CN110243083A - 一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，该装置由压缩机、四通换向阀、冷凝器、保温水箱、蒸发器、蒸发压力调节阀、气液分离器、蓄热器、相变蓄热介质、释热用蒸发盘管、蓄热用再冷盘管、太阳能蓄热用盘管、主路膨胀阀、蓄能用膨胀阀、太阳能集热器、水泵、电磁阀、单向阀以及连接管道组成。本发明通过蓄热器和太阳能集热器的辅助调节，以及一个四通换向阀和四个单向阀的巧妙切换组合，该热泵热水机组解决了冬季极端工况条件下的制热问题，改善了热泵热水器的能效比，拓宽了空气源热泵热水器的使用温度范围，减少了热水器的运行费用，延长了设备使用寿命，提高了空气源热泵热水器全年运行的可靠性和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及热泵热水机组技术领域，特别是指一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器。
背景技术
近年来，由于全国多处频发大面积、持续的雾霾天气，包括北京、河北、河南在内的各大城市、地方政府纷纷推出相关政策，加快淘汰分散燃煤小锅炉，因地制宜稳步推进“煤改电”替代改造，促进节能减排。目前，空气源热泵热水器被认为国家“煤改电”的标配，但现有的空气源热泵热水器存在以下突出问题：在低温环境条件下，由于蒸发温度过低、压缩机压缩比过大，导致系统制取高温热能的能力迅速衰减，制热量小，能效比低，同时室外换热器结霜问题严重，化霜时间长、耗电增加；甚至可能导致装置不能正常运行。总之，当室外温度过低时，常规空气源热泵热水器存在的上述突出问题，严重影响了空气源热泵热水器的推广及应用。
针对常规空气源热泵热水器存在的不足，目前常用的解决方案有三种：一种采用传统的辅助电加热器方式，但效率较低，运行成本较高，几乎已经淘汰。另两种方案分别采用两级压缩式制热循环方式和复叠式制热循环方式，一定程度解决了空气源热泵高温工况或低温工况制热时压缩机压缩比过大、排气温度过高、吸气压力过高或过低的问题，提高了机组制热能力以及能效比，但该两种方案中也存在如下问题：首先是两级压缩式循环和复叠式循环随用户负荷变化时能量调节范围较小，当负荷降低时，系统能量调节过程中能量消耗的减少量较小，而系统能效比下降明显；其次是复叠式循环系统采用两套制冷循环和两种制冷剂，结构复杂、体积庞大；最后是两级压缩式循环和复叠式循环的蒸发器表面出现严重结霜时，如何高效的融霜成了一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，解决了现有空气源热泵热水器在低温环境下制热时压缩机压缩比过大、排气温度过高、单位制冷剂制热量减少、系统制热性能系数和系统经济性降低等突出技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，包括压缩机、四通换向阀、冷凝器、保温水箱、蒸发器、蒸发器侧风机、蒸发压力调节阀、气液分离器、蓄热器、相变蓄热介质、释热用蒸发盘管、蓄热用再冷盘管、太阳能蓄热用盘管、干燥过滤器、观察镜、主路膨胀阀、蓄能用膨胀阀、太阳能集热器、集热器用水泵、热水用水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀以及连接管道。
所述压缩机通过四通换向阀分别与冷凝器、蒸发器和蒸发压力调节阀的接口管道连接，冷凝器位于保温水箱内，冷凝器的接口分别与第一单向阀的进口和第二单向阀的出口相连接，蒸发器的接口分别与第三单向阀的进口和第四单向阀的出口相连接，蒸发器一侧设有蒸发器侧风机，蒸发压力调节阀的接口分别与第三电磁阀的出口、气液分离器的进口相连接。
所述相变蓄热介质、释热用蒸发盘管、蓄热用再冷盘管和太阳能蓄热用盘管位于蓄热器内部，释热用蒸发盘管的一端出口与蓄能用膨胀阀相连、另一端与第三电磁阀相连，蓄热用再冷盘管的一端出口与第一电磁阀相连、另一端分别与第二电磁阀的出口和干燥过滤器的进口管道连接，太阳能蓄热用盘管的出口通过第四电磁阀分别与太阳能集热器的出口和保温水箱相连接，第四电磁阀与保温水箱之间设有第五电磁阀。
所述保温水箱还与第六电磁阀的进口、热水用水泵的进口以及第一单向阀和第二单向阀管道连接，第六电磁阀分别与集热器用水泵、太阳能蓄热用盘管管道连接，集热器用水泵再与太阳能集热器的进口相连。
所述干燥过滤器与主路膨胀阀之间的管道上设有观察镜，主路膨胀阀的出口分别与第二单向阀和第四单向阀相连。
所述压缩机为定频压缩机、变转速压缩机、数码涡旋式压缩机、双阶压缩机中的任意一种形式；冷凝器为套管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种结构形式，所述的蒸发器为翅片管式换热器、层叠式换热器、平行流式换热器中的任意一种结构形式。
所述的蒸发器侧风机为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式；蒸发压力调节阀是一种受阀前压力控制的比例型调节阀，为直动式蒸发压力调节阀、继动式蒸发压力调节阀中的任意一种调节机构形式。
