CN101929734A - 太阳能-空气双热源型热泵热水器 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能-空气双热源型热泵热水器，包括压缩机、换热器、蓄热水箱、节流阀、热水换热盘管和连接管路，换热器是太阳能-空气双热源换热器，太阳能-空气双热源换热器的一个接口及热水换热盘管的一个接口通过压缩机相连接，太阳能-空气双热源换热器的另一个接口及热水换热盘管的另一个接口通过节流阀相连接，热水换热盘管设于蓄热水箱内，太阳能-空气双热源换热器包括换热管，与换热管外壁相结合的翅片，以及换热管和翅片外表面上的太阳能辐射吸收性涂层。本太阳能-空气双热源型热泵热水器可以同时利用空气源和太阳能辐射能作为热泵热源，在使热泵热水器的供热性能系数COP和运行稳定性明显提高，使系统组成更为简化。
Description
技术领域
本发明涉及太阳利用装置，特别涉及利用太阳能的热泵装置，具体是一种太阳能-空气双热源型热泵热水器。
背景技术
当前，能源紧缺与环境污染已经成为制约全球可持续发展的两个突出问题，引起世界各国越来越广泛的关注。能源紧缺突出表现在两个方面：一方面是全球能源系统的主体是“碳基能源”—石油与煤炭，这些不可再生能源已日渐枯竭；另一方面是全球能耗总量的迅速膨胀和能源浪费现象严重，进一步加剧了能源紧缺状况。另外，随着社会的发展和人民生活水平的提高，用于采暖、空调及制取生活用热水方面的能耗占能源总量的比例越来越大。为此，大力开发和有效利用可再生能源已成为各国的优先发展战略。空气中的能源和太阳能作为拥有巨大应用前景和市场的可再生清洁能源，其开发和有效利用越来越受到广泛的重视。
空气源热泵热水器以空气作为冷热源，结构简单，安装使用方便，可以充分利用空气中的能源，是一种高效、节能的热水生产设备。但在冬季室外气温过低时，空气源热泵系统蒸发温度过低，COP（性能系数）急剧下降，系统能耗升高，热水供应量明显不足，甚至不能正常启动。
太阳能作为拥有巨大应用前景和市场的可再生清洁能源，其开发和有效利用越来越受到广泛的重视。太阳能热泵作为太阳能热利用综合技术，将太阳能集热技术与热泵技术有机集成，可同时提高太阳能集热效率和热泵系统性能。因此，创新与开发低成本、高效率的新型太阳能热泵技术和产品，已成为太阳能热泵技术的研究重点和发展方向。中国发明专利“太阳能-空气热泵热水器”（申请日2003年8月28日，授权公告日2008年8月28日，授权公告号 CN 100398936C）公开了一种太阳能-空气热泵热水器，由太阳能集热板、空调风扇、通风口、壳体等部件组成，将太阳能集热器和空气换热器以紧凑结构形式组合起来，该发明中需要独立的太阳能集热板，使得整个热泵结构复杂。中国发明专利“可实现多模式运行的太阳能辅助空气源热泵”采取比较复杂的管路，以实现热泵的多种模工作模式的切换，加上其中使用的太阳能集热板及其管路，使得其结构复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能-空气双热源型热泵热水器，所述的这种太阳能-空气双热源型热泵热水器要解决现有技术中太阳能-空气热源热泵结构复杂、容易出故障的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：包括压缩机、换热器、蓄热水箱、节流阀、热水换热盘管和连接管路，所述换热器是太阳能-空气双热源换热器，太阳能-空气双热源换热器的一个接口及热水换热盘管的一个接口通过压缩机相连接，太阳能-空气双热源换热器的另一个接口及热水换热盘管的另一个接口通过节流阀相连接，热水换热盘管设于蓄热水箱内，蓄热水箱设有补水口和热水供水口，该太阳能-空气双热源换热器包括换热管，与换热管外壁相结合的翅片，以及换热管和翅片外表面上的太阳能辐射吸收性涂层，换热管内为热泵工质通道，翅片之间的间隙构成空气热源通道。
