CN204830472U - 太阳能辅助空气源热泵热水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱、压缩机、气液分离器和空气源蒸发器，承压水箱通过节流阀与空气源蒸发器的入口连接，并通过四通阀与压缩机连接，压缩机与气液分离器的一端连接；在所述气液分离器的另一端与空气源蒸发器的出口之间串联有一个或多个并联的太阳能集热板，使整个热水系统形成一个回路。本实用新型结构简单合理，节能环保，将太阳能集热板与热泵制热的功能结合在一起，综合太阳能热利用的清洁性和热泵技术的节能性，有利于提高太阳能集热板和热循环的效率和避免结霜现象，既能解决空气源热泵热水器使用范围狭窄的问题，又能克服太阳能热水器在太阳能利用中的间断性和不稳定性等先天不足。
Description
技术领域
本实用新型属于能源类供热技术领域，具体地说，涉及一种光能热泵系统，尤其涉及一种太阳能辅助热泵热水系统。
背景技术
随着人类社会的不断进步，对能源的需求量不断增加，传统的不可再生能源如煤炭等的不断消耗以及其使用产生的环境污染问题不断加剧，开发具有节能环保功能的新能源材料和器件是社会发展的必然趋势。
热水能耗是建筑物中排在供暖、空调和照明之后的第四大能耗。随着科技、生产的发展和人们生活水平的提高，各种形式的热水器如电热水器、煤气热水器、太阳能热水器等已经成为人们生活中一个重要的组成部分。电热水器和煤气热水器等热水器形式都需要消耗大量的一次能源，且存在一定的安全隐患，所以随着人们节能和环保意识的增强，新能源热水器日益得到重视。
热泵是一种制热装置，它用消耗少量电能或燃烧能为代价，将大量无直接利用价值的低温热能转换为有用的高温热能，实现制热功能，可以用于热水器。现有的热泵系统采用太阳能、电能或空气源作为能量源给热泵系统供热，现有的光能热泵的太阳能即热效果比较差，相对于太阳能热水器，空气源热泵热水器的优点在于在环境温度较高的情况下能够连续运行，不受外界太阳辐射强度的影响，因此用户用水的可靠性大大增强。同时该系统的循环效率较高，相对于电热水器有明显的节能效果。
现在的空气源热泵热水器，其能效较低，且热水器吸入压力较低，不利于低温环境使用。随着外界环境温度的降低，其系统效率会迅速降低，在北方较寒冷的季节由于极低的效率和严重的结霜现象甚至无法正常使用。
授权公告号为CN203980704U的中国实用新型专利公开了一种二次吸热式的光能热泵，四通阀的第一端口和四通阀的第二端口均与压缩机相连，四通阀的第三端口连接有冷凝盘管水箱的进液口，冷凝盘管水箱的出液口连接具有节流作用的节流装置，节流装置连接蒸发器的入口，蒸发器的出口与光能集热器连接，光能集热器的另一端连接气液分离器，气液分离器的出口与四通阀的第四端口相连，从而使的整套系统形成回路的形式。四通阀的第一端口为进气管口，四通阀的第二端口为回气管口。该实用新型将太阳能作为热泵的能源供应，节约了大量的不可再生资源，并且绿色环保，其采用太阳能及空气能作为功能系统，进一步达到制热的目的，虽然其制热效果比较好，仍不理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有热泵系统存在的能效低、制热效果差等上述不足，提供一种能效高、制热效果好的太阳能辅助空气源热泵热水系统，该热泵系统可在采暖季节提供供暖和生活热水，在非采暖季节提供生活热水。
本实用新型的技术方案为：一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱、压缩机、气液分离器和空气源蒸发器，承压水箱通过节流阀与空气源蒸发器的入口连接，并通过四通阀与压缩机连接，压缩机与气液分离器的一端连接；在所述气液分离器的另一端与空气源蒸发器的出口之间串联有一个或多个并联的太阳能集热板，使整个热水系统形成一个回路。
作为优选，所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有一个太阳能蓝膜集热板。
作为优选，所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有两个并联的太阳能蓝膜集热板。
