CN105987503A - 一种新型太阳能辅助热源泵热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种新型太阳能辅助热源泵热水器，包括水箱和冷媒回路，所述冷媒回路由压缩机、低压储液罐、节流阀和蒸发器通过四通阀相互相连接；采用翅片式蒸发器，所述节流阀通过毛细管连接于所述四通阀的S端和所述低压储液罐，所形成的控制回气过热度回路由安装于所述毛细管上的电磁阀来控制，系统设置有感温包通过计算过热度来控制所述电磁阀的开关。本发明提出一种综合利用太阳能和空气能的新型太阳能辅助热源热泵热水器及其控制方法，提高风光综合利用效率、节能效果明显，有效避免回气过热度过高造成的排气温度、压力过高的问题。

Description

一种新型太阳能辅助热源泵热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能/空气能热转换装置技术领域，尤其涉及一种新型太阳能辅助热源泵热水机及其控制方法。

背景技术

空气源热泵热水机组是当今世界上利用能源效率最好的设备之一，是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的新一代热水制取装置与设备。目前空气能换热器以翅片式为主。它们对单一能源吸收比较好，但其共同缺点是不能同时吸收太阳能和空气能，尤其应用在热泵系统的弊端非常明显，不能实现热泵系统全天候高效运行，对太阳能和空气能的利用效率低，不能满足用户要求。近年来也出现了一些高效太阳能集热器，能同时吸收太阳能和空气能，人们对风光热综合利用越来越重视，所以新型太阳能辅助热源热泵热水器具有一定研究价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种提高风光综合利用效率、节能效果明显的新型太阳能辅助热源热泵热水器。

本发明的另一个目的在于提出一种的新型太阳能辅助热源热泵热水器的控制方法，有效避免回气过热度过高造成的排气温度、压力过高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型太阳能辅助热源泵热水器，包括水箱和冷媒回路，所述冷媒回路由压缩机、低压储液罐、节流阀和蒸发器通过四通阀相互相连接；所述蒸发器为带风机的空气能换热器；

所述低压储液罐连接于所述压缩机并通过所述四通阀的D端排出冷媒，经所述四通阀的C端进入所述水箱与水进行换热，冷凝后经所述节流阀进入所述蒸发器，最后经所述四通阀的E端回到所述压缩机；

所述节流阀通过毛细管连接于所述四通阀的S端和所述低压储液罐，所形成的控制回气过热度回路由安装于所述毛细管上的电磁阀来控制，系统设置有感温包通过计算过热度来控制所述电磁阀的开关。

更进一步说明所述蒸发器为带风机的翅片式蒸发器，所述翅片式蒸发器由铜管、翅片和U型弯头紧密配合组成，所述铜管垂直穿过预先设定好间距的翅片，并用压力胀管的方式与所述翅片紧密结合。

更进一步说明所述翅片采用铝材料。

更进一步说明所述翅片的表面涂镀吸收率为0.95的太阳能选择性涂层。

更进一步说明系统通过设置于所述蒸发器的室外温度传感器以及设置于所述压缩机和所述低压储液罐之间的低压传感器和回气管温度传感器来计算过热度来控制所述电磁阀的开关。

更进一步说明，所述室外温度传感器、低压传感器和回气管温度传感器对系统运行参数的检测；

当回气过热度>T2时，所述风机的风档逐渐减一档，当所述风机的风档为0，且回气过热度>T2时，开启所述一号电磁阀；

当回气过热度<T1时，所述风机的风档逐渐加一档，当所述风机的风档已在最高档时，打开所述二号电磁阀。

本发明的有益效果：1、同时使用太阳能、空气能两种能源，提高风光综合利用效率，节能效果明显；2、有效避免回气过热度过高造成的排气温度、压力过高的问题；3、系统节能省电、安全可靠。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的控制方法的流程示意图。

其中：压缩机1，低压储液罐2，四通阀3，节流部件4，蒸发器5，风机,6，水箱7，一号电磁阀8，室外温度传感器9，低压传感器10，回气管温度传感器11，二号电磁阀12，T1，T2为程序中设定的过热度上限和下限。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种新型太阳能辅助热源泵热水器，如图1所示，包括水箱7和冷媒回路，所述冷媒回路由压缩机1、低压储液罐2、节流阀4和蒸发器5通过四通阀3相互相连接；所述蒸发器5为带风机6的空气能换热器；

所述低压储液罐2连接于所述压缩机1并通过所述四通阀3的D端排出冷媒，经所述四通阀3的C端进入所述水箱7与水进行换热，冷凝后经所述节流阀4进入所述蒸发器5，最后经所述四通阀3的E端回到所述压缩机1；

所述节流阀4通过毛细管连接于所述四通阀3的S端和所述低压储液罐2，所形成的控制回气过热度回路由安装于所述毛细管上的电磁阀来控制，系统设置有感温包通过计算过热度来控制所述电磁阀的开关。

毛细管上的电磁阀设置有两个，一号电磁阀8和二号电磁阀12串联于毛细管上，节流阀4通过一号电磁阀8和二号电磁阀12的串联与四通阀3的C端相连，节流阀4通过一号电磁阀8还连接于四通阀3的S端和低压储液罐2，系统设置有感温包通过计算过热度来控制所述电磁阀8、12的开关，从而控制所形成的控制回气过热度回路的开合，避免回气过热度过高造成的排气温度、压力过高的问题，提高风光综合利用效率，节能效果明显。

