CN201429154Y - 太阳能热泵热水器热水系统 - Google Patents

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周朝霞
叶晓江
肖喜平
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Abstract

本实用新型涉及当今人们日常生活必需的家用热水器,属于日常生活用热水的加热装置技术领域,具体的是涉及一种在充分利用太阳能的同时人性化的手动和自控相结合的控制系统,包括太阳能系统、热水系统和热泵系统,其特征在于由压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和风冷式蒸发器通过管路连接构成热泵系统,所述的热水系统由贮热水箱、淋浴喷头、水龙头通过管路连接构成,贮热水箱上部设置有水位仪,贮热水箱下部设置有水温设定显示仪,所述冷凝器设置在贮热水箱内。本实用新型保证全年全天候供应热水,安装简单、操作自如、使用方便,提供在三种情况下的运行模式,人性化地照顾到人们的生活习惯。

Description

太阳能热泵热水器热水系统
技术领域
本实用新型涉及当今人们日常生活必需的家用热水器,属于日常生活用热水的加热装置技术领域,具体的是涉及一种在充分利用太阳能的同时人性化的手动和自控相结合的控制系统。
背景技术
随着人民生活水平的提高,人们对生活舒适度的要求也越来越高。热水器已经成为人们生活中一项必需的基本设施。根据有关调査显示,城镇居民家庭每百户拥有热水器数量:1997年为39.8%, 2000年为49.3%, 2002年为62.4%。从此数据可以看出热水器的市场消费量增长相当快,而且热水器主要是分布在大中城市,且呈南高北低的趋势。随着西部大开发的力度增加,热水器的需求量还将进一步增加。
近年来,太阳能热水系统因其节能环保的优势在我国得到了迅猛的发展,但是常规的太阳能热水系统加热周期长,无法全天候供热水。在冬季和阴雨天气、深夜里需要辅助热源加热,依然消耗较多的高品位能源。目前在我国,热水器的主流产品也都是耗电多的电热水器和耗能大且排废气的燃气热水器,节能已经成为新一代热水器发展的主题。将太阳能热利用技术与热泵技术有机结合起来,发展形式各异的太阳能热泵系统,既克服了太阳能低密度、不稳定的缺陷,又弥补了普通空气源热泵寒冷季节效率较低的不足,并且随着热泵技术的发展,超低温数码涡旋热泵技术的诞生,保证热泵在零下25'C环境正常工作,为太阳能热泵热水器全年全天候热水供应提供了可靠保证,这对降低能耗,实现建筑节能、环保具有重要意义。
太阳能热泵热水器热水系统是由太阳能热水器和热泵热水器两部分组合而成。太阳能集热器吸收太阳光的热量来加热冷水,并把加热的水转移到保温箱中保存。热泵是以消耗少量电能或燃料能Wc为代价,将大量无用的低温热能QL变为有用的高温热能QH,如同输送"热能"的"泵" 一样。热泵中的工质通过压縮机驱动,在密闭的管道回路中不断循环。经过制冷剂的循环,高温热源处不断得到热量从而达到制热水的目的。在整个过程中,工质只是把从低温热源处吸收到的热量连同压縮机对其所做的功传递给高温热源,所以并未违背能量转化和守恒定律。
热泵是消耗少量电能或燃料能Wc,可将环境中蕴含的大量免费热能Qu变为满足要求的高温熱能Qh。根据热力学第一定律:Q^Ql+Wc可知,Qh〉Wc,即热泵制取的有用热能,总是大于所消耗的电能或燃料能,即热泵的热效率总是大于100% (—般在140%〜800%之间);而用燃料(燃气、燃油、煤等)燃烧、电加热等装置(锅炉、热风炉等)制热时,所获 得的热能总是小于所消耗的电能或燃料的燃烧能,即其热效率总是小于100%。这是热泵与常 规制热装置的根本区别,也是热泵制热最突出的优点。
热泵制热过程本质上是对空气中蕴藏的太阳热能的提升利用,根据热泵的工作特性,在 整个热水系统的运行过程中,热泵机组作为辅助热源运行所供应的热量中,只有一小部分来 自电能,极大提高了太阳能利用率。即使在恶劣气候下都可以源源不断地从空气中吸收低品 位热量用于制热水,最大程度节能。
