CN201181093Y - 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器 - Google Patents

集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器 Download PDF

Info

Publication number
CN201181093Y
CN201181093Y CNU2008200328069U CN200820032806U CN201181093Y CN 201181093 Y CN201181093 Y CN 201181093Y CN U2008200328069 U CNU2008200328069 U CN U2008200328069U CN 200820032806 U CN200820032806 U CN 200820032806U CN 201181093 Y CN201181093 Y CN 201181093Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
energy
heat
heat pump
accumulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNU2008200328069U
Other languages
English (en)
Inventor
吴薇
牛宝联
赵孝保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Normal University
Original Assignee
Nanjing Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Normal University filed Critical Nanjing Normal University
Priority to CNU2008200328069U priority Critical patent/CN201181093Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201181093Y publication Critical patent/CN201181093Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，包括压缩机、水冷冷凝器、集热/蓄能/蒸发器、空气源蒸发器、水泵、水箱；集热/蓄能/蒸发器和空气源蒸发器并联，并和压缩机、水冷冷凝器的制冷剂管串联连接成一个闭合的回路；水冷冷凝器通过水管与水泵、水箱串联成闭合的回路。本装置的集热/蓄能/蒸发器集集热器、蓄能容器及蒸发器于一体，减少中间换热环节，节约制造成本。以固－液相变潜热对太阳能进行储存，保障热水器全天候地高效率工作，解决了太阳能的间歇性所带来的系统工作不稳定的问题。利用太阳能作为热泵的低温热源制得热水，突破了传统热水器直接加热的方式，同时克服了热泵冬季运行效率不高的缺陷，能够全天候稳定地提供生活热水。