作为优选，所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有四个并联的太阳能蓝膜集热板。
作为优选，所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有六个并联的太阳能蓝膜集热板。
作为优选，所述太阳能蓝膜集热板为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层，对太阳辐射能吸收率大于93％，而发射率低于5％。
作为优选，所述金属板为铝板，所述太阳能蓝膜集热板的传递介质为热泵冷媒。
进一步的，所述承压水箱的上部设有生活用水出口，底部设有自来水入口，侧壁上设有采暖出水口和采暖回水口。
作为优选，所述承压水箱的传热介质为热泵工质，而非直接循环水，避免了寒冷冬季的结霜、冰冻等问题。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型结构简单合理，节能环保，将太阳能集热板与热泵制热的功能结合在一起，综合太阳能热利用的清洁性和热泵技术的节能性，有利于提高太阳能集热板和热循环的效率和避免结霜现象，既能解决空气源热泵热水器使用范围狭窄的问题，又能克服太阳能热水器在太阳能利用中的间断性和不稳定性等先天不足。
2、本实用新型可以通过吸收太阳辐射能作为空气源蒸发器热源，也可以吸收空气中热能作为空气源蒸发器热源，充分利用热资源，大大提高了热泵系统在不同工况下连续运行的可靠性与稳定性。
3、本实用新型太阳能集热板中流动的是热泵冷媒，而不是水，可有效避免冬季的冻管问题，有利于拓展热水系统的使用范围。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例一的结构示意图。
图2为本实用新型具体实施例二的结构示意图。
图3为本实用新型具体实施例三的结构示意图。
图4为本实用新型具体实施例四的结构示意图
图中，1、太阳能蓝膜集热板，2、气液分离器，3、压缩机，4、四通阀，5、承压水箱，6、生活用水出口，7、采暖出水口，8、采暖回水口，9、自来水入口，10、节流阀，11、空气源蒸发器。
具体实施方式
下面结合附图以几个实施例说明本实用新型的具体实施方式：
实施例一：如图1所示，一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱5、压缩机3、气液分离器2和空气源蒸发器11，承压水箱5通过节流阀10与空气源蒸发器11的入口连接，并通过四通阀4与压缩机3连接，压缩机3与气液分离器2的一端连接；在所述气液分离器2的另一端与空气源蒸发器11的出口之间串联有一个太阳能蓝膜集热板1，使整个热水系统形成一个回路。
本实施例中，上述太阳能蓝膜集热板1为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层，对太阳辐射能吸收率大于93％，而发射率低于5％，太阳能综合光热转换率在90％左右，膜层具备良好的耐候性能。在没有太阳直接辐射的条件下，太阳能蓝膜集热板1可以在吸收周围的空气源热能，相当于扩大了热泵的集热面积，有利于提高制热效率。
本实施例中，上述金属板为铝板，重量轻，安装便捷，所述太阳能蓝膜集热板1的传递介质为热泵冷媒。
本实施例中，所述承压水箱5的上部设有生活用水出口6，底部设有自来水入口9，侧壁上设有采暖出水口7和采暖回水口8。将生活热水和采暖循环水集中在同一承压水箱内，有利于节省成本和安装空间，根据实际需要选择开启生活热水或采暖循环水的出水、入水阀门，满足生活需求。在采暖季节，热水系统同时提供采暖和生活热水，在非采暖季节提供生活热水。
本实施例中，所述承压水箱5的传热介质为热泵工质，而非直接循环水，避免了寒冷冬季的结霜、冰冻等问题，有利于拓展本实施例中热水系统的使用范围。
工作原理：将热水系统中冲入适量的热泵工质，热泵工质在空气源蒸发器中为低压低温状态，可吸收低温空气热源的热能，发生液-气相变，变为低压蒸汽进入太阳能蓝膜集热板中，依靠太阳能蓝膜集热板充分吸收太阳能，提高低压蒸汽的气体温度和压力，即使在没有太阳直接辐射的情况下，太阳能蓝膜集热板也可以吸收周围的空气源热能，提高热泵的制热系数和工作效率，经太阳能蓝膜集热板进一步升温、加压的低温蒸汽进入压缩机并被压缩机升压后进入承压水箱内的冷能其形成高温高压的工质蒸汽，将热能释放给承压水箱，达到制热生产热水的目的，之后高压液体进入节流阀，经节流变为低温低压的饱和蒸汽，再次进入空气源蒸发器，开始热泵热水系统的工作循环。
实施例二：如图2所示，一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱5、压缩机3、气液分离器2和空气源蒸发器11，承压水箱5通过节流阀10与空气源蒸发器11的入口连接，并通过四通阀4与压缩机3连接，压缩机3与气液分离器2的一端连接；在所述气液分离器2的另一端与空气源蒸发器11的出口之间串联有两个并联的太阳能蓝膜集热板1，使整个热水系统形成一个回路。
本实施例中，上述太阳能蓝膜集热板1为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层，对太阳辐射能吸收率大于93％，而发射率低于5％，太阳能综合光热转换率在90％左右，膜层具备良好的耐候性能。在没有太阳直接辐射的条件下，太阳能蓝膜集热板1可以在吸收周围的空气源热能，相当于扩大了热泵的集热面积，有利于提高制热效率。
本实施例中，上述金属板为铝板，重量轻，安装便捷，所述太阳能蓝膜集热板1的传递介质为热泵冷媒。
本实施例中，所述承压水箱5的上部设有生活用水出口6，底部设有自来水入口9，侧壁上设有采暖出水口7和采暖回水口8。将生活热水和采暖循环水集中在同一承压水箱内，有利于节省成本和安装空间，根据实际需要选择开启生活热水或采暖循环水的出水、入水阀门，满足生活需求。在采暖季节，热水系统同时提供采暖和生活热水，在非采暖季节提供生活热水。
本实施例中，所述承压水箱5的传热介质为热泵工质，而非直接循环水，避免了寒冷冬季的结霜、冰冻等问题，有利于拓展本实施例中热水系统的使用范围。
本实施例中的太阳能辅助空气源热泵热水系统的工作原理同实施例一。
实施例三：如图3所示，一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱5、压缩机3、气液分离器2和空气源蒸发器11，承压水箱5通过节流阀10与空气源蒸发器11的入口连接，并通过四通阀4与压缩机3连接，压缩机3与气液分离器2的一端连接；在所述气液分离器2的另一端与空气源蒸发器11的出口之间串联有四个并联的太阳能蓝膜集热板1，使整个热水系统形成一个回路。
本实施例中，上述太阳能蓝膜集热板1为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层，对太阳辐射能吸收率大于93％，而发射率低于5％，太阳能综合光热转换率在90％左右，膜层具备良好的耐候性能。在没有太阳直接辐射的条件下，太阳能蓝膜集热板1可以在吸收周围的空气源热能，相当于扩大了热泵的集热面积，有利于提高制热效率。
本实施例中，上述金属板为铝板，重量轻，安装便捷，所述太阳能蓝膜集热板1的传递介质为热泵冷媒。
本实施例中，所述承压水箱5的上部设有生活用水出口6，底部设有自来水入口9，侧壁上设有采暖出水口7和采暖回水口8。将生活热水和采暖循环水集中在同一承压水箱内，有利于节省成本和安装空间，根据实际需要选择开启生活热水或采暖循环水的出水、入水阀门，满足生活需求。在采暖季节，热水系统同时提供采暖和生活热水，在非采暖季节提供生活热水。
本实施例中，所述承压水箱5的传热介质为热泵工质，而非直接循环水，避免了寒冷冬季的结霜、冰冻等问题，有利于拓展本实施例中热水系统的使用范围。
本实施例中的太阳能辅助空气源热泵热水系统的工作原理同实施例一。
实施例四：如图4所示，一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱5、压缩机3、气液分离器2和空气源蒸发器11，承压水箱5通过节流阀10与空气源蒸发器11的入口连接，并通过四通阀4与压缩机3连接，压缩机3与气液分离器2的一端连接；在所述气液分离器2的另一端与空气源蒸发器11的出口之间串联有六个并联的太阳能蓝膜集热板1，使整个热水系统形成一个回路。