所述主路膨胀阀、蓄能用膨胀阀为手动膨胀阀、阻流式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀中的任意一种节流机构形式。
所述相变蓄热介质为固-液相变材料、固-固相变材料、固-气相变材料、液-气相变材料中的任意一种相变蓄能材料形式。
所述太阳能集热器为平板型集热器、真空管集热器中的任意一种太阳能集热器形式；集热器用水泵、热水用水泵为容积式水泵、叶片泵中的任意一种水泵形式。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其构思新颖，机组设计优化巧妙，与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
（1）通过蓄热器和太阳能集热器的辅助调节，以及一个四通换向阀和四个单向阀的巧妙切换组合，该热泵热水器解决了低温工况下空气源热泵热水器压缩机压缩比过大、排气温度过高、供热性能急剧下降的突出问题，拓宽了空气源热泵热水器的使用温度范围，提高了设备使用寿命和经济性。
（2）该热泵热水器也可解决用电高峰期间国家电网负荷过大的突出问题，通过制定不同工况下的节能运行控制策略，减少机组运行电费，获取最佳经济和环保效益。
（3）该热泵热水器在冬季采用逆循环除霜方式运行时，可吸取蓄热器储蓄的热量，实现蒸发器表面霜层的快速融解。
本发明的一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器提高了空气源热泵热水器全年运行的可靠性、稳定性和经济性，可以广泛应用于民用建筑、公共建筑、别墅建筑等所有可以采用空气源热泵热水器的场所。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构原理图。
图2为太阳能制热工作模式流程图。
图3为太阳能制热+蓄热工作模式流程图。
图4为空气源制热工作模式流程图。
图5为空气源制热+蓄热工作模式流程图。
图6为空气源+蓄热源制热工作模式流程图。
图7为太阳能蓄热+空气源制热+空气源蓄热工作模式流程图。
图8为蓄热源制热工作模式流程图。
图9为太阳能蓄热+蓄热源制热工作模式流程图。
图10为太阳能蓄热+蓄热源制热+空气源制热工作模式流程图。
图11为蒸发器快速除霜工作模式流程图。
图中各部件的序号和名称如下：1-压缩机、2-四通换向阀、3-冷凝器、4-保温水箱、5-蒸发器、6-蒸发器侧风机、7-蒸发压力调节阀、8-气液分离器、9-蓄热器、10-相变蓄热介质、11-释热用蒸发盘管、12-蓄热用再冷盘管、13-太阳能蓄热用盘管、14-干燥过滤器、15-观察镜、16-主路膨胀阀、17-蓄能用膨胀阀、18-太阳能集热器、19-集热器用水泵、20-热水用水泵、21-第一电磁阀、22-第二电磁阀、23-第三电磁阀、24-第四电磁阀、25-第五电磁阀、26-第六电磁阀、27-第一单向阀、28-第二单向阀、29-第三单向阀、29-第四单向阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，包括压缩机1、四通换向阀2、冷凝器3、保温水箱4、蒸发器5、蒸发器侧风机6、蒸发压力调节阀7、气液分离器8、蓄热器9、相变蓄热介质10、释热用蒸发盘管11、蓄热用再冷盘管12、太阳能蓄热用盘管13、干燥过滤器14、观察镜15、主路膨胀阀16、蓄能用膨胀阀17、太阳能集热器18、集热器用水泵19、热水用水泵20、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、第一单向阀27、第二单向阀28、第三单向阀29、第四单向阀30以及连接管道。
所述压缩机1通过四通换向阀2分别与冷凝器3、蒸发器5和蒸发压力调节阀7的接口管道连接，冷凝器3位于保温水箱4内，冷凝器3的接口分别与第一单向阀27的进口和第二单向阀28的出口相连接，蒸发器5的接口分别与第三单向阀29的进口和第四单向阀30的出口相连接，蒸发器5一侧设有蒸发器侧风机6，蒸发压力调节阀7的接口分别与第三电磁阀23的出口、气液分离器8的进口相连接。
所述相变蓄热介质10、释热用蒸发盘管11、蓄热用再冷盘管12和太阳能蓄热用盘管13位于蓄热器9内部，释热用蒸发盘管11的一端出口与蓄能用膨胀阀17相连、另一端与第三电磁阀23相连，蓄热用再冷盘管12的一端出口与第一电磁阀21相连、另一端分别与第二电磁阀22的出口和干燥过滤器14的进口管道连接，太阳能蓄热用盘管13的出口通过第四电磁阀24分别与太阳能集热器18的出口和保温水箱4相连接，第四电磁阀24与保温水箱4之间设有第五电磁阀25。
所述保温水箱4还与第六电磁阀26的进口、热水用水泵20的进口以及第一单向阀27和第二单向阀28管道连接，第六电磁阀26分别与集热器用水泵19、太阳能蓄热用盘管13管道连接，集热器用水泵19再与太阳能集热器18的进口相连。
所述干燥过滤器14与主路膨胀阀16之间的管道上设有观察镜15，主路膨胀阀16的出口分别与第二单向阀28和第四单向阀30相连。