所述太阳能-空气双热源换热器为套片式结构，翅片呈长方形薄板，相邻两块翅片之间设有间隙，翅片层叠构成该太阳能-空气双热源换热器的外形，换热管呈S形弯曲穿设于翅片之间。
所述太阳能-空气双热源换热器为绕片式结构，其换热管呈S形弯曲，翅片套设于换热管外侧。
在太阳能-空气双热源换热器上设有风机，风机位于太阳能-空气双热源换热器的一侧。
太阳能辐射吸收性涂层采用电镀方法设于换热管和翅片外表面。
太阳能辐射吸收性涂层通过喷涂或涂刷方法设于换热管和翅片外表面。
单个翅片呈圆环形薄片。
本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本太阳能-空气双热源型热泵热水器只使用一个太阳能—空气双热源换热器即可实现同时从太阳辐射和空气中获取热量，在换热管和翅片外表面涂太阳能辐射吸收性涂层，取代了传统的太阳能集热器，一方面简化了换热器结构，另一方面也简化了管路结构，提高热泵的可靠性，在进行热泵循环制取热水工作时，可以同时利用空气源和太阳能辐射能作为热泵热源，实现可再生能源的综合有效利用，在使热泵热水器的供热性能系数COP和运行稳定性明显提高的同时，使系统组成较单独利用太阳能集热器的太阳能热泵系统更为简化。当采用套片式结构时，由多个长方形薄板翅片以一定间隔层叠构成，这时，换热管呈S形穿设于翅片中，这样相邻两块翅片之间的间隙构成空气气流通道。当采用绕片式结构时，采用尺寸较小的翅片，多个翅片套设于换热管上，再随换热管弯曲呈S形，翅片之间的间隙形成上下空气流通道。
附图说明
图1是本发明的工作原理图。
图2是本发明实施例1的太阳-空气双热源换热器主视图。
图3 是图2的左视图。
图4是图2的右视图。
图5是本发明实施例2的太阳-空气双热源换热器主视图。
图6是图5的左视图。
图7是图6的右视图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，图1中省去了补水管路和热水供水管路以及必须阀门组件，在本实施例中，该太阳能-空气双热源型热泵热水器，包括压缩机1，太阳能-空气双热源换热器2，蓄热水箱3，节流阀4，热水换热盘管5及连接管路。其各部件之间的具体连接关系如下：太阳能-空气双热源换热器2的一个接口及换热盘管5的一个接口通过压缩机1相连接，太阳能—空气双热源换热器2的另一个接口及换热盘管5的另一个接口通过节流阀4相连接；所述换热盘管5置于蓄热水箱3内，蓄热水箱3设置有补水口和热水供水口，热水供水管11与热水供口连接，给用户提供热水，补水管12与补水口连接，从自来水网补充冷水；其中，所述太阳能-空气双热源换热器2为带高效辐射热吸收性涂层的太阳能-空气双热源换热器。本发明中所述太阳能-空气双热源换热器2包括换热管6、与换热管外壁相结合的翅片7、以及换热管外表面及翅片外表面电镀的黑色太阳能辐射吸收性涂层（图中未画出），该太阳能辐射吸收性涂层对太阳辐射有较强的吸收作用；所述换热管6内为热泵工质通道8，带太阳能辐射吸收性涂层的换热管6外表面与翅片7外表面构成太阳能热源的吸附表面，换热管外表面与翅片之间构成空气热源通道9，所述太阳能-空气双热源换热器2为套片式结构，翅片7呈长方形薄板，相邻两块翅片7之间设有间隙构成空气热源通道9，翅片层叠构成该太阳能-空气双热源换热器的外形，换热管6呈S形弯曲穿设于翅片之间，在换热器2一侧设有风机10，以加强空气流动，充分利用空气热源。由于翅片和换热管外表面镀有太阳能辐射吸收性涂层，可充分吸收太阳能，不需要采用太阳能集热器，简化了换热器的结构，和管路结构。
