CN202350332U - 分离式太阳能热泵热水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种分离式太阳能热泵热水器，其中：(1)集热器、第二三通阀、第二热交换器、第三热交换器、第三三通阀、第五三通阀和第一循环泵连接构成水循环；(2)第六三通阀、蒸发器、热泵压缩机、第三热交换器连接构成水循环；第三三通阀、第二循环泵、第二热交换器和第三热交换器连接构成水循环；(3)集热器、第二三通阀、第一热交换器、第四三通阀、第五三通阀和第一循环泵连接构成水循环；第一热交换器、第二热交换器和第六三通阀通过热泵压缩机连接构成水循环；第三三通阀、第二循环泵、第二热交换器和第三热交换器连接构成水循环；本实用新型便于安装，易与建筑实现一体化，其与热泵技术相结合，保证热水供应稳定性与可靠性。

Description

分离式太阳能热泵热水器
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能热水器，特别是一种太阳能集热器与热泵技术相结合的太阳能热水器。 
背景技术
太阳能热水器目前得到了广泛的普及，太阳能热水器中真空管式太阳能热水器应用的最为普遍。但是，真空管式太阳能热水器存在很多的不足： 
(1)与建筑不易结合，在一定程度上影响了建筑的美观，而且这类太阳能热水器需要在房顶设水箱，在夜间气温较低时，储水箱和集热器向外界散热造成大量的热量损失。 
(2)真空管式太阳能热水器不能承压工作，使用过程中需要人工上水，很不方便。 
(3)由于只能安装在屋顶，因此在使用时需要先排空管道内的冷水，无法做到热水的即开即用。 
(4)受天气因素影响，难以保证热水供应的稳定性。 
所以目前的太阳能热水器很多都安装有直接电加热装置，当天气不好时，通过电加热来产生热水。而与直接电加热相比，热泵技术是一种更加节能的制热方式，直接电加热的能效比一般只有0.9，而热泵技术的能效比可以达到3.5至4，其节能效果十分明显。 
目前虽然有一些小企业生产了太阳能与空气源热泵技术相结合的热水器，但是这种热水器只是将太阳能热水器与热泵进行简单组合，热泵仅仅在太阳能热水器无法满足直接制热要求时进行补充制热，低辐射情况下的太阳能没有得到充分利用。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能集热器与热泵技术相结合的太阳能热水器。 
为了解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案是：一种分离式太阳能热泵热水器，包括集热器、储水箱、热交换器和蒸发器，集热器、储水箱、热交换器和蒸发器通过三通阀、循环泵连接在一起，所述热交换器分为第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，第二热交换器设置在储水箱内，水箱内还设置有电加热器，所述三通阀分为第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀和第六三通阀，循环泵分为第一循环泵和第二循环泵，其中： 
(1)所述集热器、第二三通阀、第二热交换器、第三热交换器、第三三通阀、第五三通阀和第一循环泵连接构成水循环； 
(2)所述第六三通阀、蒸发器、热泵压缩机、第三热交换器连接构成水循环；第三三通阀、第二循环泵、第二热交换器和第三热交换器连接构成水循环； 
(3)所述集热器、第二三通阀、第一热交换器、第四三通阀、第五三通阀和第一循环泵连接构成水循环；第一热交换器、第二热交换器和第六三通阀通过热泵压缩机连接构成水循环；第三三通阀、第二循环泵、第二热交换器和第三热交换器连接构成水循环。 
当太阳辐射强度足够大时，不需要开启热泵，直接利用太阳能即可满足要求。 
当太阳辐射强度很小，以致水箱中的水温很低时，开启热泵，使其以空气为热源进行工作。 
使热泵以平板式集热器中被太阳能加热了的工作介质热源进行工作。 
当太阳能和热泵都不能满足热水供应要求时，启动热水蓄水箱中的电加热器来辅助加热。 
所述集热器为平板式集热器，其包括的三层结构依次为：中空玻璃层、吸热材料层和底板，一方面利用平板式集热器便于安装，容易与建筑实现一体化的特点，另一方面也利用平板式集热器对太阳的直接辐射和大气反射、散射的能量都能进行吸收的优点。 
当循环管路中的工作介质的温度还比较低时，为了防止工作介质的温度降 低储水箱中水的温度，所述第二热交换器并联有温度传感器控制的进水管，所述进水管、第二热交换器的出水端连接有第一三通阀。 
本实用新型实现在充分利用太阳能的前提下，在太阳能欠缺的情况下，能够有效保证热水供应的稳定性与可靠性。采用的平板式集热器不影响建筑的美观，而且有利于太阳能的吸收。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 
图1为本实用新型示意图。 
图2为本实用新型的平板式集热器示意图。 
图3为本实用新型的平板式集热器结构示意图。 
图4为本实用新型在太阳辐照充足时的工作模式示意图。 
图5为本实用新型在太阳辐射不足时的工作模式示意图。 
图6为本实用新型在太阳辐射介于充足与不足之间的工作模式示意图。 
图7为本实用新型在电加热工作模式时示意图。 
具体实施方式
如图1所示，分离式太阳能热泵热水器包括集热器1、储水箱5、热交换器和蒸发器6，集热器1、储水箱5、热交换器和蒸发器6通过三通阀、循环泵连接在一起，所述热交换器分为第一热交换器31、第二热交换器32和第三热交换器33，第二热交换器32设置在储水箱5内，储水箱5内还设置有电加热器8，三通阀分为第一三通阀21、第二三通阀22、第三三通阀23、第四三通阀24、第五三通阀25和第六三通阀26，循环泵分为第一循环泵41和第二循环泵42。 
如图2所示，所述集热器1为平板式集热器，其包括的三层结构依次为：中空玻璃层11、吸热材料层12和底板13，一方面利用平板式集热器便于安装，容易与建筑实现一体化的特点，另一方面也利用平板式集热器对太阳的直接辐射和大气反射、散射的能量都能进行吸收的优点。 
当循环管路中的工作介质的温度还比较低时，为了防止工作介质的温度降低储水箱5中水的温度，所述第二热交换器32并联有温度传感器9控制的进水 管，所述进水管、第二热交换器32的出水端连接有第一三通阀21。 
晴天太阳辐照充足的情况下，由集热器1作为热源进行工作，此时第二三通阀22和第三三通阀23、第四三通阀24和第五三通阀25在自动控制器的作用下将回路接成如图4所示的工作回路，在平板式集热器内加热过的工作介质在第一循环泵41的驱动下在回路中流动，并同储水箱5中的第二热交换器32将热量传递给储水箱5中的水。工作开始时，由于循环管路中的工作介质的温度还比较低，在第一三通阀21的作用下工作介质从储水箱5外通过，这样不会带走储水箱5中的热量，当温度传感器9检测到工作介质的温度高于特定数值后，第一三通阀21转换方向，工作介质从储水箱5中的第二热交换器32中流过，从而将热量传递给储水箱5中的水，将水加热。 
当太阳辐射强度很小时，例如阴雨天气或夜间，开启热泵，使其以空气为热源，蒸发器6进行工作；在第三三通阀23、第六三通阀26的控制下，将回路接成图5所示的工作模式。热泵回路通过第二热交换器32将热量传递给内循环回路中的工作介质，工作介质第二循环泵42的作用下将热量传递给储水箱5中的水。第一三通阀21的作用同上。 
当太阳辐射强度介于两者之间时，使热泵以平板式集热器中被太阳能加热了的工作介质热源进行工作；在控制器的作用下，第二三通阀22、第四三通阀23、第五三通阀25和第三三通阀23将系统切换成如图6所示的回路。被平板式集热器加热过的工作介质在第一循环泵41的作用下形成外循环回路。然后，热泵系统在热泵控制阀的作用下以第一热交换器31为热源，通过热泵压缩机7将热量传递给第二热交换器32并形成高温热源。最后在第二循环泵的42作用下，内循环回路将热量传递给储水箱5中的水。 
当太阳辐照不足而气温也过低，即当太阳能和热泵都不能满足热水供应要求时，控制器使热泵机组停机，直接采用储水箱5中的电加热器8进行加热，其工作模式为普通的电热水器。工作模式如图7所示。 
上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。 

