CN106369840A - 一种热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热泵热水器，包括太阳能集热器、与太阳能集热器相连的太阳能水箱、可对太阳能水箱中的水进行制热的热泵；所述热泵的蒸发器与所述的太阳能集热器进行热交换。本发明的公开了一种利用太阳能集热器直接驱动的热泵，使热泵热源温度较高，充分地利用了太阳能，提高了效率。

Description

一种热泵热水器

技术领域

本发明涉及太阳能热水器领域，特别涉及一种热泵热水器。

背景技术

太阳能热泵热水器，将太阳能集热和热泵加热相组合，达到持续供应热水的功能。目前太阳能热泵热水器包括太阳能集热器、与太阳能集热器相连的太阳能水箱、可对太阳能水箱中的水进行制热的热泵，太阳能集热器包括太阳能真空集热管，太阳能真空集热管将太阳的辐射能转化为热能用来加热水，通过热水上浮冷水下沉，集热管循环集热，热水储存在太阳能水箱中。热泵将空气的低温热能提升为高温热能，达到加热水的目的。太阳能是热水器的主要加热方式，热泵加热是辅助加热方式，太阳能集热器在阳光充足时可将水加热到设定温度，此时无需使用热泵，但在阳光不足或者阴雨天时，太阳能无法将水加热到设定温度，此时热泵自动启动太阳能热泵模式利用太阳能热泵可将水加热至设定温度，当夜间需要制热时热泵自动转换为空气源模式，热泵的启动可通过热水器控制器来控制操作。

但是，目前使用的热泵作为辅助加热系统，是用的空气能热泵。虽然在阳光不足或者阴雨天时，太阳能无法将水加热到设定温度，但是，可以给水加热到一定的温度，该温度的水比自然中的水温要高，特别是集热器周围还有有效高的温度，有一定的能量可以利用，而目前还没有利用。

发明内容

本发明的目的是为了充分利用太阳能，不论是晴天还是阴雨天，无论白天或者晚上都可以使用本机产热水。

本发明的技术方案是：一种混合能源热水器，包括换热型太阳能集热器、与太阳能集热器相连的太阳能储热箱、可对太阳能储热箱中的储热介质进行制热的热泵；所述热泵的蒸发器与所述的太阳能集热器进行热交换。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的太阳能集热器为一组由连箱连接的真空集热管，所述热泵的蒸发器为设置在所述的连箱内的蛇形管。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的太阳能集热器为真空集热管，在所述的真空集热管内充满贮热介质，在所述的贮热介质中设置有蛇形管或者螺旋管作为所述的热泵的蒸发器。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的蛇形管或者螺旋管还通过管道与所述的蒸发器连通，在连通管道上设置有驱动其中工质流动的泵。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的满贮热介质为相变材料。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的太阳能集热器包括太阳能集热板芯，所述热泵的蒸发器与所述的集热板芯充分接触。

进一步的，上述的太阳能热泵热水器中：所述的太阳能集热器还包括设置在所述的太阳能集热板芯下的防冻储热液，所述的热泵的蒸发器设置在所述的防冻储热液中。所述的集热板芯为由废旧汽车轮胎挤压而成的橡胶板或者具有换热功能联集箱真空管集热器。

本发明的公开了一种利用太阳能集热器直接驱动的热泵，使热泵热源温度较高，充分地利用了太阳能，提高了效率。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1是本发明太阳能热泵热水器结构框图。

图2是本发明实施例2的太阳能热泵热水器示意图。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种具有太阳能直接驱动的太阳能热泵的太阳能热水器，如图1所示，该图中仅仅画出了有关热泵与太阳能集热器和太阳能水箱接触并进行热交换的部分框，对太阳能热水器本身没有画全。