所述压缩机1为定频压缩机、变转速压缩机、数码涡旋式压缩机、双阶压缩机中的任意一种形式；冷凝器3为套管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种结构形式，所述的蒸发器5为翅片管式换热器、层叠式换热器、平行流式换热器中的任意一种结构形式。
所述的蒸发器侧风机6为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式；蒸发压力调节阀7是一种受阀前压力控制的比例型调节阀，为直动式蒸发压力调节阀、继动式蒸发压力调节阀中的任意一种调节机构形式。
所述主路膨胀阀16、蓄能用膨胀阀17为手动膨胀阀、阻流式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀中的任意一种节流机构形式。
所述相变蓄热介质10为固-液相变材料、固-固相变材料、固-气相变材料、液-气相变材料中的任意一种相变蓄能材料形式。
所述太阳能集热器18为平板型集热器、真空管集热器中的任意一种太阳能集热器形式；集热器用水泵19、热水用水泵20为容积式水泵、叶片泵中的任意一种水泵形式。
通过蓄热器和太阳能集热器和的辅助调节，以及一个四通换向阀和四个单向阀的巧妙切换组合，该热泵热水器可实现十种工作模式：
（1）太阳能制热工作模式
图2为太阳能制热工作模式流程图，当室外太阳辐射强度较大时，或者当热水需求量较大时，可采用此工作模式。此时集热器用水泵19、热水用水泵20、第五电磁阀25、第六电磁阀26启动，蒸发器侧风机6、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：保温水箱4中的低温水经第六电磁阀26、集热器用水泵19进入太阳能集热器18，低温水在太阳能集热器18吸收太阳辐射的热量变为高温水后通过第五电磁阀25进入保温水箱4，开始进入下一循环。
（2）太阳能制热+蓄热工作模式
图3为太阳能制热工作模式流程图，当室外太阳辐射强度非常高时，或者当热水需求量较小时，可采用此工作模式。此时集热器用水泵19、热水用水泵20、第五电磁阀25、第六电磁阀26启动，蒸发器侧风机6、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：保温水箱4中的低温水经第六电磁阀、集热器用水泵19进入太阳能集热器18，低温水在太阳能集热器18吸收太阳辐射的热量变为高温水后分为两路，一路高温水通过第五电磁阀25进入保温水箱4，另一路高温水通过第四电磁阀24进入太阳能蓄热用盘管13，释放热量加热蓄热器9内的相变蓄热介质10，过冷变低温水通过集热器用水泵19再次进入太阳能集热器18，开始进入下一循环。
（3）空气源制热工作模式
图4为空气源制热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于0℃~10℃之间且太阳辐射强度较弱时，或者当热水需求量较大时，可采用此工作模式。此时压缩机1、蒸发器侧风机14、第二电磁阀22、热水用水泵20启动，第一电磁阀21、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、集热器用水泵19关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器释放热量加热保温水箱里的水，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，然后依次通过第一单向阀27、第二电磁阀22、干燥过滤器14、观察镜15进入主路膨胀阀16，经过主路膨胀阀16的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，通过第四单向阀30进入蒸发器5吸收蒸发器侧风机6引入的室外空气热量，蒸发变为低压的过热制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀2切换，进入蒸发压力调节阀7调节（其作用是维持蒸发器5的制冷剂蒸发压力和蒸发温度相对稳定），变为压力较低的过热制冷剂蒸汽，然后再进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（4）空气源制热+蓄热工作模式
图5为空气源制热+蓄热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于10℃~21℃之间且太阳辐射强度较弱时，或者当热水需求量较小时，可采用此工作模式。此时压缩机1、蒸发器侧风机6、第一电磁阀21、热水用水泵20启动，第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、集热器用水泵19关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，然后依次通过第一单向阀27、第一电磁阀21进入蓄热用再冷盘管12，释放热量加热蓄热器9内的相变蓄热介质10，进一步过冷变为过冷度较大的液态制冷剂，再依次通过干燥过滤器14、观察镜15进入主路膨胀阀16，经过主路膨胀阀20的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后通过第四单向阀30进入蒸发器5吸收蒸发器侧风机6引入的室外空气热量，蒸发变为低压的过热制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀2切换，进入蒸发压力调节阀7调节（其作用是维持蒸发器5的制冷剂蒸发压力和蒸发温度相对稳定），变为压力较低的过热制冷剂蒸汽，然后再进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（5）空气源+蓄热源制热工作模式
