)，第二熱交換器(32)設置在儲水箱(5)內，儲水箱(5)內還設置有電加熱器(8)，所述三通閥分為第一三通閥(21)、第二三通閥(22)、第三三通閥(23)、第四三通閥(24)、第五三通閥(25) 和第六三通閥(26)，所述循環泵分為第一循環泵(41)和第二循環泵(42)，其中(1)所述集熱器(1)、第二三通閥(22)、第二熱交換器(32)、第三熱交換器(33)、第三三通閥(23)、第五三通閥(25)和第一循環泵(41)連接構成水循環；(2)所述第六三通閥(26)、蒸發器(6)、熱泵壓縮機(7)、第三熱交換器(33)連接構成水循環；第三三通閥(23)、第二循環泵(42)、第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)連接構成水循環；(3)所述集熱器(1)、第二三通閥(22)、第一熱交換器(31)、第四三通閥(24)、第五三通閥(25)和第一循環泵(41)連接構成水循環；第一熱交換器(31)、第二熱交換器(32)和第六三通閥(26)通過熱泵壓縮機(7)連接構成水循環；第三三通閥(23)、第二循環泵(42)、 第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)連接構成水循環。
2.根據權利要求1所述的分離式太陽能熱泵熱水器，其特徵在於所述集熱器(1)為平板式集熱器，其包括的三層結構依次為中空玻璃層(11)、吸熱材料層(12)和底板(13)。
3.根據權利要求1所述的分離式太陽能熱泵熱水器，其特徵在於所述第二熱交換器(32)並聯有溫度傳感器(9)控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器(32)的出水端連接有第一三通閥(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種分離式太陽能熱泵熱水器，其中(1)集熱器、第二三通閥、第二熱交換器、第三熱交換器、第三三通閥、第五三通閥和第一循環泵連接構成水循環；(2)第六三通閥、蒸發器、熱泵壓縮機、第三熱交換器連接構成水循環；第三三通閥、第二循環泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構成水循環；(3)集熱器、第二三通閥、第一熱交換器、第四三通閥、第五三通閥和第一循環泵連接構成水循環；第一熱交換器、第二熱交換器和第六三通閥通過熱泵壓縮機連接構成水循環；第三三通閥、第二循環泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構成水循環；本實用新型便於安裝，易與建築實現一體化，其與熱泵技術相結合，保證熱水供應穩定性與可靠性。
文檔編號F24H4/04GK202350332SQ20112036234
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者吳永祥, 周自強 申請人:常熟理工學院