CN102734944B - 一种太阳能和空气能热水器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型太空能热水器系统，包括：太阳能集热板、循环水泵、风管、空气能热泵主机及通过上下两条管路连接到太阳能集热板的保温水箱；所述太阳能集热板在上端管路中，通过依次设置有温度传感器、排气安全阀连接到保温水箱；所述太阳能集热板在下端管路中，通过依次设置有循环水泵、单向止回阀、三通阀、排水阀连接到保温水箱；所述三通阀的通过管路连接到具有两路分支的冷水管路，一支管路上设置单向阀连接到三通阀；另一支管路上设置过滤器，止回安全阀、三通阀之后连接到保温水箱。本发明将太阳能和空气能热泵两种高效热换方式相结合在一起，可以实现太空能两种吸热系统的高效换热运作，一体式结构安装方便、操作简单。

Description

一种太阳能和空气能热水器系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能与空气能热泵联合使用的热水器，属于多能源及多功能供热技术领域,特别是涉及一种太阳能和空气能热水器系统。

背景技术

太阳能热水器 （Solar water heater）是指以太阳能作为能源进行加热的热水器。是与燃气热水器、电热水器相并列的三大热水器之一。太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。空气能热泵热水器（空气源热泵热水器）中的冷媒（R22、 R410A等）把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温。

这种热水器（空气源热泵热水器）具有高效节能的特点，其节能效果是电热水器的4倍，是燃气热水器的3倍，是太阳能热水器的约2倍。

目前新兴发展的太空能一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。但现有的太空能热泵热水器系统仍需要进一步发展和改进的必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能和空气能热水器系统，其将太阳能和空气能热泵两种高效热换方式相结合在一起，其控制系统可以内置或外置在机组内，由机组的微电脑控制器来统一调配，可以实现太空能两种吸热系统的高效换热运作，结构安装方便、操作简单。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种太阳能和空气能热水器系统，其包括：太阳能集热板、循环水泵、风管、空气能热泵主机及通过上下两条管路连接到太阳能集热板的保温水箱；所述太阳能集热板在上端管路中，通过依次设置有温度传感器、排气安全阀连接到保温水箱；所述太阳能集热板在下端管路中，通过依次设置有循环水泵、第一过滤器、第一三通阀、单向止回阀、第二三通阀连接到保温水箱；冷水管路具有两路分支，第一支管路上设置单向阀连接到第一三通阀、第二支管路上设置第二过滤器，止回安全阀、第三三通阀之后连接到保温水箱；在上端管路的排气安全阀两端、下端管路中的两端和第一支管路中分别设有阀门，第二三通阀和第三三通阀分别连接有排水阀；所述空气能热泵主机的顶端安装有进风管和出风管，用于对房间进行换风及制冷。

进一步而言，所述空气能热泵主机与保温水箱都是采用了一体式结构。

进一步而言，所述太阳能和空气能热水器系统其控制系统内置，通过监测太阳能集热板上安置的温度传感器和保温水箱内的水温来设定两种不同热源的之间的互换。

进一步而言，所述保温水箱的上端设置有溢流水出口；所述保温水箱的下端设置有冷凝水出口。

本发明的太阳能和空气能热水器系统，其具有外置式控制系统，所述保温水箱上设置有温度检测管。

进一步而言，所述空气能热泵主机与保温水箱都是采用了一体式结构。

进一步而言，所述太阳能和空气能热水器其控制系统内置，通过监测太阳能集热板上安置的温度传感器和保温水箱内的水温来设定两种不同热源的之间的互换。

借由上述技术方案，本发明的太阳能和空气能热水器系统具有的优点是：

1、安全，其从原理上杜绝了水和电的接触，大大改善了以往电热水器和燃气热水器的不足；

2、舒适，相比燃气热水器，它具有水温恒定无波动；相比电热水器，它具有家庭中央热水功能，可以实现全家中央热水器，即开即用；

3、省钱，由于太阳能和空气能热水器依靠吸收太阳及大量空气中的热量给水加热的，所以其加热效率高达400%，综合对比运行费用，比电热水器节省70%，比燃气热水器节省60%，比太阳能热水器节省50%；