本实施例中，上述太阳能蓝膜集热板1为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层，对太阳辐射能吸收率大于93％，而发射率低于5％，太阳能综合光热转换率在90％左右，膜层具备良好的耐候性能。在没有太阳直接辐射的条件下，太阳能蓝膜集热板1可以在吸收周围的空气源热能，相当于扩大了热泵的集热面积，有利于提高制热效率。
本实施例中，上述金属板为铝板，重量轻，安装便捷，所述太阳能蓝膜集热板1的传递介质为热泵冷媒。
本实施例中，所述承压水箱5的上部设有生活用水出口6，底部设有自来水入口9，侧壁上设有采暖出水口7和采暖回水口8。将生活热水和采暖循环水集中在同一承压水箱内，有利于节省成本和安装空间，根据实际需要选择开启生活热水或采暖循环水的出水、入水阀门，满足生活需求。在采暖季节，热水系统同时提供采暖和生活热水，在非采暖季节提供生活热水。
本实施例中，所述承压水箱5的传热介质为热泵工质，而非直接循环水，避免了寒冷冬季的结霜、冰冻等问题，有利于拓展本实施例中热水系统的使用范围。
本实施例中的太阳能辅助空气源热泵热水系统的工作原理同实施例一。
上述实施例中的太阳能蓝膜集热板可以安装在南向的阳台、窗间墙、屋顶等部位，便于与建筑结合，实现建筑一体化。
作为上述实施例的延伸，本实用新型可以根据实际需要，选择太阳能集热板的数量，提高制热系数和工作效率，适应热泵热水系统在不同工况下可靠、稳定地连续运行。本实用新型由于通过热泵低温获取太阳辐射能，较传统热水器吸热效率高，不是最佳安装位置也可以获得较高光热转化效率，在没有太阳直射条件下，可以从太阳能集热板周围的空气中吸收能量；可以根据建筑要求适当调整太阳能集热板的安装方位与角度，实现与建筑的完美集合，便于光热与建筑的一体化。
上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权力要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种太阳能辅助空气源热泵热水系统，包括承压水箱、压缩机、气液分离器和空气源蒸发器，其特征在于：承压水箱通过节流阀与空气源蒸发器的入口连接，并通过四通阀与压缩机连接，压缩机与气液分离器的一端连接，在所述气液分离器的另一端与空气源蒸发器的出口之间串联有一个或多个并联的太阳能集热板，使整个热水系统形成一个回路。
2.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有一个太阳能蓝膜集热板。
3.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有两个并联的太阳能蓝膜集热板。
4.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有四个并联的太阳能蓝膜集热板。
5.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述气液分离器与空气源蒸发器的出口之间串联有六个并联的太阳能蓝膜集热板。
6.如权利要求2至5任意一项所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述太阳能蓝膜集热板为单板结构，包括金属板和溅射沉积在金属板上的太阳能吸收膜层。
7.如权利要求6所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述金属板为铝板，所述太阳能蓝膜集热板的传递介质为热泵冷媒。
8.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述承压水箱的上部设有生活用水出口，底部设有自来水入口，侧壁上设有采暖出水口和采暖回水口。
9.如权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵热水系统，其特征在于：所述承压水箱的传热介质为热泵工质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151202 Termination date: 20180812 |
|
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