CN206709441U - 一种氢能和太阳能互补的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢能和太阳能互补的热泵系统,包括质子交换膜燃料电池电堆、散热水箱、第一膨胀水箱、第一水泵、蒸发器、第二膨胀水箱、第二水泵、太阳能集热器、压缩机、冷凝器、节流元件、第三水泵和储热水箱，蒸发器包括第一流道、第二流道和第三流道，冷凝器包括冷凝流道和吸热流道，第一流道依次连接散热水箱、第一水泵、质子交换膜燃料电池电堆构成燃料电池冷却水回路，第二流道依次连接压缩机、冷凝流道、节流元件构成热泵循环回路，第三流道依次连接第二水泵、太阳能集热器构成集热回路，吸热流道依次连接第三水泵、储热水箱构成热水循环回路。本实用新型利用燃料电池余热和温度较低的太阳能，得到热能，具有多种运行模式。

Description

一种氢能和太阳能互补的热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热能动力技术范畴，尤其涉及一种氢能和太阳能互补的热泵系统。

背景技术

太阳能集热器是一种太阳能收集装置，太阳能集热器收集的热量可用于热水、采暖等场合。太阳能集热器一般可以将水加热到50℃以上。由于太阳能具有间歇的特性，在夜晚和阴雨天气没有阳光，收集不了太阳热能，此时就需要其它能源对其进行补充。此外，在冬天时太阳能集热器的效率很低，使得集热后的水温很低，达不到热水、采暖的最低温度。若冬季有热水、采暖的需要，就需要尽量提高太阳能热水器的水温。

以氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有燃料来源广泛、清洁环保、电能转换效率高、工作温度低的特点，只要源源不断地给PEMFC供应氢气，PEMFC就能源源不断地产生电力，不受天气条件的限制。输入到PEMFC的氢气的能量有50％以上转化成电能，剩下不到50％则转化成热量。由于此热量温度较低，一般利用价值不大，只能白白排放掉。如要充分利用此余热，就需要将此余温的温度提升到足够高的水平。

热泵是以消耗一定的高品位能源(一般为电能或机械能)为代价，从低温热源吸热，并向高温热源放热的装置。因此自然想到，可以利用热泵装置，来提升太阳能集热器的温度和PEMFC余热的温度，从而使太阳能和PEFMC的余热能更好地被利用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种氢能和太阳能互补的新能源利用系统，通过以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池提供的余热来补充太阳能热水器在没有阳光时不能工作的空缺，以弥补太阳能间歇性的特点；并提升太阳能集热器和质子交换膜燃料电池余热的温度，以解决太阳能热水器和质子交换膜质子交换膜燃料电池的余热温度不高的问题的氢能和太阳能互补的热泵系统。

本实用新型的实施例提供一种氢能和太阳能互补的热泵系统,一种氢能和太阳能互补的热泵系统,包括质子交换膜燃料电池电堆、散热水箱、第一水泵、蒸发器、第二水泵、太阳能集热器、压缩机、冷凝器、节流元件、第三水泵和储热水箱，所述蒸发器包括第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道和第三流道为无相变散热流道，所述第二流道为蒸发流道，所述冷凝器包括冷凝流道和吸热流道，所述第一流道依次连接散热水箱、第一水泵、质子交换膜燃料电池电堆构成燃料电池冷却水回路，所述第二流道依次连接压缩机、冷凝流道、节流元件构成热泵循环回路，所述第三流道依次连接第二水泵、太阳能集热器构成集热回路，所述吸热流道依次连接第三水泵、储热水箱构成热水循环回路。

进一步，所述第一水泵将散热水箱中的冷却水泵入质子交换膜燃料电池电堆中，所述冷却水带走质子交换膜燃料电池电堆中的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入第一流道，所述冷却水的热量在第一流道中被所述第二流道的吸热介质吸收，所述冷却水的温度降低，并流回散热水箱，所述冷却水在散热水箱中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却质子交换膜燃料电池电堆，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，加热的水在第三流道中将热量传递给第二流道的吸热介质，再流回第二水泵。

进一步，所述第二流道在第一流道和第三流道之间，所述第二水泵连通第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱向第二水泵提供体积膨胀空间。

进一步，所述冷凝流道连通压缩机和节流元件，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述高温高压的冷媒气体在所述冷凝流道中向吸热流道放热，并冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物就是第二流道中的吸热介质，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收热量蒸发为冷媒气体。

进一步，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，再流回热水储箱的顶部，所述第三水泵再将水从热水储箱的底部泵入吸热流道直至整个热水储箱中的水均被加热。

进一步，所述节流元件为节流毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀、节流短管或节流孔板中的任意一种。

进一步，所述散热水箱的邻近设有散热风扇，所述散热水箱连通第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱为散热水箱供应冷却水并提供水温变化时所需的体积膨胀空间，所述散热风扇加速散热水箱外部空气的对流，进而加速所述散热水箱的散热；

