CN205373094U - 一种太阳能环路热管热泵复合热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，包括太阳能集热板、二级水箱、板式换热器、热泵压缩机、电子膨胀阀、主水箱和冷凝器，板式换热器设置于二级水箱内，冷凝器设置于主水箱内，太阳能集热板通过环路热管与板式换热器连接，板式换热器通过管路与冷凝器连接，电子膨胀阀和热泵压缩机均设置于管路上。相对于现有技术，本实用新型采用环路热管吸收太阳辐射能，能够提高传热能力，实现全年运行不结冰；本实用新型利用热泵系统控制环路热管的运行温度，提高系统热效率；太阳辐射能通过环路热管将热能传输到热泵系统的蒸发端，提高系统蒸发温度，提高了热泵系统的性能系数。

Description

一种太阳能环路热管热泵复合热水系统

技术领域

本实用新型属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种太阳能环路热管热泵复合热水系统。

背景技术

太阳能热利用作为一种成本低廉、能量转换效率和利用率高的太阳能利用方式，已经在全社会广泛应用。在太阳能热利用装置中，主要利用形式为将太阳辐射能转换成空气或水的热能，以空气为储热介质的称为太阳能空气集热器，以水为储热介质的称为太阳能热水器。传统太阳能热水器大部分通过集热板吸收太阳辐射后直接将热能传递到水中，这种形式的热水器存在冬季结冰、水温较高时效率降低等问题。

有鉴于此，确有必要提供一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，其能够既能克服冬季结冰问题又能高效运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，其能够既能克服冬季结冰问题又能高效运行。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，包括太阳能集热板、二级水箱、板式换热器、热泵压缩机、电子膨胀阀、主水箱和冷凝器，所述板式换热器设置于所述二级水箱内，所述冷凝器设置于所述主水箱内，所述太阳能集热板通过环路热管与所述板式换热器连接，所述板式换热器通过管路与所述冷凝器连接，所述电子膨胀阀和所述热泵压缩机均设置于所述管路上。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述太阳能集热板为平板型集热器，其包括透明盖板、外壳、吸热板和隔热层，所述吸热板设置于所述外壳内，所述隔热层设置于所述外壳和所述吸热板之间，所述透明盖板盖设于所述外壳的开口端，若干所述环路热管焊接于所述吸热板的后表面上。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述吸热板包括排管、集管和传热平板，所述排管的两端与所述集管连通，所述传热平板焊接于所述排管上，所述集管的一端开口，另一端封闭。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述排管、所述集管和所述传热平板上均涂覆有选择性吸收涂层。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述板式换热器是由若干个具有波纹形状的金属片叠装而成的，各金属片之间形成薄矩形通道。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述热泵压缩机还连接有控制装置，所述二级水箱内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置连接。

作为本实用新型太阳能环路热管热泵复合热水系统的一种改进，所述环路热管包括若干个并列设置的蒸发吸热管和毛细芯。

具体而言，本实用新型由环路热管集热系统和热泵系统组成，其中，环路热管集热系统若干个蒸发吸热管并联的太阳能集热板和板式换热器组成。热泵系统由板式换热器、热泵压缩机、电子膨胀阀和冷凝器组成。

相对于现有技术，本实用新型采用环路热管吸收太阳辐射能，能够提高传热能力，实现全年运行不结冰；本实用新型利用热泵系统控制环路热管的运行温度，提高系统热效率；太阳辐射能通过环路热管将热能传输到热泵系统的蒸发端，提高系统蒸发温度，提高了热泵系统的性能系数。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中太阳能集热板的结构示意图。

图3为本实用新型中吸热板的结构示意图。

其中：

1-太阳能集热板；

11-透明盖板，12-外壳，13-吸热板，131-排管，132-集管，133-传热平板，14-隔热层；

2-二级水箱；

3-板式换热器；

4-热泵压缩机；

5-电子膨胀阀；

6-主水箱；

7-冷凝器；

8-环路热管；

9-管路。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述，但是，本实用新型的具体实施方式并不限于此。

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，包括太阳能集热板1、二级水箱2、板式换热器3、热泵压缩机4、电子膨胀阀5、主水箱6和冷凝器7，板式换热器3设置于二级水箱2内，冷凝器7设置于主水箱6内，太阳能集热板1通过环路热管8与板式换热器3连接，板式换热器3通过管路9与冷凝器7连接，电子膨胀阀5和热泵压缩机4均设置于管路9上。

电子膨胀阀5精度高，动作快速、准确、节能效果明显，采用电子膨胀阀5来控制热泵压缩机4的排气温度，可以防止因排气温度的升高对系统性能产生的不利影响，同时可省去专设的安全保护器，节约成本，提高工作效率。采用电子膨胀阀5的制冷系统，停机时电子膨胀阀5全关，防止冷凝器的高温液体流入蒸发器，造成再次启动时的能量损失；而在开机前，将电子膨胀阀5全开，使系统高低压侧平衡，然后开机，这样既实现了热泵压缩机4的轻载启动，又减少了热泵压缩机4启、停造成的热损失，节省电费约6%左右。

总结来说，本实用新型包括两个部分：环路热管集热系统和热泵系统。环路热管集热系统由若干个蒸发吸热管并联的太阳能集热板1和板式换热器3组成。热泵系统由板式换热器3、热泵压缩机4、电子膨胀阀5和冷凝器7组成，其中板式换热器3放置于二级水箱2中，冷凝器7放置于主水箱6中。其中，太阳能集热板1上设置有环路热管8的蒸发端，板式换热器3作为环路热管8的冷凝端和热泵系统的蒸发端设置于二级水箱2内，热泵系统的冷凝器7设置于主水箱6中。