Description

集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器
技术领域
本实用新型涉及一种热泵热水器，具体说是一种集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，属于太阳能利用领域。
背景技术
随着我国经济的持续增长和人民生活水平的不断提高，家庭生活等对热水供应的需求越来越强烈，这方面的能源消耗占总能源消耗的比重也逐年增加。我国是一个常规能源并不富裕的国家，作为市场上的主流产品，燃气热水器和电热水器给本来就紧张的能源及环境问题增加了压力。热泵作为一种高效能源转化装置，具有明显的节能效果，为国内外研究者和使用者所采用，是国内国际的研究开发重点。市场上新兴起来的空气源热泵热水器与传统热水器相比已有较大的节能效果，但是其制热效率受到环境条件的制约，尤其在寒冷天气，效率较低。
太阳能是一种节能环保、具有显著社会经济效益的新能源。我国又是一个太阳能资源非常丰富的国家。如果将太阳能利用技术和热泵技术结合起来，以太阳能作为热泵的低温热源，可大大提高热泵的制热性能，可实现系统高效、节能、稳定、无污染地提供生活热水，充分满足现代家庭生活需求。
然而，由于太阳能的不连续性与对天气的依赖性，普通的太阳能热泵在夜间及连续阴雨天无法正常工作，将太阳能热泵系统与蓄能技术结合起来，能够很好的解决系统不能连续运行的缺点。潜热蓄能具有蓄能密度大、温度变化小等优点，引起国内外学者的普遍关注，并已得到广泛的应用。目前的蓄能型太阳能热泵系统多为集热器、蓄热器、蒸发器分开布置，在蓄热器中充入相变材料利用相变潜热贮存能量，系统相对复杂，制造成本增大，而利用载热介质从蓄热器中取出热量作为热泵低位热源，二次传热热损失大，且由于使用水为集热器内的换热介质，集热器内温度较高，集热损失较大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，在于克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种节能型集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，目的在合理有效地储存、利用太阳能来提高热泵系统的制热效率，减少传统蓄能型太阳能热泵系统多级中间换热的热损失及制造成本，保证整个蓄能型太阳能热泵装置的高效与稳定运行，实现节能环保地提供生活热水。
本实用新型集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，包括压缩机、水冷冷凝器、太阳能集热/蓄能/蒸发器、空气源热泵蒸发器、水泵、水箱；其特征是：所述太阳能集热/蓄能/蒸发器和空气源热泵蒸发器并联，并和压缩机、水冷冷凝器的制冷剂管串联连接成一个闭合的回路；水冷冷凝器通过水管与水泵、水箱串联连接成一个闭合的回路。
所述集热/蓄能/蒸发器集太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器于一体。由太阳能真空集热管、热泵系统的蒸发器和相变材料构成；热泵系统的蒸发器以U形蒸发管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充起到蓄能容器的作用。
所述的蒸发管内部走制冷剂，以U形布置于真空集热管中，各蒸发管采用并联的形式连接。经过电磁阀节流降压后的制冷剂经过主管分别送至内置蓄能材料的真空集热管内的U形蒸发管，吸收太阳能或相变材料储存的太阳能后蒸发经过制冷剂出口主管统一进入压缩机，再经过水冷冷凝器后与电磁阀相连。
所述的蒸发管与真空集热管中间以相变材料填充，蒸发管外每隔一定距离以盘绕的方式布置毛刷，解决相变材料相变时由于固液相密度变化引起分布不均问题。
所述的相变材料可以选择十水硫酸钠、月桂酸、正十七烷、正十八烷或石蜡等
该装置的水环路由水冷冷凝器进出水管、水泵、水箱串联连接成一个闭合的回路。水冷冷凝器放出的热量由冷却介质——水带走，储存在水箱中，用来提供生活热水。
本实用新型的主要有益效果有：
1.将集热/蓄能/蒸发器与空气源热泵蒸发器并联，可以在不同的工作条件下以不同的工作模式运行，提高工作效率；将太阳能集热器和热泵热水器进行有机结合，利用太阳能作为热泵的低温热源制得热水，突破了传统热水器直接加热的方式，同时克服了热泵冬季运行效率不高的缺陷，实现优势互补，能够全天候、高效、稳定地提供生活热水。
2.集热/蓄能/蒸发器集太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器于一体，减少中间换热环节，节约制造成本。
3.在太阳能集热器中加入有机相变材料，以固-液相变潜热对太阳能进行储存，保障热水器全天候地高效率工作，可望真正有效地解决太阳能的间歇性所带来的系统工作不稳定的问题。