4、环保，太阳能和空气能热水器系统的整个加热过程无燃烧，即是无任何废弃物排放，对环境无污染。

附图说明

图1是一体式太阳能和空气能热水器安装使用示意图；

图2是另一实施例的一体式太阳能和空气能热水器的安装使用示意图。

图3是又一实施例的分体式太阳能和空气能热水器的安装使用示意图。

图4是太阳能和空气能热水器热泵工质系统的结构示意图。

10：太阳能集热板，11：温度传感器，12：排气安全阀，

13：阀门，20：循环水泵，21：单向止回阀，

22：排水阀，30：冷水管路，31、31a：第一第二过滤器，

32：止回安全阀，33、34、35：第一、第二、第三三通阀， 

40：空气能热泵主机，41：进风管，

42：出风管，43：保温水箱，44：溢流水出口，

45：冷凝水出口，46：温度检测管，47：工质连接管，

50：保温水箱，51：热水出口，

10’：翅片换热器，11’：蒸发温度传感器，

20’：四通换向阀，30’：排气温度传感器，

31’：高压保护器，40’：压缩机，

41’：低压保护器，42’：储液罐，

50’：水换热器，51’：节流阀，60’：风机

具体实施方式

以下通过附图及较佳实施例对本发明作进一步详细描述，但发明并不仅限于以下的实施例。

实施例1

如图1所示，本发明所述的是一种一体式的太阳能和空气能热水器，其具有的控制系统内置在机组内，由机组的微电脑控制器来统一调配，其将太阳能和空气能热泵两种高效热换方式相结合在一起，可以实现太空能两种吸热系统的高效换热运作，一体式的结构安装方便、操作简单。其中包括有：1、空气能热泵机组，可带保温水箱；2、太阳能集热系统（太能能集热板）；3、太阳能集热器与热泵机组间的循环水路系统；4、太阳能与空气能热泵机组相互配合启动的控制系统。

本发明的太阳能和空气能热水器在具体安装使用时，其结构包括有：太阳能集热板（太阳能集热系统）10、温度传感器（第一感温探头）11、排气安全阀12、循环水泵20、过滤器31、三通阀33、单向止回阀21、阀门13、止回安全阀32、风管42、空气能热泵主机40及保温水箱43等部件。该太阳能集热板10通过上下两条管路连接到保温水箱43。该太阳能集热板10在上端管路中，通过依次设置有温度传感器11、排气安全阀12连接到保温水箱43；太阳能集热板10在下端管路中，通过依次设置有循环水泵20、第一过滤器31、第一三通阀33、第一单向止回阀21、第二三通阀34连接到保温水箱43；冷水管路（自来水管路）具有两路分支，第一支管路上设置第二单向止回阀21a连接到第一三通阀34、第二支管路上设置第二过滤器31a，止回安全阀32、第三三通阀35之后连接到保温水箱43；在上端管路的排气安全阀12两端、下端管路中的两端和第一支管路中分别设有阀门13，第二三通阀35和第三三通阀35分别连接有排水阀22；该太阳能集热板10在下端管路中，通过依次设置有循环水泵20、单向止回阀21、排水阀22连接到保温水箱43；另外有冷水管路30（自来水管路）分支，一支管路上设置单向阀连接到三通阀；另一支管路上设置过滤器31，止回安全阀32、三通阀33之后连接到保温水箱43。

该太阳能和空气能热水器的空气能热泵主机40与保温水箱43都是采用了一体式结构。

该太阳能和空气能热水器系统一体式结构可以在风口处选用安装进出风管（包括进风管41和出风管42，可以对房间进行换风及制冷。

该太阳能和空气能热水器系统其控制系统内置，通过监测太阳能集热板10上安置的温度传感器11和保温水箱43内的水温来设定两种不同热源的之间的互换。该太阳能和空气能热水器系统控制系统，优先选用太阳能加热，通过对温度传感器11的水温上升速度，即是太阳能集热板10内水温与时间的变化关系来判定太阳能的集热效果好坏与否。