所述质子交换膜燃料电池电堆连接一直流-直流变换器，所述质子交换膜燃料电池电堆上设有氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口，所述空气和氢气分别经空气入口和氢气入口进入质子交换膜燃料电池电堆，所述氢气和空气中的氧气在所述质子交换膜燃料电池电堆中反应产生直流电，所述直流电通过所述直流-直流变换器转换为稳定直流电。

进一步，运行方式为：所述第一水泵运行，第二水泵、第三水泵和压缩机不运行，所述质子交换膜燃料电池电堆中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵从散热水箱的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道，再流回散热水箱通过散热风扇进一步冷却。

进一步，其运行方式为：所述第一水泵关闭，第二水泵、第三水泵运行，压缩机运行，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，并在第三流道中将热量传递给第二流道，再流回第二水泵，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱的顶部，所述热水储箱中的水被加热。

进一步，运行方式为：所述第一水泵、第二水泵和第三水泵均运行，压缩机运行，所述质子交换膜燃料电池电堆中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵从散热水箱的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收第一流道中冷却水的热量和第三流道中太阳能集热器加热的水的热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱的顶部，所述热水储箱中的水被加热。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：通过氢能和太阳能的互补，改善了太阳能运行成本低但严重受限于天气，氢能不受天气影响但运行费用又较高的问题，使得系统的综合能效得到较好的平衡；充分利用低品位的、温度较低的燃料电池余热和太阳能，通过热泵效应得到高品位的、温度较高的热水，从而使得燃料电池余热和太阳能的用途更广泛，利用价值更高；系统中的冷媒压缩机、水泵等可以用燃料电池所发的直流电直接驱动，可以实现脱网运行，在沙漠、海岛等边远无电地区也能应用；具有多种运行模式，可适应不同的季节和天气条件；全部由可再生能源驱动(氢能、太阳能)，零污染、零排放，对环境友好。

附图说明

图1是本实用新型一种氢能和太阳能互补的热泵系统的一示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种氢能和太阳能互补的热泵系统,包括质子交换膜燃料电池电堆101、散热水箱201、第一水泵202、第一膨胀水箱204、蒸发器3、第二水泵9、太阳能集热器10、第二膨胀水箱11、压缩机4、冷凝器5、节流元件6、第三水泵8和储热水箱7。

蒸发器3包括第一流道31、第二流道32和第三流道33，第二流道32在第一流道31和第三流道33之间，第一流道31和第三流道33为无相变散热流道，第二流道32为蒸发流道。

质子交换膜燃料电池电堆101连接一直流-直流变换器102，质子交换膜燃料电池电堆101上设有氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口，空气和氢气分别经空气入口和氢气入口进入质子交换膜燃料电池电堆101，氢气和空气中的氧气在质子交换膜燃料电池电堆101中反应产生直流电，直流电通过直流-直流变换器102转换为稳定直流电。

散热水箱201的邻近设有散热风扇203，散热水箱201连通第一膨胀水箱204，第一膨胀水箱204为散热水箱201供应冷却水并提供水温变化时所需的体积膨胀空间，散热风扇203加速散热水箱201外部空气的对流，进而加速所述散热水箱201的散热。

第一流道31依次连接散热水箱201、第一水泵202、质子交换膜燃料电池电堆101构成一燃料电池冷却水回路，第一水泵202将散热水箱201中的冷却水泵入质子交换膜燃料电池电堆101中，冷却水带走质子交换膜燃料电池电堆101的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入第一流道32，所述冷却水在第一流道31中被第二流道32中的吸热介质吸收热量，所述冷却水的温度降低，并流回散热水箱201，所述冷却水在散热水箱201中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却质子交换膜燃料电池电堆101。

第三流道33依次连接第二水泵9和太阳能集热器10构成一集热回路，所述太阳能集热器10吸收太阳能，所述第二水泵9将水泵入太阳能集热器10，在所述太阳能集热器10中水被加热，加热的水流入第三流道33中，并在第三流道33中将热量传递给第二流道32中的吸热介质，再流回第二水泵9，第二水泵9连通第二膨胀水箱11，所述第二膨胀水箱11向第二水泵9提供体积膨胀空间。

第二流道32依次连接压缩机4、冷凝器5和节流元件6构成一热泵回路，在一实施例中，节流元件6优选为节流毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀、节流短管或节流孔板中的任意一种；冷凝器5包括冷凝流道51和吸热流道52，所述冷凝流道51连通压缩机4和节流元件6，所述压缩机4将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道51，所述高温高压的冷媒气体在所述冷凝流道51中向吸热流道52放热，并冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件6变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道32，第二流道32中的吸热介质为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物在第二流道32中吸收热量蒸发为冷媒气体。

