CN201954760U - 太阳能热泵复合热水装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能热泵复合热水装置，在阳光充沛时能合理利用太阳能，在阴雨天和夜间又能够保证热水制备，同时改善热泵冬季工作性能。其原理是将太阳能集热板与热泵蒸发器结合起来，在集热板上布置载热剂和制冷剂两个管路，组成蒸发集热板，板上吸收的热量，分别能够传递给载热剂和制冷剂，两个管路都与集热板翼片制为一体或紧密结合，以提高两个工作模式的效率。在太阳能模式工作时，系统中的循环加热水泵运行，驱动载热剂将集热板上收集的热量传递至保温水箱；热泵模式工作时，集热板和制冷剂管路作为蒸发器，向环境空气或雨水取热；本系统与常规热水器相比，安装范围大，制备热水稳定可靠，是效率极高、具有普遍适应性的热水装置。

Description

太阳能热泵复合热水装置
所属技术领域
本实用新型涉及一种充分利用阳光和空气中低品位热能的热水装置，特别是涉及一种将太阳能集热板和热泵蒸发器组合在一起的太阳能热泵热水器。
背景技术
目前，节能型热水装置主要有太阳能热水器和热泵热水器，市售的产品主要有太阳能热水器、空气源热泵热水器、水源热泵热水器装置等，它们各自有自己的优点和缺点：太阳能热水器节能效果好，但是受气象和建筑条件限制，无法全天侯使用，在城市应用中有很多困难；空气源热泵热水器安装要求低，不需要占据楼顶，虽然可在阴雨天工作，但是受环境温度影响较大，冬季工作性能较差，不能有效利用太阳能；水源热泵热水系统建造成本较高，水井维护困难，长期应用有导致地质危害的可能；针对以上问题，能否设计出一种使用成本低廉，安全可靠、不受气象和建筑条件限制、可充分利用太阳能和空气中低温热能的热水装置，成为迫切需要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种充分利用太阳能和空气中低温热能的装置，本装置可以在阳光充沛时以太阳能热水器模式工作，而在阴雨天或夜间以热泵模式工作，从而大大降低本热水装置的耗电量，并且由于改变了热泵蒸发器的结构，使其冬季工作能力显著提高，以应用于供应生活热水和采暖。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将金属太阳能集热板和热泵系统的蒸发器联结起来，置于可接收阳光辐照的位置，成为“蒸发集热板”，太阳能和热泵系统各自有自己的通道，能够分别对储热器内的水进行加热。装置根据集热板温度和水箱温度，确定机组以太阳能热水器模式或热泵模式工作：在需要加热时，先检测集热板和保温水箱的水温，当集热板温度高于保温水箱内的水温并达到一定程度时，系统按太阳能模式工作，启动太阳能循环加热水泵，将集热板的热量输送到保温水箱；如果集热板的温度高于保温水箱的水温不多，或低于保温水箱的水温，则系统按热泵模式工作，此时集热板成为热泵的蒸发器，从环境空气中捕获热量。热泵系统内的压缩机从蒸发器吸走制冷剂，使蒸发器内的制冷剂成为低温低压状态，集热板温度低于环境，所以可以从环境中获取热量。
实现这一目的的装置，是一种高效的热泵热水器系统和一个循环加热的太阳能热水系统的组合，它由压缩机、冷凝器、节流装置、循环泵、太阳能蒸发集热板和水管部件组成，热泵以类似公知的热泵系统，由制冷压缩机、冷凝器、节流器件、蒸发集热板、保温水箱等主要部分组成，按照公知的制冷系统的同样方法将以上各部分用管道依次连通成封闭系统，系统内充以适当的工质(制冷剂)；太阳能热水器则由无保温、无玻璃板的蒸发集热板、循环加热水泵和管道组成，另有电控器用以控制压缩机和循环水泵的工作。本装置的保温水箱，可以储存两种工作模式制造的热水，为装置所共有。
太阳能蒸发集热板上，分别有两组管路，一路是由防冻液流动的载热剂管路，其间流动的液体可在循环水泵的作用下，将集热板的热量输送至保温水箱；另外一路是热泵系统的载冷剂管路，在热泵工作时，蒸发器内的低温工质，通过和管路相连的集热板翼片，和环境中的空气、雨水等介质进行热交换并获得热量。两个管路的翼片为共有或紧密联结，可以在任何工作模式时参与热交换，加强吸热能力，提高装置的性能。
本实用新型的有益效果是，由于太阳能和热泵都是高效节能的加热装置，本装置在阳光充沛时可以以太阳能热水器模式工作，更为合理的利用太阳能，能效比极高；当阳光不足时，本装置可以以热泵模式工作，充分利用自然界的空气流动和阳光，提高热泵的蒸发温度，进而提高热泵效率，蒸发集热板可安装在楼顶和东、南、西的阳台和墙壁上，多数建筑都可以安装，蒸发集热板为纯金属材料制成，抗物理打击和自然灾害的能力较强，方便实现太阳能建筑一体化，同时对气象条件的依赖程度降低，各种气候皆可制备热水，具有对各种建筑和楼层、各种气候条件的普遍适应性，和普通空气源热泵相比，本装置无需设置除霜用的四通阀，蒸发集热板的抗结霜能力好，可允许较厚的霜层，一般情况下由阳光进行自然除霜，或由太阳能循环加热水泵运行，用热水除霜，霜层以固态方式移离蒸发集热板，省却了融霜过程所需的能量，除霜过程节能可靠，冬季工作性能大幅度提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附图是本实用新型的结构原理图。
图中1.制冷剂管路，2.循环加热水泵，3.压缩机，4.冷凝器，5.加热器，6.保温水箱，7.载热剂管路，8.节流器，9.蒸发集热板。
具体实施方式
按附图把系统连接起来组成一套太阳能热泵复合热水装置，它由热泵、太阳能加热和水管部件组成，热泵类似公知的制冷系统，由压缩机(3)、冷凝器(4)、节流器(8)、蒸发集热板(9)等主要部分组成，按照公知的制冷系统的同样方法，将以上各部分用制冷剂管道(1)依次连通成封闭系统，系统内充以公知的工质。在蒸发集热板上，布置有与制冷剂管路(1)紧密相连的翼片和载热剂管路(7)，在太阳能模式工作时，循环加热水泵(2)工作，将集热板上的热量输送至保温水箱(6)；而在热泵模式工作时，压缩机运行，从蒸发集热板(9)的制冷剂管路(1)内吸取制冷剂，使其成为低温低压状态并沸腾，通过集热板翼片吸热，吸入压缩机(3)的制冷剂经过压缩后提高压力和温度，再进入冷凝器(4)向水传热后冷凝为液态，经过节流器(8)降压后，又回到蒸发集热板(9)的制冷剂管道(1)内沸腾吸热，如此循环反复，直至将保温水箱(6)中的水加热到设定温度后停机。

Claims (2)

1.一种太阳能热泵复合热水装置，包括由压缩机、冷凝器、节流器、蒸发集热板、载热剂管路、制冷剂管路、保温水箱以及相应的管路、阀件和控制元件所组成，其特征是：兼作太阳能集热板和蒸发器的蒸发集热板，其翼片和两个管路制造为一体或紧密结合，两个管路平行间隔布置，通过翼片相连，但不相通。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵复合热水装置，其特征是：载热剂管路在蒸发集热板中充当除霜加热器。
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