太阳能集热板1为平板型集热器，其包括透明盖板11、外壳12、吸热板13和隔热层14，吸热板13设置于外壳12内，隔热层14设置于外壳11和吸热板13之间，透明盖板11盖设于外壳12的开口端，若干环路热管8焊接于吸热板13的后表面上。吸热板13吸收太阳能的热量，热量通过环路热管8的蒸发端，蒸发端的工作流体经过循环进入环路热管8的冷凝端，在冷凝端放热，加热二级水箱2和板式换热器3内的热泵工质。吸热板13是平板型集热器的主要部件，它吸收太阳的辐射能并将热量传给传热工质。透明盖板11和隔热层14可以减少热量的散失。

吸热板13包括排管131、集管132和传热平板133，排管131的两端与集管132连通，传热平板133焊接于排管131上，集管132的一端开口，另一端封闭。传热平板133和排管131的材质均为铜，以增强二者之间的导热性能，传热平板133用来接收太阳辐射的热量。太阳光照在传热平板133上，传热平板133再将热量传给排管131，把排管131加热，水从一侧的集管132进入，在排管131中流过时获得热量再从另一侧的集管132流出。

排管131、集管132和传热平板133上均涂覆有选择性吸收涂层，以更好的吸收太阳辐射和减少反射。该选择性吸收涂层的太阳吸收比在0.95以上，发射率在0.1以下。

板式换热器3是由若干个具有波纹形状的金属片叠装而成的，各金属片之间形成薄矩形通道，通过金属片进行热量交换。板式换热器3具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。

热泵压缩机4还连接有控制装置，二级水箱2内设置有温度传感器，温度传感器与控制装置连接。热泵压缩机4根据二级水箱2的水的温度自动启动或关闭，当温度传感器感应到二级水箱2的水温高于控制装置中的设定值时热泵压缩机4启动，对主水箱6进行加热，当温度传感器感应到二级水箱2的水温低于控制装置中的设定值时热泵压缩机4停止工作。

环路热管8包括若干个并列设置的蒸发吸热管和毛细芯，与板式换热器3形成液/气工质循环环路。环路热管是一种两相的高效传热装置，其利用蒸发吸热管内的毛细芯产生的毛细力驱动回路运行，利用工质的蒸发和冷凝来传递热量。

工作时，太阳能集热板1吸收太阳辐射能后以热能的形式由环路热管8传递给板式换热器3中。热泵压缩机4根据二级水箱2的水的温度自动启动或关闭，当二级水箱2的水温高于设定值时热泵启动，对主水箱6进行加热，当二级水箱2的水温低于设定值时热泵压缩机4停止。当热泵压缩机4未启动时，太阳能集热板1吸收的太阳辐射能通过环路热管传递到板式换热器4，储存在二级水箱2中。当二级水箱2的水温达到设定值时，热泵压缩机4自动启动，太阳能集热板1吸收的太阳辐射能通过环路热管传递到板式换热器3后由热泵系统在蒸发端吸收低温热量后，由热泵压缩机4产生高温高压的制冷工质传递到冷凝器7中，与主水箱6冷水换热，使热量储存在主水箱6中，同时热泵系统会吸收部分二级水箱2中的能量使得二级水箱2的水温下降。系统各组成部分容量以及热泵系统的设定温度按工程实际而定。

总之，本实用新型采用环路热管吸收太阳辐射能，能够提高传热能力，实现全年运行不结冰；本实用新型利用热泵系统控制环路热管的运行温度，提高系统热效率；太阳辐射能通过环路热管将热能传输到热泵系统的蒸发端，提高系统蒸发温度，提高了热泵系统的性能系数。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：包括太阳能集热板、二级水箱、板式换热器、热泵压缩机、电子膨胀阀、主水箱和冷凝器，所述板式换热器设置于所述二级水箱内，所述冷凝器设置于所述主水箱内，所述太阳能集热板通过环路热管与所述板式换热器连接，所述板式换热器通过管路与所述冷凝器连接，所述电子膨胀阀和所述热泵压缩机均设置于所述管路上。

2.根据权利要求1所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述太阳能集热板为平板型集热器，其包括透明盖板、外壳、吸热板和隔热层，所述吸热板设置于所述外壳内，所述隔热层设置于所述外壳和所述吸热板之间，所述透明盖板盖设于所述外壳的开口端，若干所述环路热管焊接于所述吸热板的后表面上。

3.根据权利要求2所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述吸热板包括排管、集管和传热平板，所述排管的两端与所述集管连通，所述传热平板焊接于所述排管上；所述集管的一端开口，另一端封闭。

4.根据权利要求3所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述排管、所述集管和所述传热平板上均涂覆有选择性吸收涂层。

5.根据权利要求1所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述板式换热器是由若干个具有波纹形状的金属片叠装而成的，各金属片之间形成薄矩形通道。

6.根据权利要求1所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述热泵压缩机还连接有控制装置，所述二级水箱内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置连接。

7.根据权利要求1所述的太阳能环路热管热泵复合热水系统，其特征在于：所述环路热管包括若干个并列设置的蒸发吸热管和毛细芯。