Claims (3)

1.一种分离式太阳能热泵热水器，包括集热器(1)、储水箱(5)、热交换器和蒸发器(6)，集热器(1)、储水箱(5)、热交换器和蒸发器通过三通阀、循环泵连接在一起，其特征在于：所述热交换器分为第一热交换器(31)、第二热交换器(32)和第三热交换器(33)，第二热交换器(32)设置在储水箱(5)内，储水箱(5)内还设置有电加热器(8)，所述三通阀分为第一三通阀(21)、第二三通阀(22)、第三三通阀(23)、第四三通阀(24)、第五三通阀(25)和第六三通阀(26)，所述循环泵分为第一循环泵(41)和第二循环泵(42)，其中：
(1)所述集热器(1)、第二三通阀(22)、第二热交换器(32)、第三热交换器(33)、第三三通阀(23)、第五三通阀(25)和第一循环泵(41)连接构成水循环；
(2)所述第六三通阀(26)、蒸发器(6)、热泵压缩机(7)、第三热交换器(33)连接构成水循环；第三三通阀(23)、第二循环泵(42)、第二热交换器(32)和第三热交换器(33)连接构成水循环；
(3)所述集热器(1)、第二三通阀(22)、第一热交换器(31)、第四三通阀(24)、第五三通阀(25)和第一循环泵(41)连接构成水循环；第一热交换器(31)、第二热交换器(32)和第六三通阀(26)通过热泵压缩机(7)连接构成水循环；第三三通阀(23)、第二循环泵(42)、第二热交换器(32)和第三热交换器(33)连接构成水循环。
2.根据权利要求1所述的分离式太阳能热泵热水器，其特征在于：所述集热器(1)为平板式集热器，其包括的三层结构依次为：中空玻璃层(11)、吸热材料层(12)和底板(13)。
3.根据权利要求1所述的分离式太阳能热泵热水器，其特征在于：所述第二热交换器(32)并联有温度传感器(9)控制的进水管，所述进水管、第二热交换器(32)的出水端连接有第一三通阀(21)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105318559A (zh) * 2014-07-01 2016-02-10 贵州中建建筑科研设计院有限公司 一种太阳能与空气源热泵热水系统及控制方法
CN105605714A (zh) * 2016-03-17 2016-05-25 亿代科技（江苏）有限公司 一种太阳能空调系统
CN105811877A (zh) * 2016-03-17 2016-07-27 苏州大美节能科技有限公司 一种多级换热型光伏光热联供系统

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