更进一步说明，所述蒸发器5为带风机6的翅片式蒸发器，所述翅片式蒸发器由铜管、翅片和U型弯头紧密配合组成，所述铜管垂直穿过预先设定好间距的翅片，并用压力胀管的方式与所述翅片紧密结合。

采用的蒸发器5由铜管和翅片配合而成，一定尺寸的翅片按固定间隔排列，形成一排排具有一定深度和宽度的狭窄空间，铜管垂直穿过预先设定好间距的翅片，并用压力胀管的方式与所述翅片紧密结合，其管排数根据负荷需要选择。太阳光及其他物质的辐射光由翅片吸收，高效的吸收光能并将其转化成热能。

更进一步说明，所述翅片采用铝材料。翅片为折弯铝翅片，翅片的前后折弯可加强空气的扰流，提高蒸发器5的空气侧换热能力，减少使用风机6，节省运行耗电量，有效的节能省电。铝材料质轻，是作为翅片的优选材料。

更进一步说明，所述翅片的表面涂镀吸收率为0.95的太阳能选择性涂层。在蒸发器5的翅片表面涂镀吸收率为0.95的太阳能选择性涂层，以太阳能作为辅助热源，使其能够在有太阳的条件下，同时使用太阳能、空气能两种能源，解决了空气能换热器冬天怕冻，结霜严重等问题。

更进一步说明，系统通过设置于所述蒸发器5的室外温度传感器9以及设置于所述压缩机1和所述低压储液罐2之间的低压传感器10和回气管温度传感器11来计算过热度来控制所述电磁阀8的开关。设置有感温包对系统运行参数的检测，并建立有回气过热度方程，通过对系统的控制来选择风机6的风档和启停。

更进一步说明，所述室外温度传感器9、低压传感器10和回气管温度传感器11对系统运行参数的检测，检测流程如图2所示；

当回气过热度>T2时，所述风机6的风档逐渐减一档，当所述风机6的风档为0，且回气过热度>T2时，开启所述电磁阀8；

当回气过热度<T1时，所述风机6的风档逐渐加一档，当所述风机6的风档已在最高档时，打开所述电磁阀12。

当太阳辐射强度大的时候，制冷剂在蒸发器5中完全蒸发，蒸发温度提高，可能造成回气过热度太大，此时，根据室外温度传感器9、低压传感器10和回气管温度传感器11对系统运行参数的检测，建立回气过热度方程，通过对系统的控制来选择风机6的风档和启停，当回气过热度>T2时，风机6风档逐渐减一档，当风机6风档为0，回气过热度>T2时，开启一号电磁阀8，经节流部件4节流后的低温液体通过毛细管对低压储液罐2中的过热气体进行喷液冷却；当回气过热度<T1时，风机6风档逐渐加一档，当风机6风档已在最高档时，打开二号电磁阀12，压缩机1出来的高温高压气体对过热度不足的冷媒进行喷气增焓，提高过热度，保证了系统运行的可靠性。解决现有的直膨式太阳能热泵系统中在夏季太阳能强烈的时候，回气过热度过高造成的排气温度、压力过高的问题，提高风光综合利用效率，节能效果明显。

当太阳辐射强度低或没有太阳的时候，此时翅片式蒸发器等同于普通空气能热水器，制冷剂只与空气换热，蒸发后制冷剂经过低压储液罐2后回到压缩机1，完成一次循环。在系统中，四通阀3在低温制热自动除霜时起到切换的作用。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型太阳能辅助热源泵热水器，其特征在于：包括水箱和冷媒回路，所述冷媒回路由压缩机、低压储液罐、节流阀和蒸发器通过四通阀相互相连接；所述蒸发器为带风机的空气能换热器；

所述低压储液罐连接于所述压缩机并通过所述四通阀的D端排出冷媒，经所述四通阀的C端进入所述水箱与水进行换热，冷凝后经所述节流阀进入所述蒸发器，最后经所述四通阀的E端回到所述压缩机；

所述节流阀通过毛细管连接于所述四通阀的S端和所述低压储液罐，所形成的控制回气过热度回路由安装于所述毛细管上的电磁阀来控制，系统设置有感温包通过计算过热度来控制所述电磁阀的开关。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辅助热源泵热水器，其特征在于：所述蒸发器为带风机的翅片式蒸发器，所述翅片式蒸发器由铜管、翅片和U型弯头紧密配合组成，所述铜管垂直穿过预先设定好间距的翅片，并用压力胀管的方式与所述翅片紧密结合。

3.根据权利要求2所述的一种新型太阳能辅助热源泵热水器，其特征在于：所述翅片采用铝材料。

4.根据权利要求2或3所述的一种新型太阳能辅助热源泵热水器，其特征在于：所述翅片的表面涂镀吸收率为0.95的太阳能选择性涂层。

5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辅助热源泵热水器，其特征在于：系统通过设置于所述蒸发器的室外温度传感器以及设置于所述压缩机和所述低压储液罐之间的低压传感器和回气管温度传感器来计算过热度来控制所述电磁阀的开关。

6.根据权利要求5所述的一种新型太阳能辅助热源泵热水器的控制方法，其特征在于：所述室外温度传感器、低压传感器和回气管温度传感器对系统运行参数的检测；

当回气过热度>T2时，所述风机的风档逐渐减一档，当所述风机的风档为0，且回气过热度>T2时，开启所述一号电磁阀；

当回气过热度<T1时，所述风机的风档逐渐加一档，当所述风机的风档已在最高档时，打开所述二号电磁阀。