CN104214963B - 太阳空气能真空保温储水循环聚热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳空气能真空保温储水循环聚热器，包括太阳能平板集热器、热泵、水换热机构和储水箱，水换热机构包括真空腔、换热器和加热水管，热泵设有两个进口端和两个出口端，换热器和加热水管安装在真空腔内，太阳能平板集热器的出口端连接热泵的一个进口端，热泵的两个出口端连接太阳能平板集热器的进口端和换热器的进口端，换热器的出口端连接热泵的另一个进口端，加热水管附在换热器的外表面，加热水管一端连接进水管，加热水管另一端连接出水管和储水箱的进口端，储水箱的出口端分别连接到进水管和出水口。本发明的有益效果是：水箱中的水能够循环保温，不经过储水箱直接获取并使用热水，充分提高热能源使用效率，减少热能源损耗。

Description

太阳空气能真空保温储水循环聚热器

技术领域

本发明涉及太阳能热水器相关技术领域，尤其是指一种太阳空气能真空保温储水循环聚热器。

背景技术

热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、空气能热水器(空气能热水器也称“空气源热泵热水器”、“冷气热水器”、“空气能热泵热水器”等)。太阳能热水器和空气能热水器作为低能耗的产品发展势头较好。然而，由于产品自身的一些限制，产品在满足消费者需求上有一定的局限，于是综合能源利用成为了热水器发展的另一个方向。现有的热水器都是通过储水箱先将水存储起来，待到需要用的时候再从储水箱中获取水，而采用此种方法获得的水，往往会因为长时间存放在储水箱中而导致温度下降，不具备良好的保温效果，不能在单独使用时快速的获取热水。

中国专利授权公告号：CN2028138050，授权公告日2013年3月20日，公开了一种太阳空气能热水器，包括太阳能集热器、热水桶和热泵，热水桶内置有换热器，所述太阳能集热器的出口端同热泵的进口端对接在一起，热泵的出口端同换热器的进口端对接在一起，换热器的出口端同太阳能集热器的进口端对接在一起。该实用新型的不足之处在于，通过储水箱先将水存储起来，待到需要用的时候再从储水箱中获取水，而采用此种方法获得的水，往往会因为长时间存放在储水箱中而导致温度下降，不具备良好的保温效果，不能在单独使用时快速的获取热水。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种储水箱中水能够循环保温且能够不经过储水箱直接获取热水的太阳空气能真空保温储水循环聚热器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

太阳空气能真空保温储水循环聚热器，包括太阳能平板集热器、热泵、水换热机构和储水箱，所述的水换热机构包括真空腔、换热器和加热水管，所述的热泵设有两个进口端和两个出口端，所述的换热器和加热水管均安装在真空腔内，所述太阳能平板集热器的出口端连接热泵的一个进口端，所述热泵的两个出口端分别连接太阳能平板集热器的进口端和换热器的进口端，所述换热器的出口端连接热泵的另一个进口端，所述的加热水管附在换热器的外表面，所述的加热水管一端连接进水管，所述的加热水管另一端连接出水管和储水箱的进口端，所述储水箱的出口端分别连接到进水管和出水口。

本发明在水换热机构中采用加热水管直接贴附在换热器上能够快速的对加热水管中的水进行加热，同时通过真空腔能够有效的减少热量的损耗，提高热量的使用率，加热水管中的水一部分能够直接通过出水管当做生活用水使用，不需要经过储水箱，能够减少热量的损失；另一部分存储在储水箱中，当需要大量使用热水时直接通过储水箱就可以了，另外储水箱的出口端还有连接进水管的，这样设计一方面当储水箱的热水温度过低时，可以将储水箱中的水通过进水管进入到水换热机构中再次进行加热，以达到要求的水温，另一发面，当出现断水的情况时，还可以利用储水箱中的水还能作为储备用水使用，同时若温度过低直接通过进水管进入到水换热机构中，直接从出水管中流出作为生活用水，这样设计达到了储水箱中水能够循环保温且还能够不经过储水箱直接获取热水的目的。

作为优选，所述的加热水管包括储水管和用水管，所述换热器的分布结构为盘管结构，所述的换热器上设有两个导热翅，所述的两个导热翅对称分布在换热器上，所述的储水管和用水管分别分布在两个导热翅之间且附在换热器的外表面上，所述的进水管通过一个三通接头分别连接储水管的一端和用水管的一端，所述储水管的另一端连接储水箱的进口端，所述用水管的另一端连接出水管。通过储水管和用水管的单独分流设计，能够尽可能的减少储水管和用水管两者之间的影响，相比较在加热水管加热之后在进行分流的话，仅使用单独一个对于换热器来说单位面积上所要加热的水量变小，故而能够使得被加热的水能够获取更好的温度，提高了换热器与水之间的热交换率。