图6为空气源+蓄热源制热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于-10℃~0℃之间且太阳辐射强度较弱时，或者当热水需求量很大时，可采用此工作模式。此时压缩机1、蒸发器侧风机6、第二电磁阀22、第三电磁阀23启动，集热器用水泵19、热水用水泵20、第一电磁阀21、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝采用过冷或饱和液态制冷剂，经过第一单向阀27后分为两路，其中一路液态制冷剂依次通过第二电磁阀22、干燥过滤器14、观察镜15进入主路膨胀阀16，经过主路膨胀阀16的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，通过第四单向阀30进入蒸发器5吸收蒸发器侧风机6引入的室外空气热量，蒸发变为低压的过热制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀2切换，进入蒸发压力调节阀7调节（其作用是维持蒸发器5的制冷剂蒸发压力和蒸发温度相对稳定），变为压力更低的过热制冷剂蒸汽，然后再进入气液分离器8，而另一路液态制冷剂经过蓄能用膨胀阀17的节流膨胀后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后进入释热用蒸发盘管11，蒸发吸收蓄热器9内的相变蓄热介质10的热量，变为低压的过热制冷剂蒸汽，再经过第三电磁阀23也进入气液分离器8，两路制冷剂在气液分离器8内进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（6）太阳能蓄热+空气源制热+空气源蓄热工作模式
图7为太阳能蓄热+空气源制热+空气源蓄热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于-10℃~0℃之间且太阳辐射强度较小时，或者当热水需求量较小时，可采用此工作模式。此时压缩机1、蒸发器侧风机6、第一电磁阀21、热水用水泵20启动，第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、集热器用水泵19关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，然后依次通过第一单向阀27、第一电磁阀21进入蓄热用再冷盘管12，释放热量加热蓄热器9内的相变蓄热介质10，进一步过冷变为过冷度较大的液态制冷剂，再依次通过干燥过滤器14、观察镜15进入主路膨胀阀16，经过主路膨胀阀20的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后通过第四单向阀30进入蒸发器5吸收蒸发器侧风机6引入的室外空气热量，蒸发变为低压的过热制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀2切换，进入蒸发压力调节阀7调节（其作用是维持蒸发器5的制冷剂蒸发压力和蒸发温度相对稳定），变为压力较低的过热制冷剂蒸汽，然后再进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（7）蓄热源制热工作模式
图8为蓄热源制热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于-20℃~-10℃之间时，或者当热水需求量较小时，可采用此工作模式。此时压缩机1、第三电磁阀23、热水用水泵20启动，蒸发器侧风机6、集热器用水泵19、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝采用过冷或饱和液态制冷剂，然后通过第一单向阀27进入蓄能用膨胀阀17，经蓄能用膨胀阀17的节流膨胀后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后进入释热用蒸发盘管11，蒸发吸收蓄热器9内的相变蓄热介质10的热量，变为低压的过热制冷剂蒸汽，再经过第三电磁阀23进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（8）太阳能蓄热+蓄热源制热工作模式