4.除了适用于家庭生活外，还可以全年节能环保地向大型宾馆、休闲场所、泳池、美容美发店等提供热水。
附图说明：
图1是本实用新型集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器系统示意图。其中：1是压缩机，2是水冷冷凝器，3、4是电磁阀，5是太阳能集热/蓄能/蒸发器，6是空气源热泵，7是止回阀，8是水泵，9是水箱。
图2是太阳能集热/蓄能/蒸发器结构示意图。其中：10为真空集热管，11是制冷剂蒸发管，12是毛刷，13为相变材料。
图3是太阳能集热/蓄能/蒸发器横向剖面示意图。
图4是太阳能集热/蓄能/蒸发器纵向剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例：如图1所示，所述集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，由压缩机1、水冷冷凝器2、电磁阀3、电磁阀4、太阳能集热/蓄能/蒸发器5、空气源热泵蒸发器6、止回阀7、水泵8、水箱9组成。该装置的太阳能集热/蓄能/蒸发器和空气源热泵蒸发器并联，并和压缩机、水冷冷凝器的制冷剂管21串联连接成一个闭合的回路。水冷冷凝器通过水管22与水泵8、水箱9串联连接成一个闭合的回路。
如图2、3、4所示，太阳能集热/蓄能/蒸发器集太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器于一体，由太阳能真空集热管10、热泵系统的蒸发器11和相变材料13(如十水硫酸钠、月桂酸、正十七烷、正十八烷或石蜡等)组成。热泵系统的蒸发器以U形蒸发管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充起到蓄能容器的作用。蒸发管外每隔一定距离以盘绕的方式布置毛刷12，解决相变材料相变时由于固液相密度变化引起分布不均问题。
U形蒸发管内部走制冷剂，各蒸发管采用并联的形式连接。经过电磁阀节流降压后的制冷剂经过主管分别送至内置蓄能材料的真空集热管内的U形蒸发管，吸收太阳能或相变材料储存的太阳能后蒸发，经过制冷剂出口主管统一进入压缩机，再经过水冷冷凝器后与电磁阀4相连。
该装置通过将太阳能和空气源热泵蒸发器并联，利用太阳能作为热泵的低温热源制取热水，同时克服空气源热泵冬季运行效率低的缺陷，实现全天候、高效、稳定地提供生活热水的目标。当系统刚启动时，水温较低，太阳能集热/蓄能/蒸发器内制冷剂温度较高，空气源热泵蒸发器单独工作，太阳能集热/蓄能/蒸发器不工作。系统运行稳定以后：(1)当冬季气候恶劣，环境温度很低时，空气源热泵运行性能系数低，应尽量避免空气源热泵蒸发器运行，此时电磁阀3关闭，电磁阀4开启，太阳能集热/蓄能/蒸发器单独工作，空气源热泵蒸发器不工作；(2)当遇到连续阴雨天气，太阳能集热/蓄能/蒸发器储存能量较少时，电磁阀3开启，电磁阀4关闭，空气源热泵蒸发器单独工作，太阳能集热/蓄能/蒸发器不工作；(3)当太阳能辐射强度不足或环境温度较高时，电磁阀3、4同时开启，太阳能集热/蓄能/蒸发器和空气源热泵蒸发器同时工作。
该装置的水环路由水冷冷凝器进出水管、水泵、水箱串联连接成一个闭合的回路。水冷冷凝器放出的热量由冷却介质——水带走，储存在水箱中，用来提供生活热水。
该装置主要有以下三种工作模式：
1、空气源热泵工作模式：机组在刚启动或连续阴雨天时，电磁阀3开启，电磁阀4关闭。压缩机1排出的高温高压的制冷剂经水冷冷凝器2冷却凝结后，经电磁阀3送至空气源热泵蒸发器6，吸收空气中的热量蒸发后，制冷剂回到压缩机1，完成一次循环。此工作模式利用空气源作为热泵的低温热源，提供生活用水。
2、太阳能热泵工作模式：当水箱水温达到30～40度时，电磁阀3关闭，电磁阀4开启。(1)若此时外界太阳能辐射强度很大，真空集热管将吸收太阳能并储存一部分能量，然后直接将热量提供给蒸发管，此时蒸发管作为热泵系统的蒸发器，其内部的制冷剂吸热蒸发后进入压缩机1，经压缩机1压缩升温后进入冷凝器2，将热量释放给冷却介质-水，再经过电磁阀4节流后进入集热/蓄能/蒸发器5蒸发，完成一次循环。(2)若此时外界太阳能辐射强度不够，真空集热管内的蓄能介质发生相变，释放出相变热传递给蒸发管，蒸发管内部的制冷剂吸热后蒸发进入压缩机1，高温高压的制冷剂经水冷冷凝器2冷凝后再经电磁阀4送至集热/蓄能/蒸发器5，完成一次循环。
3、复合源热泵工作模式：此模式下，由于外界太阳能辐射强度不够，电磁阀3、4同时开启，太阳能集热/蓄能/蒸发器5和空气源热泵蒸发器6并联，同时为压缩机提供制冷剂蒸气，从压缩机1排出的高温高压的制冷剂经水冷冷凝器2冷却凝结后，经电磁阀3、4分别送至太阳能集热/蓄能/蒸发器5和空气源热泵蒸发器6，同时利用太阳能和空气中的热量，完成一个循环。