作为优选，所述储水箱的出口端设有第一三通电磁阀，其中一个出口连接出水口，另一个出口连接有一个回流管，所述的进水管上设有一个第二三通电磁阀，所述储水箱的出口端通过回流管与进水管上的第二三通电磁阀连接。通过第一三通电磁阀的设计，能够在储水箱温度低于正常所需要保持的温度时，自动打开第一三通电磁阀将储水箱中的水通过回流管经第二三通电磁阀进入到进水管中，然后再通过水换热机构重新进行加热处理，实现储水箱中的水能够循环保温的目的。

作为优选，所述的储水箱内侧设有真空保温腔、温度传感器和液位传感器，所述的储水箱外侧面上设有泡沫保温层，其上还设有一个控制器，所述储水箱的进口端上设有一个截止电磁阀，所述的温度传感器、液位传感器、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和截止电磁阀均与控制器连接。其中：温度传感器用于检测储水箱内的水温，当温度低于一定值，通过控制器控制三通电磁阀，储水箱中的水循环加热从而达到保温的效果；液位传感器用于检测储水箱内的水量，当水位低于一定值，通过控制器控制截止电磁阀打开以达到蓄水的目的。通过内侧的真空保温腔和外侧的泡沫保温层能够尽可能的减少热量的损耗，提高该装置的储能效果。

作为优选，所述的太阳能平板集热器包括主体框架、集热板、冷媒流通管和单片机，所述集热板的一端安装在主体框架的活动轴上，所述集热板的另一端通过电动升降机构与主体框架连接，所述的电动升降机构连接单片机。通过电动升降机构来调节集热板的位置，改变集热板与主体框架之间的空气流动量，从而能够根据不同的外部环境来达到利用不同空气能产热的目的。

作为优选，所述的冷媒流通管外侧壁上设有电伴热带，所述的电伴热带连接单片机。伴随着电伴热带的使用，能够有效的自动限制加热的温度，良好的对冷媒流通管进行防冻保温。

作为优选，所述电动升降机构包括电动机和升降架，所述的电动机安装在主体框架上，所述升降架的一端连接电动机，另一端固定安装在集热板上。单片机控制电机，电机通过升降架调节集热板与主体框架的位置关系，以便调节集热板与主体框架之间的空气流动量，从而能够根据不同的外部环境来达到利用不同空气能产热的目的。

作为优选，所述的集热板上设有若干通孔，所述的通孔上设有磁性盖板，所述的磁性盖板通过转轴固定在集热板上，所述的主体框架上与通孔相对应的位置处设有电磁铁，所述的电磁铁与单片机电连接。通过单片机控制电磁铁使得磁性盖板在集热板上开启与关闭通孔，从而改变集热板与外框之间的空气流动量，由于该太阳能平板集热器连接热泵，故而通过热泵能够影响该太阳能平板集热器的取暖效果，而伴随着电伴热带的使用，能够有效的自动限制加热的温度，良好的对冷媒流通管进行防冻保温。单片机通过采集电伴热带上的数值，来控制电磁铁的动作，当电伴热带加热的温度逐渐靠近限定的温度时，单片机控制电磁铁来调节磁性盖板的开启与关闭，从而来控制采热板与外框之间的空气流动量，改变对该太阳能平板集热器的供暖。

本发明的有益效果是：可以将储水箱中的水通过进水管进入到水换热机构中再次进行加热，以达到循环保温的目的；可以利用储水箱中的水作为储备用水，直接通过出水口实用，或者通过进水管进入到水换热机构中，加热之后再作生活用水使用；进水管可以通过水换热机构直接作为生活用水使用而不经过储水箱，充分提高了热能源的使用效率，减少了热能源的损耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的截面图；

图3是太阳能平板集热器的结构示意图；

图4是图3中88处的剖面结构示意图。

图中：1.太阳能平板集热器，2.热泵，3.水换热机构，4.真空腔，5.进水管，6.出水管，7.储水箱，8.第一三通电磁阀，9.第二三通电磁阀，10.回流管，11.出水口，12.真空保温腔，13.泡沫保温层，14.控制器，15.截止电磁阀，16.换热器，17.储水管，18.用水管，19.导热翅，20.主体框架，21.集热板，22.冷媒流通管，23.活动轴，24.电动升降机构，25.磁性盖板，26.通孔，27.电磁铁，28.转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所述的实施例中，太阳空气能真空保温储水循环聚热器，包括太阳能平板集热器1、热泵2、水换热机构3和储水箱7，水换热机构3包括真空腔4、换热器16和加热水管，热泵2设有两个进口端和两个出口端，换热器16和进水管5均安装在真空腔4内，太阳能平板集热器1的出口端连接热泵2的一个进口端，热泵2的两个出口端分别连接太阳能平板集热器1的进口端和换热器16的进口端，换热器16的出口端连接热泵2的另一个进口端，加热水管附在换热器16的外表面，加热水管一端连接进水管5，加热水管另一端连接出水管6和储水箱7的进口端，储水箱7的出口端分别连接到进水管5和出水口11。其中：加热水管包括储水管17和用水管18，所述换热器16的分布结构为盘管结构，换热器16上设有两个导热翅19，两个导热翅19对称分布在换热器16上，储水管17和用水管18分别分布在两个导热翅19之间且附在换热器16的外表面上，进水管5通过一个三通接头分别连接储水管17的一端和用水管18的一端，储水管17的另一端连接储水箱7的进口端，用水管18的另一端连接出水管6。储水箱7的出口端设有第一三通电磁阀8，其中一个出口连接出水口11，另一个出口连接有一个回流管10，进水管5上设有一个第二三通电磁阀9，储水箱7的出口端通过回流管10与进水管5上的第二三通电磁阀9连接，储水箱7内侧设有真空保温腔12、温度传感器和液位传感器，储水箱7外侧面上设有泡沫保温层13，其上还设有一个控制器14，储水箱7的进口端上设有一个截止电磁阀15，温度传感器、液位传感器、第一三通电磁阀8、第二三通电磁阀9和截止电磁阀15均与控制器14连接。

本发明在水换热机构3中采用加热水管直接贴附在换热器16上能够快速的对加热水管中的水进行加热，同时通过真空腔4能够有效的减少热量的损耗，提高热量的转换效率，而加热水管通过储水管17和用水管18的单独分流设计，一部分水将通过用水管18能够直接通到出水管6当作生活用水使用，不需要经过储水箱7，能够减少热量的损失；另一部分水将通过储水管17存储在储水箱7中，当需要大量使用热水时直接通过储水箱7的出水口11就可以了。另外，储水箱7还通过回流管10连接进水管5的，一方面通过温度传感器检测到储水箱7的热水温度过低时，打开第一三通电磁阀8可以将储水箱7中的水通过回流管10经第二三通电磁阀9进入进水管5中，到水换热机构3中再次进行加热，以达到循环保温的目的；另一发面，当出现断水的情况时，还可以利用储水箱7中的水作为储备用水，同时，若温度过低直接通过进水管5进入到水换热机构3中，直接从出水管6中流出作为生活用水。而加热水管采用储水管17和用水管18的双管分流设计能够尽可能的减少储水管17和用水管18两者之间的影响，相比较在加热水管加热之后再进行分流的话，单位面积上储水管17或者用水管18内所要加热的水量变小，故而能够使得被加热的水能够获取更好的温度，提高了换热器16与水之间的热交换率。液位传感器用于检测储水箱7内的水量，当水位低于一定值，通过控制器14控制截止电磁阀15打开以达到蓄水的目的。

如图3所示，太阳能平板集热器1包括主体框架20、集热板21、冷媒流通管22和单片机，集热板21的一端安装在主体框架20的活动轴23上，集热板21的另一端通过电动升降机构24与主体框架20连接，电动升降机构24连接单片机，其中电动升降机构24包括电动机和升降架，电动机安装在主体框架20上且与单片机连接，升降架的一端连接电动机，另一端固定安装在集热板21上，集热板21的侧面与主体框架20之间密封连接。冷媒流通管22外侧壁上设有电伴热带，电伴热带连接单片机。集热板21上设有若干通孔26，通孔26上设有磁性盖板25，磁性盖板25通过转轴28固定在集热板21上，主体框架20上与通孔26相对应的位置处设有电磁铁27，电磁铁27与单片机电连接。根据磁铁同性相斥的原理，单片机控制电磁铁27来开启磁性盖板25；而在关闭磁性盖板25时，只需要关闭电磁铁27，靠磁性盖板25的自身重力盖在通孔26上。

通过单片机控制电磁铁27使得磁性盖板25在集热板21上开启与关闭通孔26，同时通过电动升降机构24来调节集热板21的位置，改变集热板21与主体框架20之间的空气流动量，由于该太阳能平板集热器1连接热泵2，故而通过热泵2能够影响该太阳能平板集热器1的取暖效果，而伴随着电伴热带的使用，能够有效的自动限制加热的温度，良好的对冷媒流通管22进行防冻保温。单片机通过采集电伴热带上的数值，来控制电磁铁27的动作，同时来控制电动升降机构24的动作，当电伴热带加热的温度逐渐靠近限定的温度时，单片机控制电磁铁27来调节磁性盖板25的开启与关闭，同时单片机控制电动升降机构24来调节集热板21的位置，减少集热板21与主体框架20之间的空气流动量，从而减少对该太阳能平板集热器1的供暖。

Claims (5)

1.太阳空气能真空保温储水循环聚热器，其特征是，包括太阳能平板集热器(1)、热泵(2)、水换热机构(3)和储水箱(7)，所述的水换热机构(3)包括真空腔(4)、换热器(16)和加热水管，所述的热泵(2)设有两个进口端和两个出口端，所述的换热器(16)和加热水管均安装在真空腔(4)内，所述太阳能平板集热器(1)的出口端连接热泵(2)的一个进口端，所述热泵(2)的两个出口端分别连接太阳能平板集热器(1)的进口端和换热器(16)的进口端，所述换热器(16)的出口端连接热泵(2)的另一个进口端，所述的加热水管附在换热器(16)的外表面，所述的加热水管一端连接进水管(5)，所述的加热水管另一端连接出水管(6)和储水箱(7)的进口端，所述储水箱(7)的出口端分别连接到进水管(5)和出水口(11)，所述的加热水管包括储水管(17)和用水管(18)，所述换热器(16)的分布结构为盘管结构，所述的换热器(16)上设有两个导热翅(19)，所述的两个导热翅(19)对称分布在换热器(16)上，所述的储水管(17)和用水管(18)分别分布在两个导热翅(19)之间且附在换热器(16)的外表面上，所述的进水管(5)通过一个三通接头分别连接储水管(17)的一端和用水管(18)的一端，所述储水管(17)的另一端连接储水箱(7)的进口端，所述用水管(18)的另一端连接出水管(6)，所述储水箱(7)的出口端设有第一三通电磁阀(8)，其中一个出口连接出水口(11)，另一个出口连接有一个回流管(10)，所述的进水管(5)上设有一个第二三通电磁阀(9)，所述储水箱(7)的出口端通过回流管(10)与进水管(5)上的第二三通电磁阀(9)连接，所述的太阳能平板集热器(1)包括主体框架(20)、集热板(21)、冷媒流通管(22)和单片机，所述集热板(21)的一端安装在主体框架(20)的活动轴(23)上，所述集热板(21)的另一端通过电动升降机构(24)与主体框架(20)连接，所述的电动升降机构(24)连接单片机。

2.根据权利要求1所述的太阳空气能真空保温储水循环聚热器，其特征是，所述的储水箱(7)内侧设有真空保温腔(12)、温度传感器和液位传感器，所述的储水箱(7)外侧面上设有泡沫保温层(13)，其上还设有一个控制器(14)，所述储水箱(7)的进口端上设有一个截止电磁阀(15)，所述的温度传感器、液位传感器、第一三通电磁阀(8)、第二三通电磁阀(9)和截止电磁阀(15)均与控制器(14)连接。

3.根据权利要求1所述的太阳空气能真空保温储水循环聚热器，其特征是，所述的冷媒流通管(22)外侧壁上设有电伴热带，所述的电伴热带连接单片机。

4.根据权利要求1或3所述的太阳空气能真空保温储水循环聚热器，其特征是，所述电动升降机构(24)包括电动机和升降架，所述的电动机安装在主体框架(20)上，所述升降架的一端连接电动机，另一端固定安装在集热板(21)上。

5.根据权利要求3所述的太阳空气能真空保温储水循环聚热器，其特征是，所述的集热板(21)上设有若干通孔(26)，所述的通孔(26)上设有磁性盖板(25)，所述的磁性盖板(25)通过转轴(28)固定在集热板(21)上，所述的主体框架(20)上与通孔(26)相对应的位置处设有电磁铁(27)，所述的电磁铁(27)与单片机电连接。