该太阳能和空气能热水器系统控制系统，其内置电控微电脑（图中未示出）可以监控热水的使用量，并通过对保温水箱43内的水温升温变化情况，来判定太阳能是否已可满足热水使用的要求，从而可以决定空气能热泵加热系统的开停，实现最佳节能效果。

另外，该太阳能和空气能热水器系统控制系统，可以根据当地的峰谷电价的收费情况，结合太阳能加热升温效果来设定空气能热泵的开关时段，利用低电价的时段来进行补充加热，节约运行费用。

实施例2

如图2所示，本发明另一实施例的一体式太阳能和空气能热水器系统，可以实现太空能两种吸热系统的高效换热运作，其控制系统外置，预留好相关的温度检测管（感温探头），可以根据特殊安装用户的要求，选用不同控制方式的控制设备，灵活组合，一体式的结构安装方便、操作简单。

本发明的一体式太阳能和空气能热水器系统在具体安装使用时，其结构包括有：太阳能集热板10、温度传感器（第一感温探头）11、排气安全阀12、循环水泵20、过滤器31、三通阀33、单向止回阀21、阀门13、止回安全阀32、风管42、空气能热泵主机40及保温水箱43、温度检测管（感温探头）46等部件。

该太阳能和空气能热水器系统的空气能热泵主机40与保温水箱43都是采用了一体式结构。

该太阳能和空气能热水器系统一体式结构可以在风口处选用安装进出风管（包括进风管41和出风管42，可以对房间进行换风及制冷。

该太阳能和空气能热水器系统其控制系统外置，通过监测太阳能集热板10上安置的温度传感器11和保温水箱43上预留的温度检测管46，根据特殊用户的要求来选配相应的控制方式或设备。

实施例3

如图3所示，本发明所述的是一种分体式的太阳能和空气能热水器系统，其具有的控制系统内置在主机机组内，由机组的微电脑控制器来统一调配，其将太阳能和空气能热泵两种高效热换方式相结合在一起，可以实现太空能两种吸热系统的高效换热运作，分体式的水箱容量的选用更加灵活，空气能主机和保温水箱分离利用工质管连接，安装位置选用较灵活。

本发明的分体式太阳能和空气能热水器系统在具体安装使用时，其结构包括有：太阳能集热板（太阳能集热系统）10、温度传感器（第一感温探头）11、排气安全阀12、循环水泵20、过滤器31、三通阀33、单向止回阀21、阀门13、止回安全阀32、风管42、空气能热泵主机40、工质连接管47及保温水箱50等部件。该太阳能集热板10通过上下两条管路连接到的保温水箱50；该空气能热泵主机40通过若干工质连接管47连接到保温水箱50。

该太阳能集热板10在上端管路中，通过依次设置有温度传感器11、排气安全阀12连接到保温水箱50；该太阳能集热板10在下端管路中，通过依次设置有循环水泵20、单向止回阀21、排水阀22连接到保温水箱50；另外有冷水管路30（自来水管路）分支，一支管路上设置单向阀连接到三通阀33；另一支管路上设置过滤器31，止回安全阀32、三通阀之后连接到保温水箱50。保温水箱50上设置有连通用水端的热水出口51。

本发明的分体式太阳能和空气能热水器系统，其空气能热泵主机10与保温水箱50是采用了分离式结构。该分体式太阳能和空气能热水器系统控制系统，优先选用太阳能加热，通过对温度传感器11的水温上升速度，即是太阳能集热板10内水温与时间的变化关系来判定太阳能的集热效果的好坏与否。

该太阳能和空气能热水器系统的控制系统，其内置电控微电脑可以监控热水的使用量，并通过对保温水箱50内的水温升温变化情况来判定太阳能是否已可满足热水使用的要求，从而可以决定空气能热泵加热系统的开停，实现最佳节能效果。

该太阳能和空气能热水器系统的控制系统，可以根据当地的峰谷电价的收费情况，结合太阳能加热升温效果来设定空气能热泵的开关时段，利用低电价的时段来进行补充加热，节约运行费用。