Claims (3)

1、一种集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，包括压缩机(1)、水冷冷凝器(2)、太阳能集热/蓄能/蒸发器(5)、空气源热泵蒸发器(6)、水泵(8)、水箱(9)；其特征是：所述太阳能集热/蓄能/蒸发器(5)和空气源热泵蒸发器(6)并联，并和压缩机(1)、水冷冷凝器的制冷剂管(21)串联连接成一个闭合的回路；水冷冷凝器通过水管(22)与水泵(8)、水箱(9)串联连接成一个闭合的回路；所述集热/蓄能/蒸发器(5)由太阳能真空集热管(10)、热泵系统的蒸发器(11)和相变材料(13)构成；热泵系统的蒸发器以U形蒸发管的形式布置于太阳能真空集热管中，U形蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充。
2、根据权利要求1所述集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，其特征是：所述的U形蒸发管外表每隔一定距离以盘绕的方式布置毛刷。
3、根据权利要求1所述集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器，其特征是：所述的相变材料为十水硫酸钠、月桂酸、正十七烷、正十八烷或石蜡。
CNU2008200328069U 2008-03-07 2008-03-07 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器 Expired - Lifetime CN201181093Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2008200328069U CN201181093Y (zh) 2008-03-07 2008-03-07 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2008200328069U CN201181093Y (zh) 2008-03-07 2008-03-07 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201181093Y true CN201181093Y (zh) 2009-01-14

Family

ID=40250592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2008200328069U Expired - Lifetime CN201181093Y (zh) 2008-03-07 2008-03-07 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201181093Y (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101943481A (zh) * 2010-09-09 2011-01-12 东南大学 相变蓄热型空气源热泵辅助太阳能热水装置
CN101738005B (zh) * 2009-11-13 2011-09-14 中国科学技术大学 太阳能热泵热管复合系统
GB2502310A (en) * 2012-05-23 2013-11-27 John Patrick Quinn Solar hot water system comprising one or more thermo-siphon tubes and a variable speed pump
CN103528295A (zh) * 2013-11-04 2014-01-22 山东宏力空调设备有限公司 复合能源热泵式节能型户式中央空调及其控制方法
CN104776617A (zh) * 2015-04-17 2015-07-15 天津商业大学 相变吸热与热管联合的太阳能集热器
GB2523599A (en) * 2014-03-01 2015-09-02 Gideon Stã Wan Kukard Solar heater
US9291406B2 (en) 2011-02-11 2016-03-22 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Heat-absorbing device with phase-change material
CN105716329A (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 郑州轻工业学院 直膨式太阳能热泵系统
CN106152505A (zh) * 2015-03-27 2016-11-23 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 热泵热水装置
CN106931680A (zh) * 2017-03-31 2017-07-07 武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司 一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法
CN108167796A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 宁波江北峰尚环保设备有限公司 一种带有水循环系统的太阳能蒸发储热装置
CN109341104A (zh) * 2018-09-27 2019-02-15 山东泰安亿美达能源科技有限公司 一种太阳能供暖装置
CN110513759A (zh) * 2019-08-06 2019-11-29 北京君辉新能源技术有限公司 一种高寒地区太阳能热泵储能采暖系统及运行方式
CN111197864A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 合肥美的暖通设备有限公司 低温型蓄热式的热水器及其蓄热控制方法和用水控制方法
CN111197863A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 合肥美的暖通设备有限公司 高温型蓄热式热水器及其蓄热控制方法和用水控制方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101738005B (zh) * 2009-11-13 2011-09-14 中国科学技术大学 太阳能热泵热管复合系统
CN101943481A (zh) * 2010-09-09 2011-01-12 东南大学 相变蓄热型空气源热泵辅助太阳能热水装置
US9291406B2 (en) 2011-02-11 2016-03-22 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Heat-absorbing device with phase-change material
GB2502310A (en) * 2012-05-23 2013-11-27 John Patrick Quinn Solar hot water system comprising one or more thermo-siphon tubes and a variable speed pump
CN103528295A (zh) * 2013-11-04 2014-01-22 山东宏力空调设备有限公司 复合能源热泵式节能型户式中央空调及其控制方法
CN103528295B (zh) * 2013-11-04 2015-12-09 山东宏力热泵能源股份有限公司 复合能源热泵式节能型户式中央空调及其控制方法
GB2523599A (en) * 2014-03-01 2015-09-02 Gideon Stã Wan Kukard Solar heater
CN106152505B (zh) * 2015-03-27 2022-04-22 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 热泵热水装置
CN106152505A (zh) * 2015-03-27 2016-11-23 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 热泵热水装置
CN104776617A (zh) * 2015-04-17 2015-07-15 天津商业大学 相变吸热与热管联合的太阳能集热器
CN105716329A (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 郑州轻工业学院 直膨式太阳能热泵系统
CN105716329B (zh) * 2015-12-31 2018-05-08 郑州轻工业学院 直膨式太阳能热泵系统
CN106931680A (zh) * 2017-03-31 2017-07-07 武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司 一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法
CN106931680B (zh) * 2017-03-31 2022-08-30 武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司 一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法
CN108167796A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 宁波江北峰尚环保设备有限公司 一种带有水循环系统的太阳能蒸发储热装置
CN109341104A (zh) * 2018-09-27 2019-02-15 山东泰安亿美达能源科技有限公司 一种太阳能供暖装置
CN111197864A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 合肥美的暖通设备有限公司 低温型蓄热式的热水器及其蓄热控制方法和用水控制方法
CN111197863A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 合肥美的暖通设备有限公司 高温型蓄热式热水器及其蓄热控制方法和用水控制方法
CN110513759A (zh) * 2019-08-06 2019-11-29 北京君辉新能源技术有限公司 一种高寒地区太阳能热泵储能采暖系统及运行方式