本实施例中的太阳能热泵热水器，主要包括太阳能集热器、与太阳能集热器相连的太阳能储热箱，本实施例中在太阳能储热箱内储存的储热介质就是水，经过太阳能集热器吸收的太阳能热量后温度升高。本实施例中太阳能集热器包括一组由连箱连接的真空集热管，晴天或者太阳光线较强的时候，太阳能真空集热管将太阳的辐射能转化为热能用来加热水，通过热水上浮冷水下沉，集热管循环集热，热水储存在太阳能水箱中，这就是目前使用比较多的太阳能热水器，这种太阳能热水器在正常使用时可以给家庭等带来热水，但是在阳光不足或者阴雨天时，太阳能无法将水加热到设定温度，因此，需要将这些水再次热，直到能够合适使用，目前一般采用电热器对太阳能水箱内的水继续加热，直到温度合适使用，也有采用空气能热泵的，利用空气能热泵将空气中的热能泵入到太阳能水箱中，对太阳能水箱中的水继续加热，这是一种辅助加热装置，是在太阳能不能保证对太阳能水箱内的水加热到能够适合使用时继续加热。本实施例虽然也是采用热泵，但使用的是太阳能水源热泵，将连箱中的水作为热源，泵进到太阳能水箱中，由于真空集热管集热作用，连箱中的水温明显是要高于环境空气的温度的，同时，在热泵吸收了热量后，还可以通过真空管集热器源源不断地从太阳能中吸收能量，也就是在阴雨天，通过真空管集热器和太阳能热泵，也可以将吸收到的太阳能充分地利用。因此，本实施例的热泵较现有技术中的空气能热泵效率更高。本实施例中，将作为蒸发器的蛇形管或者螺旋管安装在连箱内，从膨胀阀经第二阀门流过来的工质在蛇形管道内与连箱中相对较高温度的水充分热交换，很快吸收中水的热量汽化成蒸汽，通过第一阀门经过压缩机进入到设置在太阳能水箱内的冷凝器中进行高压凝固，向太阳能水箱中的水内散发大量的热量，使太阳能水箱内的水升温，达到能够使用的标准。

实施例2，如图2所示，该实施例是是一种平板太阳能热水器，采用的吸热板芯3是由废旧轮胎做成的橡胶板，将作为热泵蒸发器5的蛇形管充分地与吸热板芯3结合，可以将吸热板芯3收集的太阳能热量充分地传送到热泵蒸发器内的工质中，然后与实施例1一样，将热量在太阳能水箱1中散发，对太阳能水箱1中的水继续加热，直到符合要求。

本实施例在太阳能能够正常使用时，不需要使用热泵，太阳能集热板芯3采集太阳能量，流过蛇形管内的水通过吸收由吸热板芯3所采集的热量，使水变热，在循环泵7的作用下，通过水管4流入到太阳能水箱1中，经过一天的循环，太阳能水箱1内的水逐步加热，直到可以使用。

与实施例1相比，本实施例的太阳能热泵热水器更适合于特别极端天气条件下使用，比如在高纬度的沙漠中，在冬天气温特别低，如果放入水进入太阳能吸热板芯处，稍不留意将会冻结而损坏管道，而使用本实施例2的热泵则可以利用工质将吸热板芯吸收的太阳能热量一定程度到需要使用的水中，对水进行加热直到符合要求。此时，切断由太阳能水箱1到集热板芯3的水管4，以保证不会由于极端低温而使水结冰导致可能损坏太阳能热水器的可能，此时，连接上工质管道6，从热泵主机2流出的液态的工质，经过膨胀阀，从工质管道6流入到蒸发器5中，由于太阳能集热板芯3吸收太阳能能量使板芯的温度升高，将蒸发器5中液态的工质很快汽化，流入到热泵主机1中，在热泵主机1内利用压缩机将汽态的工质压缩然后流入到设置在太阳能水箱内的冷凝器中液化，产生大量的热量对太阳能水箱1内的水加热。此时，太阳能水箱1可以安装在室内或者较温暖的地方，水不会冻结，而工质本身在流动过程中是从汽态到液态或者反过来变换，不会冻结，保证了在极端寒冷的环境下也能充分利用太阳能。

