CN202660632U - 固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，将太阳能热水器的集中式储热水箱一分为二，一部分作为低温热源存水箱，另一部分作为加热存水箱，加热存水箱中装有以沸石分子筛和电热管组成的吸附床，在不利的天气条件下，通过固体吸附式热泵的运行，使加热存水箱中的水升温达到人们的使用要求。本实用新型提高了太阳能的利用效率，较普通辅助电加热太阳能热水器省电25%至35%。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热水器，更具体地说，涉及一种利用固体吸附式热泵进行辅助加热的太阳能楼宇热水系统。
背景技术
太阳能热水器利用温室原理，将太阳的能量转换为热能，向水传递热量，从而得到大量廉价的生活热水，节能、环保，满足了人们的生活需求，因此太阳能热水器已得到了十分广泛的应用。但是，太阳能热水器也有明显的局限性，在光照不足的情况下，特别是冬秋季或阴雨天，太阳能热水器产生的热水由于温度较低，达不到生活用水所需要的温度，往往难以满足人们的使用要求。遇到这种情况，现在一般的解决办法是采用电加热。但是，由于太阳能热水器的储水箱容量一般都很大，而家庭用水除了淋浴外，一般都不是集中用水，所以直接采用电加热往往就会造成很大的浪费，使得有些时间段太阳能不节能。现在已经出现一些以空气为低温热源利用机械压缩式热泵运行的热水系统，但由于设备较复杂，初投资较高，又无法小型化，要广泛应用也受到一定限制。
利用沸石分子筛独特的吸附性能，在不断升温和降温的过程中，实现热泵循环，具有节能、环保、方便的特点，特别是其结构简单，没有运动部件，体量小的优点，使人们一直对其抱有很大的兴趣。但是，由于吸附过程难以形成有效的连续循环，目前仅停留在研究和试验阶段。
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固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，该系统可大幅度节能，环保安全，运行可靠，使用寿命长，成本低。
为了解决上述技术问题，本实用新型固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，包括集中式储热水箱、太阳能集热器方阵和集成电路控制器，集中式储热水箱与太阳能集热器方阵相连通，集中式储热水箱内设置水箱隔板，水箱隔板将集中式储热水箱分隔为加热存水箱和低温热源存水箱，水箱隔板上部设置一个连通孔，连通孔上设置水位控制器；所述太阳能集热器方阵分别经由出水管和进水管与低温热源存水箱相连接，低温热源存水箱与自来水进水管相连接，加热存水箱设置出水管；所述加热存水箱中设置吸附床，吸附床包括壳体，壳体内壁设置金属丝网，由金属丝网围成的空间中填充固体吸附剂，固体吸附剂中设置电热管；吸附床壳体上部分别设有脱附管和吸附管，脱附管上设置压力阀和脱附口，吸附管上设置电磁阀和吸附口，吸附管穿过水箱隔板伸入低温热源存水箱上部的气相空间中；所述集成电路控制器控制连接电热管和电磁阀。
所述水位控制器为浮球连杆水位控制器，所述连通孔位于加热存水箱的一端设置阀板，阀板上连接浮球连杆水位控制器。
所述固体吸附剂的上下两端设置压板，压板上设置传质槽和小孔。
所述吸附管的吸附口处设置电扇。
本实用新型固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统以被太阳能集热器加热的水为热泵运行的低温热源，在沸石分子筛不断升温和降温的过程中形成热泵效应，对被太阳能集热器加热的水进行再加热，使其达到人们生活用水的温度要求。本实用新型以沸石分子筛为固体吸附剂，以水为吸附质，以沸石分子筛和电热管组成吸附床。当固体吸附剂被电热管加热达到一定温度时，已被吸附的水分子获得能量不断产生脱附蒸汽，使吸附床内的压力不断升高，脱附蒸汽经过压力阀从脱附口进入被加热的水中，使水升温。在这个过程中，固体吸附剂不断升温逐渐达到脱附温度，完成脱附过程。此时，电热管停止加热，吸附床通过不断向水中传热，温度逐渐降低，固体吸附剂的吸附能力逐渐增强，吸附床通过吸附管不断吸附低温热源存水箱气相空间中的水蒸气并放出吸附热，把低品位的热能提升为可用于水加热的高品位热能，通过吸附床的壳体不断把热能传递给被加热的水。低温热源存水箱中的水，在吸附作用下，由于不断蒸发，温度下降；另一方面，在太阳能集热器的作用下，不断向低温热源存水箱中的水输送热量，又使水温上升，使低温热源存水箱中的水保持在一个相对稳定的温度水平。
本实用新型具有以下有益效果：（1）在不利天气条件下，通过吸附式热泵运行，提升太阳能热水器产生热水的温度，可以节电25%至35%；（2）吸附式热泵运行无污染，无有害排放物；（3）本实用新型结构简单，无运动部件，运行可靠、成本低、寿命长；（4）运行过程水电分离，无高压、无安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统的结构示意图。
图中：1吸附床、2金属丝网、3吸附剂、4电热管、5压板、6加热存水箱、7脱附口、8脱附管、9压力阀、10集中式储热水箱、11集成电路控制器、12电磁阀、13水箱隔板、14吸附管、15电扇、16吸附口、17低温热源存水箱、18连通孔、19阀板、20水位控制器、21出水管、22进水管、23自来水进水管、24出水管。
具体实施方式
如图1所示，固体吸附式太阳能楼宇热水系统包括太阳能集热器方阵25、集中式储热水箱10和集成电路控制器11，集中式储热水箱10与太阳能集热器方阵25相连通。
集中式储热水箱10中设有水箱隔板13，水箱隔板13将集中式储热水箱10分隔为加热存水箱6和低温热源存水箱17。水箱隔板13上有连通孔18，连通孔18上设有水位控制器20。水位控制器20优选浮球连杆水位控制器，连通孔18位于加热存水箱6的一端设有连通孔阀板19，连通孔阀板19上设有浮球连杆水位控制器。水位上升，浮球浮起，与浮球相连接的连杆机构将阀板19推向连通孔，连通孔关闭，停止进水；水位下降，浮球降落，与浮球相连接的连杆机构将阀板19拉起，连通孔开启，实现进水。
集中式储热水箱10的低温热源存水箱17和太阳能热水器方阵25之间设有太阳能集热器出水管21和太阳能集热器进水管22；低温热源存水箱17上设有与楼宇自来水管网连接的进水管23；加热存水箱6上设有通向各用户的出水管24。
加热存水箱6的上底板安装有一组吸附床1。吸附床1的壳体内壁设有金属丝网2，由金属丝网2围成的空间内填充有固体吸附剂3，吸附剂3为沸石分子筛，吸附剂3中设有电热管4。吸附剂3的上下两端可以设有夹紧压板5，压板5上设有传质槽和小孔。采用金属丝网、传质槽和小孔的结构设计，以便于水蒸气的脱附。吸附床1壳体的上部设有脱附管8和吸附管14。脱附管8上设有压力阀9和脱附口7。吸附管14穿过水箱隔板13伸入低温热源存水箱17上部的气相空间，吸附管14上设有电磁阀12和吸附口16。吸附口16处可以设有电扇15，用于增大低温热源存水箱17中水蒸气的吸附速度。
集成电路控制器11控制连接电热管4和电磁阀12。
当由于天气原因，太阳能热水器输出的热水温度无法满足用户需要时，就可对加热存水箱6中的水采用吸附式热泵加热。当接通电源后，集成电路控制器11就进入加热控制模式。吸附床1中的电热管4进入加热状态，此时电磁阀12关闭住吸附口16；吸附床1经电热管4的加热，温度逐渐升高，已被吸附剂3吸附的水分子获得能量，逐渐从吸附剂3中脱附出来。随着吸附床1内部的气体压力的升高，压力阀9被打开，脱附蒸汽经过脱附管8从脱附口7进入加热存水箱6中，通过凝结放热向水传热。随着吸附床1温度的不断升高，吸附床1同时通过吸附床壳体壁和水进行热交换。同时，由于传热热阻的存在，使吸附床1中的吸附剂3不断升温，并逐渐达到脱附温度，完成脱附过程。
当吸附床1达到脱附温度时，在集成电路控制器11的控制下，电热管4断开电源，停止加热。此时，电磁阀12被接通电源，吸附口16和电扇15处于开启状态。停止加热后，吸附床1仍处于高温状态，通过不断和水进行热交换，温度逐渐降低，吸附剂3的吸附能力逐渐提高，并通过吸附口16不断吸附低温热源存水箱17气相空间的水蒸气，在加热存水箱6中放出吸附热，放出的吸附热继续通过吸附床1的壁面和加热存水箱6中的水进行热交换，水在吸附床1逐渐冷却的过程中不断升温。由于沸石分子筛特殊的高温吸附性能，在这过程中，实现了水对吸附床1的冷却和水的升温过程的结合和匹配。在吸附床1的吸附作用下，低温热源存水箱17中的水不断蒸发，蒸发过程吸收的汽化热使低温热源存水箱17中的水温降低。另一方面，在太阳能集热器方阵25的作用下，低温热源存水箱17中的水不断吸收太阳能的热量，使水温升高，由此太阳能成为热泵运行的间接低温热源。用户在使用过程中，加热存水箱6中的水位下降，在连通孔阀板19和浮球连杆水位控制器20的共同作用下，使加热存水箱6中的水位保持在一个相对稳定的位置。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1. 一种固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，包括集中式储热水箱（10）、太阳能集热器方阵（25）和集成电路控制器（11），集中式储热水箱（10）与太阳能集热器方阵（25）相连通，其特征在于，所述集中式储热水箱（10）内设置水箱隔板（13），水箱隔板（13）将集中式储热水箱（10）分隔为加热存水箱（6）和低温热源存水箱（17），水箱隔板（13）上部设置一个连通孔（18），连通孔（18）上设置水位控制器（20）；所述太阳能集热器方阵（25）分别经由出水管（21）和进水管（22）与低温热源存水箱（17）相连接，低温热源存水箱（17）与自来水进水管（23）相连接，加热存水箱（6）设置出水管（24）；所述加热存水箱（6）中设置吸附床（1），吸附床（1）包括壳体，壳体内壁设置金属丝网（2），由金属丝网（2）围成的空间中填充固体吸附剂（3），固体吸附剂（3）中设置电热管（4）；吸附床（1）壳体上部分别设有脱附管（8）和吸附管（14），脱附管（8）上设置压力阀（9）和脱附口（7），吸附管（14）上设置电磁阀（12）和吸附口（16），吸附管（14）穿过水箱隔板（13）伸入低温热源存水箱（17）上部的气相空间中；所述集成电路控制器（11）控制连接电热管（4）和电磁阀（12）。
2. 根据权利要求书1所述的固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，其特征在于，所述水位控制器（20）为浮球连杆水位控制器，所述连通孔（18）位于加热存水箱（6）的一端设置阀板（19），阀板（19）上连接浮球连杆水位控制器。
3. 根据权利要求书1或2所述的固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，其特征在于，所述固体吸附剂（3）的上下两端设置压板（5），压板（5）上设置传质槽和小孔。
4. 根据权利要求书3所述的固体吸附式热泵太阳能楼宇热水系统，其特征在于，所述吸附管（14）的吸附口（16）处设置电扇（15）。
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