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100561076C (zh) 复合源集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水系统
CN201181093Y (zh) 集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水器
CN101832682B (zh) 太阳能吸收式储能制冷系统
CN102679624B (zh) 一种太阳能与热源塔热泵复合式三联供空调系统
CN204084946U (zh) 一种单蒸发器型太阳能空气源复合热泵
CN101158507B (zh) 复叠式蓄热型空气源热泵热水器
CN203323422U (zh) 一种建筑一体化蓄能型太阳能重力热管热泵供热系统
CN103245085B (zh) 一种蓄能型太阳能振荡热管热泵供热系统及其方法
CN203349573U (zh) 一种联合热泵及太阳能热水暖通系统
CN101571330B (zh) 一种无霜型多功能太阳能辅助热泵系统
CN106439993A (zh) 高寒地区近零能耗建筑的多能互补采暖及供热系统
CN104006574A (zh) 一种复合太阳能空气源热泵
CN106225318A (zh) 以太阳能‑岩土能为低位热源的全热回收空气源热泵系统
CN108458493A (zh) 双温区蓄能供热型太阳能热水系统及其工作方法
CN201954760U (zh) 太阳能热泵复合热水装置
CN104251573A (zh) 一种单蒸发器型太阳能空气源复合热泵及其运行方法
CN106016825A (zh) 太阳能、空气源热泵双热源三联供系统
CN103017282A (zh) 多种可再生能源互补热泵空调系统
CN101000166A (zh) 小型多功能太阳能蓄能空调机
CN208222868U (zh) 双温区蓄能供热型太阳能热水系统
CN106931674A (zh) 一种太阳能与土壤源联合供能的双热源热泵及跨季节蓄能系统
CN100427851C (zh) 太阳能-天然气联合驱动的节能空调
CN102410668A (zh) 相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统
CN200979316Y (zh) 太阳能与热泵及地热耦合制冷制热系统
CN202350383U (zh) 相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned

Effective date of abandoning: 20080307

C25 Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting