CN105627585A - 一种太阳能热泵热水器 - Google Patents

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郑小庆
杨亮
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F24H4/04—Storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Abstract

本发明公开了一种太阳能热泵热水器，包括通过管路连成封闭环路的压缩机，太阳能采集板，带有金属换热管的保温水箱，以及节流部件；所述太阳能采集板为具有集热管路的光伏组件；该保温水箱和节流部件之间的管路设有连通至太阳能采集板的第一支路，该第一支路自管路流向依次设有第一电磁阀和循环泵；该太阳能采集板出口设有带第二电磁阀并连通所述保温水箱的第二支路；该太阳能采集板出口至压缩机吸气口的一段管路缠绕在压缩机的外表面与压缩机壳体紧密接触。本发明将光伏发电的电能驱动循环泵或者蒸汽压缩式热泵加热热水，同时把热泵的蒸发器直接作为光伏板的“吸热器”，太阳能采集板一板二用，实现太阳能整体转化的效率最大化。

Description

一种太阳能热泵热水器
技术领域
本发明涉及太阳能热水器设备技术领域，尤其涉及一种太阳能热泵热水器。
背景技术
太阳能（solarenergy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式:辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
目前太阳能热水器应用广泛，但现有的太阳能热水器在夏季热水加热量太大，超过人们需求，在没有太阳的情况下无法实现热水加热功能，需要另外配置辅助热源；而空气源热泵热水器可以保证24小时加热热水，但无法实现在有太阳的情况下直接利用太阳能加热热水。
故现有技术有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种融合太阳能技术和热泵技术于一体、太阳能的采集板同时作为热泵的热交换器和电源，在有太阳能的情况下利用太阳能发电驱动热水器运行，产生热水不消耗其他能量；在没有太阳能量时直接以外部电源来驱动热泵制热水运行的太阳能热泵热水器。
本发明的技术解决方案是：一种太阳能热泵热水器，它包括通过管路连成封闭环路的压缩机，太阳能采集板，节流部件，以及带有金属换热管的保温水箱；
所述太阳能采集板为具有集热管路的光伏组件；
该保温水箱的金属换热管和节流部件之间的管路设有连通至太阳能采集板的第一支路，该第一支路设有第一电磁阀和循环泵；
该太阳能采集板出口设有带第二电磁阀并连通所述保温水箱金属换热管的第二支路；
该太阳能采集板出口至压缩机吸气口的一段管路缠绕在压缩机的外表面与压缩机壳体紧密接触。
所述一段缠绕在压缩机外表面的管路可以用翅片管换热器来替代；所述一段缠绕在压缩机外表面的管路可以用套在压缩机壳体外、内置换热管路的水套来替代，水套中有水，或水溶液，或防冻液，或导热油或者相变石蜡。
所述太阳能采集板由太阳能光伏板与后背焊接有金属管的金属板构成，或者由太阳能光伏板与金属管构成，或者由太阳能光伏板和带有管路夹层的金属板构成；或是太阳能光伏板的背板的内部或外表面直接带有换热通道。
所述封闭环路中充注有制冷剂。
所述太阳能采集板另接有逆变器。
所述保温水箱的金属换热管可以由多通道换热扁管或者管束来替代。
所述带有金属换热管的保温水箱可以用水源式换热器、水泵和独立保温水箱的组合来替代，水源式换热器进出口通过管路与独立保温水箱的进出循环口相连接，管路上串接有水泵。
本发明的有益效果：
采用以上结构，本发明将光伏发电的电能驱动蒸汽压缩式热泵加热热水，同时把热泵的蒸发器直接作为光伏板的“吸热器”，太阳能采集板一板二用，实现太阳能整体转化的效率最大化。
在有太阳能的情况下利用太阳能发电驱动热泵热水器运行，产生热水不消耗其他能量，性能与太阳能热水器相当，而热水温度可以控制，不会造成水温过高问题，额外的太阳能发电量可以另作他用；在没有太阳能量时直接以外部电源来驱动热泵制热水运行，简单的比光热利用的太阳能热水器要更方便、更先进。
光伏板同时作为热泵的蒸发换热板，可以吸收光伏板产生的热能和环境的热能，减少热泵减少风扇噪音，节约热泵蒸发器的占地面积，便于用户安装使用。
被热泵热水器降温的光伏板有利于提高发电量。
附图说明
图1为本发明结构方框图。
附图标记说明：1、太阳能采集板；2、节流部件；3、第一电磁阀；4、循环泵；5、保温水箱；6、压缩机；7、第二电磁阀；8、逆变器。