太阳能和空气源热泵都是技术成熟的节能环保产品,将二者技术有机结合达到优势互补, 既能保证全年全天候安全稳定的热水供应,又能节能减排。空气源热泵热水器利用制冷剂的 相变换热,在同样的热电效率下比普通的电热水器节省用电三分之二。而一般的太阳能热水 器在阳光不足的时候采用的是电热水器辅助加热,非常耗电,尤其在"峰谷电价"的存在下, 采用热泵辅助加热更具有经济性。现阶段,国家大力号召建设"资源节约型、环境友好型" 两型社会,节能已经成为新一代热水器发展的主题。可以预见在国家建设能源节约型社会的 号召下,国家加大力度节能减排政策导向时,太阳能热泵热水器以其节能、清洁无污染的先 进性一定能得到广泛应用,具有广阔的市场前景。 发明内容
本实用新型的目的在于,提供一种太阳能热泵热水器热水系统,在充分利用太阳能的前 提下,保证全年全天候供应热水,考虑到安装简单、操作自如、使用方便,人性化地照顾到 人们的生活习惯,提供在三种情况下的运行模式,采取手动和自控相结合的控制方法。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:太阳能热泵热水器热水系统,包 括太阳能系统、热水系统和热泵系统,其特征在于由压縮机、冷凝器、电子膨胀阀和风冷式 蒸发器通过管路连接构成热泵系统,所述的热水系统由贮热水箱、淋浴喷头、水龙头通过管 路连接构成,贮热水箱上部设置有水位仪,贮热水箱下部设置有水温设定显示仪,所述冷凝 器设置在贮热水箱内。
按上述方案,所述的太阳能系统由太阳能集热器、电磁阀、循环水泵和单向阀通过管路 连接构成,其中电磁阀设在太阳能集热器的进水口上,循环水泵通过管路与太阳能集热器进 水口和贮热水箱连接,太阳能集热器的出水口通过管路与贮热水箱相连。
按上述方案,所述的太阳能集热器内设置有温控仪。
本实用新型家用太阳能热泵热水器热水系统,当贮热水箱水位不满时,水位仪使电磁阀 自动打开,城市上水,当贮热水箱水位达到上限时,指示电磁阀关闭。日照下,当太阳能集热器内水温达到设定值上限时(取6(TC),温控仪使循环水泵自动打开,将贮热水箱内较低 温度的水打入太阳能集热器内,而将太阳能集热器内达到6(TC的热水放入贮热水箱,此时水 泵的开停由温控仪控制,当集热器内温控仪测得水温为设定值下限45。C时,便使循环水泵自 动停转。
本实用新型家用太阳能热泵热水器热水系统,当日照充足但水温没有达到水温设定显示 仪所显示的设定温度,又急需用热水时,可将循环水泵转换开关扳到手动位置,此时循环水 泵启动,其太阳能加热处在手动强制状态。这时贮热水箱内的水和太阳能集热器内的水形成 强制循环加热,吸收太阳热量而加热水。此时同时手动按下热泵辅助加热启动按钮,贮热水 箱内冷凝器同时加热水,当达到需要的设定温度时,再将循环水泵转换开关扳到自动位置, 其太阳能加热功能恢复自动状态。而使用热水时热泵照常运行冷凝器加热水,当水位达到警 界水位时,水位仪指令电磁阀打开(此时如遇停水,则水位仪指令压縮机停转,防止干烧), 保证水位不低于警界水位,从而保证热水器不断电安全使用。
本实用新型家用太阳能热泵热水器热水系统,当日照不足或深夜水温达不到水温设定显 示仪所显示的设定温度时,可以手动按下热泵加热启动按钮。这时只有贮热水箱内的冷凝器 对水加热,当达到需要的设定温度时,便可开始使用,当水位达到警界水位时,水位仪指令 电磁阀打开(此时如遇停水,则水位仪指令压縮机停转,防止干烧),保证水位不低于警界水 位,从而保证热水器不断电安全使用。警界水位为水箱高度的黄金分割点。
本实用新型保证全年全天候供应热水,安装简单、操作自如、使用方便,提供在三种情 况下的运行模式,人性化地照顾到人们的生活习惯。 附图说明
附图为本实用新型太阳能热泵热水器热水系统的结构示意图。
图中l.压縮机、2.冷凝器、3.电子膨胀阀、4.风冷式蒸发器、5.贮热水箱、6.水位仪、 7.太阳能集热器、8、温控仪、9.电磁阀、IO.循环水泵、ll.单向阀、12.水温设定显示仪、 13.淋浴喷头、14.水龙头、15.警界水位、16.满水位、17.城市上水口。 具体实施方式