在实施例2中，可以在真空密封条件下的太阳能集热板芯下面加入防冻储热液，由防冻储热液充分吸收太阳能集热板芯所采集的太阳能热量，然后，通过浸入到这些防冻储热液中的蛇形管或者螺旋管作为热泵的蒸发器，将热量带起到太阳能储热箱中，在太阳能储热箱中，我们采用的储热介质这一种相变材料，当热泵将太阳能集热器收集到的太阳能源源不断地传送过后，利用相变材料的特性可以储存大量的热量，当需要使用这些热量热水时，可以通过流经植入到储热介质中的蛇形管中的冷水，流出的就是可以使用的热水了。本实施例主要是为了在极端环境中使用，在集热板芯下不用水而用防冻储热液的原因是防冻，在没有太阳时，也不会冻坏。

实施例3，本实施例是一种可以在极端天气环境下使用的一种全然机，不论在何种恶劣的环境中都可以使用。本实施例的全然机包括一个真空管集热器，该管集热器能够收集哪怕只有一点点的太阳能光的能量，将这些收集到的太阳能能量贮存在管中间的贮热介质中，使贮热介质的温度升高，本实施例采用的贮热介质为一种固液相变的相变材料，当温度长高到临界相变时，吸收更多的能量使介质从固态变换成液态，当所有的介质都变成液态后，再继续升温。本实施例中，在贮热介质中设置热泵的蒸发器，热泵的冷凝器设置在太阳能贮热箱内，只要真空管集热器收集到太阳能的热量，此时，贮热介质将会升温，利用升温后的贮热介质可以将作为蒸发器的蛇形管或者螺旋管通过管壁与贮热介质交换热量，使蛇形管或者螺旋管内的工质蒸发，然后在压缩机的作用下，将工质压缩，使工质在设置在太阳能贮箱内冷凝器内凝结成液态，散发出大量的热量，使冷凝器周围的水升温到可以利用。

本实施例还有另外一种形式，就是将真空管中的贮热介质中的蛇形管或者螺旋管与太阳能贮箱内冷凝器直接采用管道连接，当太阳能热量非常好的时候，真空管集热器中的温度将会急速升高，此时，流动在管道内的工质可以将真空管中的热量直接带到太阳能贮热箱，在太阳能贮热箱内与冷水进行热交换，将冷水变热。

由于本实施例的太阳能热水器是在极端天气条件下使用，为了使真空管安全使用不爆管，在真空管内设置以高相变潜热的石蜡作为蓄热介质，膨胀石墨作为基体，采用共混吸附方法制备的定型相变复合材料。这样，这些定型相变复合材料可以贮存大量的由真空管收集的太阳能能量，在夏天或者太阳能较充足的时候，可以将这些定型相变复合材料液化后还能升温，此时，采用流动的工质就可以将热量传递到太阳能贮热箱中，使太阳能贮热箱内的冷水变热。另外，在太阳能不怎么足的时候，真空管集热器也能收集一定量的太阳能量，使定型相变复合材料温度有一定的升高，此时，在采用热泵将会有较好的效果。

Claims (3)

1.一种热泵热水器，包括太阳能集热器、与太阳能集热器相连的太阳能储热箱、可对太阳能储热箱中的储热介质进行制热的热泵；其特征在于：所述热泵的蒸发器与所述的太阳能集热器进行热交换。

2.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述的太阳能集热器为一组由连箱连接的真空集热管，所述热泵的蒸发器为设置在所述的连箱内的蛇形管或者螺旋管。

3.根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于：所述的太阳能集热器为真空集热管，在所述的真空集热管内充满贮热介质，在所述的贮热介质中设置有蛇形管或者螺旋管作为所述的热泵的蒸发器。