具体实施方式
实施例：
参阅图1，一种太阳能热泵热水器包括太阳能采集板1、逆变器8、带有换热盘管的压缩机6、节流部件2、内置金属换热管的保温水箱5、循环泵4、第一电磁阀3、第二电磁阀7以及相应的管路、阀门，其中太阳能采集板1带有换热器。太阳能采集板1的换热器出口依次与压缩机6、保温水箱5的内置金属盘管、节流部件2、太阳能采集板1的换热器进口通过管路连接成封闭环路。第一电磁阀3、循环泵4与节流部件2并联，第二电磁阀7与带有换热盘管的压缩机6并联。节流部件2选用现有技术中符合运行条件的节流阀即可。
所述光伏组件由太阳能光伏板与后背焊接有金属管的金属板构成，或者由太阳能光伏板与金属管构成，或者由太阳能光伏板和带有管路夹层的金属板构成；或由太阳能光伏板的背板与金属板或者金属管与紧密贴合。
所述金属管或者管路夹层形成单根S形、或单根回字形、或多根并联S形、或多根并联回字形、或多根并联直管、或多级并联管的结构。
太阳能热泵热水器的制冷剂环路中可以有气液分离器、高压储液器、电磁阀、四通阀、循环泵、毛细管、闪蒸器、单向阀、视液镜、干燥过滤器、截止阀，封闭环路中有制冷剂循环流动。制冷剂优选为R22、R23、R29、R32、R125、R134a、R402、R403、R404a、R406a、R407a、R407b、R407c、R408a、R410a、R410b、R417、R507、R170、R290、R600、R600a、R1150、R1270、R717、R718、R744以及由这些制冷剂组成的混合物。
太阳能采集板1在有光照的情况下所产生电能可以应用于驱动太阳能热泵热水器工作，也可以通过逆变器8直接传递上网或者存储到蓄电器中。
本发明热水器有两种工作模式：当夏季太阳能采集板温度较高、温度可以与保温水箱内的水进行热交换时，打开第一电磁阀3和第二电磁阀7，驱动循环泵4运行，让制冷剂不经过压缩机6和节流部件2而直接循环换热，实现低功耗的能量的传递；当太阳能采集板1温度不足以与保温水箱5内的水进行热交换时，关闭第一电磁阀3、第二电磁阀7和循环泵4，启动压缩机6进行制热。
另外作为本发明的另一个改进太阳能热泵热水器的内置金属换热管的保温水箱5可以用水源式换热器、水泵和第一保温水箱来替代，水源式换热器进出口通过管路与第一保温水箱的进出循环口相连接，管路上串接有水泵。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能热泵热水器，其特征在于：它包括通过管路连成封闭环路的压缩机，太阳能采集板，节流部件，以及带有金属换热管的保温水箱；
所述太阳能采集板为具有集热管路的光伏组件；
该保温水箱的金属换热管和节流部件之间的管路设有连通至太阳能采集板的第一支路，该第一支路设有第一电磁阀和循环泵；
该太阳能采集板出口设有带第二电磁阀并连通所述保温水箱金属换热管的第二支路；
该太阳能采集板出口至压缩机吸气口有一段缠绕在压缩机外表面的管路，且与压缩机壳体紧密接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述太阳能采集板由太阳能光伏板与后背焊接有金属管的金属板构成，或者由太阳能光伏板与金属管构成，或者由太阳能光伏板和带有管路夹层的金属板构成；或是太阳能光伏板的背板的内部或外表面直接带有换热通道。
3.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述一段缠绕在压缩机外表面的管路可以用翅片管换热器来替代；所述一段缠绕在压缩机外表面的管路可以用套在压缩机壳体外、内置换热管路的水套来替代，水套中有水，或水溶液，或防冻液，或导热油或者相变石蜡。
4.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述封闭环路中充注有制冷剂。
5.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述太阳能采集板另接有逆变器。
6.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述保温水箱的金属换热管可以由多通道换热扁管或者管束来替代。
7.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述带有金属换热管的保温水箱可以用水源式换热器、水泵和独立保温水箱的组合来替代，水源式换热器进出口通过管路与独立保温水箱的进出循环口相连接，管路上串接有水泵。
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