太阳能热泵热水器热水系统,包括太阳能系统、热水系统和热泵系统,其特征在于由压 縮机l、冷凝器2、电子膨胀阀3和风冷式蒸发器4通过管路连接构成热泵系统,所述的热水 系统由贮热水箱5、淋浴喷头13、水龙头14通过管路连接构成,贮热水箱5上部设置有水位 仪6,贮热水箱5下部设置有水温设定显示仪12,所述冷凝器2设置在贮热水箱5内,所述 的太阳能系统由太阳能集热器7、电磁阀9、循环水泵10和单向阀11通过管路连接构成,所述的太阳能集热器内设置有温控仪8,其中电磁阀9设在太阳能集热器的进水口上,循环水 泵10通过管路与太阳能集热器7进水口和贮热水箱5连接,太阳能集热器7的出水口通过管 路与贮热水箱5相连。
如图1所示,整个太阳能热泵热水器热水系统包括压縮机l、冷凝器2、电子膨胀阀3、 风冷式蒸发器4、贮热水箱5、水位仪6、太阳能集热器7、温控仪8、电磁阀9、循环水泵 10、单向阀ll、水温设定显示仪12、淋浴喷头13、水龙头14。城市上水口 17进水,设置在 贮热水箱5上部的水位仪6控制贮热水箱5水位高度在满水位16与警界水位15之间,并通 过控制器与电磁阀9连接和与压縮机1的电源开关连接,当水位达到满水位16时水位仪6指 示电磁阀9关闭,当水位达到警界水位15时水位仪6指示电磁阀9打开,但如此时突遇停水, 正在使用热水,水位继续下降,而压縮机1正在启动,则水位仪6立即指令压縮机1的电源 开关断开,压縮机1停转,防止冷凝器2干烧;设置在太阳能集热器内的温控仪8控制循环 水泵10的停与转,当温控仪8测得太阳能集热器7内水温达到6(TC时,便指示循环水泵IO 启动,将贮热水箱5内较低温度的水打入太阳能集热器7,而将太阳能集热器7内达到60°C 的热水放入贮热水箱5,此时循环水泵10的开停由温控仪8控制,当太阳能集热器7内温控 仪8测得水温为设定值下限45'C时,便使循环水泵IO自动停转;由压缩机l、冷凝器2、电 子膨胀阀3和风冷式蒸发器4通过管路依次连接而成的热泵系统,由使用者根据天气情况手 动控制其启停运行,使用者在水温设定显示仪12上设定需要的用水温度,而水温设定显示仪 12此时测得贮热水箱5内的水温显示低于设定温度,这时分两种情况运行: 一是当白天天气 晴朗,日照充足时,为充分利用太阳能,则由使用者将循环水泵10转换开关扳到手动位置, 此时循环水泵10启动,其太阳能加热处在手动强制状态而不是自动状态。这时贮热水箱5内 的水和太阳能集热器7内的水形成强制循环加热,吸收太阳热量而加热水,此时使用者同时 按下热泵辅助加热启动按钮,贮热水箱5内冷凝器同时加热贮热水箱5内的水,当达到需要 的设定温度时,再将循环水泵10转换开关扳到自动位置,其太阳能加热功能恢复自动状态。 而使用热水时热泵照常运行加热;二是当遇阴雨天日照不足或深夜时,使用者只要手动按下 热泵加热启动按钮即可,这时只有贮热水箱5内的冷凝器对贮热水箱5内的水加热,当达到 需要的设定温度时,便可开始使用,当水位达到警界水位15时,水位仪6指令电磁阀9打开 (此时如遇停水,则水位仪指令压縮机1停转,防止干烧),保证水位不低于警界水位15, 从而保证热水器不断电安全使用。
6

Claims (3)

1、太阳能热泵热水器热水系统,包括太阳能系统、热水系统和热泵系统,其特征在于由压缩机(1)、冷凝器(2)、电子膨胀阀(3)和风冷式蒸发器(4)通过管路连接构成热泵系统,所述的热水系统由贮热水箱(5)、淋浴喷头(13)、水龙头(14)通过管路连接构成,贮热水箱(5)上部设置有水位仪(6),贮热水箱(5)下部设置有水温设定显示仪(12),所述冷凝器(2)设置在贮热水箱(5)内。
2、 按权利要求l所述的太阳能热泵热水器热水系统,其特征在于所述的太阳能系统由太阳能集热器(7)、电磁阀(9)、循环水泵(10)和单向阀(11)通过管路连接构成,其中电磁阀(9)设在太阳能集热器的进水口上,循环水泵(10)通过管路与太阳能集热器(7)进水口和贮热水箱(5)连接,太阳能集热器(7)的出水口通过管路与贮热水箱(5)相连。
3、 按权利要求2所述的太阳能热泵热水器热水系统,其特征在于所述的太阳能集热器内设置有温控仪(8)。
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