图9为太阳能蓄热+蓄热源制热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于-20℃~-10℃之间且太阳辐射强度较小时，或者当热水需求量较小时，可采用此工作模式。此时压缩机1、集热器用水泵19、热水用水泵20、第三电磁阀23、第四电磁阀24启动，蒸发器侧风机6、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第五电磁阀25、第六电磁阀26关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：太阳能集热器18中低温水吸收太阳辐射的热量变为高温水后通过第四电磁阀24进入太阳能蓄热用盘管13，释放热量加热蓄热器9内的相变蓄热介质10，过冷变低温水通过集热器用水泵19再次进入太阳能集热器18。压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝采用过冷或饱和液态制冷剂，然后通过第一单向阀27进入蓄能用膨胀阀17，经蓄能用膨胀阀17的节流膨胀后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后进入释热用蒸发盘管11，蒸发吸收蓄热器9内的相变蓄热介质10的热量，变为低压的过热制冷剂蒸汽，再经过第三电磁阀23进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（9）太阳能蓄热+蓄热源制热+空气源制热工作模式
图10为太阳能蓄热+蓄热源制热+空气源制热工作模式流程图，当冬季室外空气温度大约位于-20℃~-10℃之间且太阳辐射强度较小时，或者当热水需求量较大时，可采用此工作模式。此时压缩机1、蒸发器侧风机6、集热器用水泵19、热水用水泵20、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24启动，第一电磁阀21、第五电磁阀25、第六电磁阀26关闭，四通换向阀2的电磁线圈通电。系统的工作流程：太阳能集热器18中低温水吸收太阳辐射的热量变为高温水后通过第四电磁阀24进入太阳能蓄热用盘管13，释放热量加热蓄热器9内的相变蓄热介质10，过冷变低温水通过集热器用水泵19再次进入太阳能集热器18。压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入冷凝器3释放热量加热水箱里的水，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，经过第一单向阀27后分为两路，其中一路液态制冷剂依次通过第二电磁阀22、干燥过滤器14、观察镜15进入主路膨胀阀16，经过主路膨胀阀16的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，通过第四单向阀30进入蒸发器5吸收蒸发器侧风机6引入的室外空气热量，蒸发变为低压的过热制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀2切换，进入蒸发压力调节阀7调节（其作用是维持蒸发器5的制冷剂蒸发压力和蒸发温度相对稳定），变为压力更低的过热制冷剂蒸汽，然后再进入气液分离器8，而另一路液态制冷剂经过蓄能用膨胀阀17的节流膨胀后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后进入释热用蒸发盘管11，蒸发吸收蓄热器9内的相变蓄热介质10的热量，变为低压的过热制冷剂蒸汽，再经过第三电磁阀23也进入气液分离器8，两路制冷剂在气液分离器8内进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
（10）室外蒸发器快速除霜工作模式
图11为室外蒸发器快速除霜工作模式流程图，当冬季室外空气湿度比较大、蒸发器5结霜比较严重时，可采用此工作模式。此时压缩机1、第三电磁阀23、热水用水泵20启动，蒸发器侧风机6、集热器用水泵19、第一电磁阀21、第二电磁阀22、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26关闭，四通换向阀2的电磁线圈不通电。系统的工作流程：压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经四通换向阀2切换后，进入蒸发器5释放热量加热换热器外表面的冰霜，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，通过第三单向阀29进入蓄能用膨胀阀17，经蓄能用膨胀阀17的节流膨胀后变为低温低压的气液两相制冷剂，然后进入释热用蒸发盘管11，蒸发吸收蓄热器9内的相变蓄热介质10的热量，变为低压的过热制冷剂蒸汽，再经过第三电磁阀23进入气液分离器8进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入制冷压缩机1的吸气口，经过制冷压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：包括压缩机（1）、四通换向阀（2）、冷凝器（3）、保温水箱（4）、蒸发器（5）、蒸发器侧风机（6）、蒸发压力调节阀（7）、气液分离器（8）、蓄热器（9）、相变蓄热介质（10）、释热用蒸发盘管（11）、蓄热用再冷盘管（12）、太阳能蓄热用盘管（13）、干燥过滤器（14）、观察镜（15）、主路膨胀阀（16）、蓄能用膨胀阀（17）、太阳能集热器（18）、集热器用水泵（19）、热水用水泵（20）、第一电磁阀（21）、第二电磁阀（22）、第三电磁阀（23）、第四电磁阀（24）、第五电磁阀（25）、第六电磁阀（26）、第一单向阀（27）、第二单向阀（28）、第三单向阀（29）、第四单向阀（30）以及连接管道。
2.根据权利要求1所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述压缩机（1）通过四通换向阀（2）分别与冷凝器（3）、蒸发器（5）和蒸发压力调节阀（7）的接口管道连接，冷凝器（3）位于保温水箱（4）内，冷凝器（3）的接口分别与第一单向阀（27）的进口和第二单向阀（28）的出口相连接，蒸发器（5）的接口分别与第三单向阀（29）的进口和第四单向阀（30）的出口相连接，蒸发器（5）一侧设有蒸发器侧风机（6），蒸发压力调节阀（7）的接口分别与第三电磁阀（23）的出口、气液分离器（8）的进口相连接。
3.根据权利要求1所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述相变蓄热介质（10）、释热用蒸发盘管（11）、蓄热用再冷盘管（12）和太阳能蓄热用盘管（13）位于蓄热器（9）内部，释热用蒸发盘管（11）的一端出口与蓄能用膨胀阀（17）相连、另一端与第三电磁阀（23）相连，蓄热用再冷盘管（12）的一端出口与第一电磁阀（21）相连、另一端分别与第二电磁阀（22）的出口和干燥过滤器（14）的进口管道连接，太阳能蓄热用盘管（13）的出口通过第四电磁阀（24）分别与太阳能集热器（18）的出口和保温水箱（4）相连接，第四电磁阀（24）与保温水箱（4）之间设有第五电磁阀（25）。
4.根据权利要求3所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述保温水箱（4）还与第六电磁阀（26）的进口、热水用水泵（20）的进口以及第一单向阀（27）和第二单向阀（28）管道连接，第六电磁阀（26）分别与集热器用水泵（19）、太阳能蓄热用盘管（13）管道连接，集热器用水泵（19）再与太阳能集热器（18）的进口相连。
5.根据权利要求3所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述干燥过滤器（14）与主路膨胀阀（16）之间的管道上设有观察镜（15），主路膨胀阀（16）的出口分别与第二单向阀（28）和第四单向阀（30）相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述压缩机（1）为定频压缩机、变转速压缩机、数码涡旋式压缩机、双阶压缩机中的任意一种形式；冷凝器（3）为套管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种结构形式，所述的蒸发器（5）为翅片管式换热器、层叠式换热器、平行流式换热器中的任意一种结构形式。
7.根据权利要求6所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述的蒸发器侧风机（6）为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式；蒸发压力调节阀（7）是一种受阀前压力控制的比例型调节阀，为直动式蒸发压力调节阀、继动式蒸发压力调节阀中的任意一种调节机构形式。
8.根据权利要求6所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述主路膨胀阀（16）、蓄能用膨胀阀（17）为手动膨胀阀、阻流式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀中的任意一种节流机构形式。
9.根据权利要求6所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述相变蓄热介质（10）为固-液相变材料、固-固相变材料、固-气相变材料、液-气相变材料中的任意一种相变蓄能材料形式。
10.根据权利要求6所述的蓄能型高效空气源太阳能复合热泵热水器，其特征在于：所述太阳能集热器（18）为平板型集热器、真空管集热器中的任意一种太阳能集热器形式；集热器用水泵（19）、热水用水泵（20）为容积式水泵、叶片泵中的任意一种水泵形式。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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