本发明中的压缩机1可选定频压缩机或变频压缩机，可使用现有的常用工质和新型环保工质做冷媒。热泵工质可以同时吸收气态热源热量和换热管外表面及翅片外表面的太阳能辐射吸收性涂层吸收的太阳辐射能热量。
本发明的工作过程如下：
热泵工质由压缩机1压缩，经管路至热水换热盘管5，向蓄热水箱3中待加热的水释放热量后，经节流阀4进入太阳能-空气双热源换热器2吸收空气热量及太阳辐射能热量后进入压缩机进入下一循环。蓄热水箱3中的热水经热水供水口流出，待加热的水经补水口进入蓄热水箱3。
实施例2
如图1、图5、图6和图7所示，本实施例与实施例1区别在于，其所述太阳能-空气双热源换热器为绕片式结构，其换热管6呈S形弯曲，多个圆环形翅片7套设于换热管外侧，上、下相邻两层翅片为分离结构，上、下相邻两层翅片中的单个翅片呈上下对齐，构成空气流动通道。
除了上述方案之外，本发明的多处结构还可以许多变形。比如，太阳能-空气双热源型热泵热水器的外形也可以采用其它形式，不必是方形，这可通过改变实施例1中翅片的形状，以及实施例2中翅片的排列方式即可，同时，翅片还可设置呈一定造型，以便于空气流动，提高换热效率。翅片和换热管外表面的太阳能辐射吸收性涂层也可以采用其它具有较好太阳辐射吸收性能的颜色，比如褐色，也可以通过喷涂或涂刷的方式涂覆于翅片和换热管外表面。
Claims (7)
1.一种太阳能-空气双热源型热泵热水器，包括压缩机（1）、换热器（2）、蓄热水箱（3）、节流阀（4）、热水换热盘管（5）和连接管路，其特征在于：所述换热器（2）是太阳能-空气双热源换热器（2），太阳能-空气双热源换热器（2）的一个接口及热水换热盘管（5）的一个接口通过压缩机（1）相连接，太阳能-空气双热源换热器（2）的另一个接口及热水换热盘管（5）的另一个接口通过节流阀（4）相连接，热水换热盘管（5）设于蓄热水箱（3）内，蓄热水箱（3）设有补水口和热水供水口，该太阳能-空气双热源换热器（2）包括换热管（6），与换热管外壁相结合的翅片（7），以及换热管（6）和翅片（7）外表面上的太阳能辐射吸收性涂层，换热管（6）内为热泵工质通道（8），翅片（7）之间的间隙构成空气热源通道（9）。
2.如权利要求1所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：所述太阳能-空气双热源换热器（2）为套片式结构，翅片（7）呈长方形薄板，相邻两块翅片（7）之间设有间隙，翅片（7）层叠构成该太阳能-空气双热源换热器（2）的外形，换热管（6）呈S形弯曲穿设于翅片（7）之间。
3.如权利要求1所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：所述太阳能-空气双热源换热器（2）为绕片式结构，其换热管（6）呈S形弯曲，翅片（7）套设于换热管（6）外侧。
4.如权利要求1或2或3所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：在太阳能-空气双热源换热器（2）上设有风机（10），风机（10）位于太阳能-空气双热源换热器（2）的一侧。
5.如权利要求1或2或3所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：太阳能辐射吸收性涂层采用电镀方法设于换热管（6）和翅片（7）外表面。
6.如权利要求1或2或3所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：太阳能辐射吸收性涂层通过喷涂或涂刷方法设于换热管（6）和翅片（7）外表面。
7.如权利要求3所述的太阳能-空气双热源型热泵热水器，其特征在于：单个翅片（7）呈圆环形薄片。
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