实施例4

如图4所示，本发明所述的是一种太阳能和空气能热水器系统，其空气能热泵工质系统包括有：翅片换热器10’、四通换向阀20’、压缩机40’、水换热器50’、节流阀51’、风机60’等部件。该翅片换热器10’上设置有一蒸发温度传感器11’。该四通换向阀20’与压缩机40’自带的储液罐42’的连接管路上分别设置有排气温度传感器30’和高压保护器31’。该压缩机40’与四通换向阀20’的连接管路上设置有低压保护器41’。该节流阀51’可以是电动势或是机械式。

本发明太阳能和空气能热水器系统中的空气能热泵工质系统采用逆卡诺循环原理工作，从空气中吸取热量，通过系统循环，将热量转移到使用水中去，从而将水箱中的水加热升温。

本发明的工质系统在工作时，冷媒工质从翅片换热器10’和风机60’的对流换热中吸取热量，工质蒸发成气态通过四通换向阀20’，并回到压缩机40’，经过压缩机40’的运作工质变成高压高温的气体，通过四通换向阀20’到水换热器50’中去，在水箱中换热，放出热量，冷凝成液态，再经过节流阀51’节流降压，重新回到翅片换热器10’中，完成一个吸热和放热的循环。

本发明的工质系统当翅片换热器10’有结霜现象，达到了除霜的要求，这时的控制系统会要求四通换向阀20’工作改变工质流动方向，经过了压缩机40’后的高压高温气体，通过四通换向阀20’到翅片换热器10’中去（这时风机60’要求停止工作），对它进行除霜，再经过节流阀51’节流降压，到水换热器50’中去，再通过四通换向阀20’回到压缩机40’中去，从而完成一个除霜循环。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种太阳能和空气能热水器系统，其特征在于其包括：太阳能集热板、循环水泵、风管、空气能热泵主机及通过上下两条管路连接到太阳能集热板的保温水箱；

所述太阳能集热板在上端管路中，通过依次设置有温度传感器、排气安全阀连接到保温水箱；

所述太阳能集热板在下端管路中，通过依次设置有循环水泵、第一过滤器、第一三通阀、单向止回阀、第二三通阀连接到保温水箱；

冷水管路具有两路分支，第一支管路上设置单向阀连接到第一三通阀、第二支管路上设置第二过滤器，止回安全阀、第三三通阀之后连接到保温水箱；

在上端管路的排气安全阀两端、下端管路中的两端和第一支管路中分别设有阀门，第二三通阀和第三三通阀分别连接有排水阀；

所述空气能热泵主机与保温水箱都是采用了一体式结构；所述空气能热泵主机包括：翅片换热器、四通换向阀、压缩机、水换热器、节流阀及风机；冷媒工质从翅片换热器和风机的对流换热中吸取热量，工质蒸发成气态通过四通换向阀并回到压缩机，经过压缩机的运作工质变成高压高温的气体，通过四通换向阀到水换热器中去，在水箱中换热，放出热量，冷凝成液态，再经过节流阀节流降压，重新回到翅片换热器中，完成一个吸热和放热的循环；

所述翅片换热器上设置有一蒸发温度传感器；所述四通换向阀与压缩机自带的储液罐的连接管路上分别设置有排气温度传感器和高压保护器；所述压缩机与四通换向阀的连接管路上设置有低压保护器；

所述空气能热泵主机的顶端安装有进风管和出风管，用于对房间进行换风及制冷。

2.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器系统，其特征在于：所述太阳能和空气能热水器系统其控制系统内置，通过监测太阳能集热板上安置的温度传感器和保温水箱内的水温来设定两种不同热源的之间的互换。

3.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器系统，其特征在于：所述保温水箱的上端设置有溢流水出口；所述保温水箱的下端设置有冷凝水出口。

4.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器系统，其特征在于：其具有外置式控制系统，所述保温水箱上设置有温度检测管。

5.根据权利要求1所述的太阳能和空气能热水器系统，其特征在于：所述空气能热泵主机与保温水箱都是采用了一体式结构。

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