吸热流道52依次连接热水储箱7和第三水泵8构成一热水循环回路，所述第三水泵8将水从热水储箱7的底部泵入吸热流道52，并在吸热流道52内吸收冷凝流道51中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，再流回热水储箱7的顶部，所述第三水泵8再将水从热水储箱7的底部泵入吸热流道52直至整个热水储箱7中的水均被加热。

太阳能集热器10吸收的热量和吸收了热量的冷却水分别在第三流道33和第一流道31中传递给第二流道32中的低温低压的气液混合物，再经过热泵回路和热水循环回路，热水均流入热水储箱7中，使得热水储箱8中水温提高，从而达到热泵效应，典型地，可以将50℃左右的的余热温度提升到75℃以上，或在冬季时将太阳能集热器10的水温从不足30℃提升到75℃以上，使得无论是质子交换膜燃料电池电堆1的余热，还是太阳能集热器10的温度都得到大幅提升，因而更有利用价值。

在一种氢能和太阳能互补的热泵系统的运行方式中，所述第一水泵202运行，第二水泵9、第三水泵8和压缩机4不运行，所述质子交换膜燃料电池电堆101中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵202从散热水箱201的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆101中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道31，再流回散热水箱201通过散热风扇203进一步冷却。

在这种模式下，仅质子交换膜燃料电池电堆101工作，集热回路、热泵回路和热水循环回路均不工作，此种模式适用于仅需要单独供电，且不需要利用质子交换膜燃料电池电堆101余热的场合。

在另一种氢能和太阳能互补的热泵系统的运行方式中，所述第一水泵202关闭，第二水泵9、第三水泵8运行，压缩机4运行，所述太阳能集热器10吸收太阳能，所述第二水泵9将水泵入太阳能集热器10，在所述太阳能集热器10中水被加热，加热的水流入第三流道33中，并在第三流道33中将热量传递给第二流道32，再流回第二水泵9，所述压缩机4将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道51，所述第三水泵8将水从热水储箱7的底部泵入吸热流道52，并在吸热流道52内吸收冷凝流道51的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件6变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道32，所述低温低压的气液混合物在第二流道32中吸收热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱7的顶部，所述热水储箱7中的水被加热。

在这种模式下，质子交换膜燃料电池电堆101不工作，集热回路、热泵回路和热水循环回路工作，此时压缩机由电网供电，太阳能集热器10收集的太阳能作为热泵回路的低温热源，此种模式适用于阳光不充足的冬、春季节，且可以从电网取电的场合。

此外，在一种氢能和太阳能互补的热泵系统的运行方式中，所述第一水泵202、第二水泵9和第三水泵8均运行，压缩机4运行，所述质子交换膜燃料电池电堆101中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵202从散热水箱201的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆101中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道31，所述太阳能集热器10吸收太阳能，所述第二水泵9将水泵入太阳能集热器10，在所述太阳能集热器10中水被加热，加热的水流入第三流道33中，所述压缩机4将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道51，所述第三水泵8将水从热水储箱7的底部泵入吸热流道52，并在吸热流道52内吸收冷凝流道51的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件6变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道32，所述低温低压的气液混合物在第二流道32中吸收第一流道31和第三流道33中的热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱7的顶部，所述热水储箱7中的水被加热。

在这种模式下，质子交换膜燃料电池电堆101、集热回路、热泵回路、热水循环回路均工作，质子交换膜燃料电池电堆101的余热、太阳能集热器10收集的太阳热均作为热泵回路的低温热源，同时质子交换膜燃料电池电堆101产生的直流电可用于驱动压缩机4，此种模式适用于阳光不充足的条件或冬春季节，并且在没有市电的情况下也可以脱网运行。

本实用新型通过氢能和太阳能的互补，改善了太阳能运行成本低但严重受限于天气，氢能不受天气影响但运行费用又较高的问题，使得系统的综合能效得到较好的平衡；充分利用低品位的、温度较低的燃料电池余热和太阳能，通过热泵效应得到高品位的、温度较高的热水，从而使得燃料电池余热和太阳能的用途更广泛，利用价值更高；系统中的冷媒压缩机、水泵等可以用燃料电池所发的直流电直接驱动，可以实现脱网运行，在沙漠、海岛等边远无电地区也能应用；具有多种运行模式，可适应不同的季节和天气条件；全部由可再生能源驱动(氢能、太阳能)，零污染、零排放，对环境友好。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢能和太阳能互补的热泵系统,包括质子交换膜燃料电池电堆、散热水箱、第一水泵、蒸发器、第二水泵、太阳能集热器、压缩机、冷凝器、节流元件、第三水泵和储热水箱，其特征在于，所述蒸发器包括第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道和第三流道为无相变散热流道，所述第二流道为蒸发流道，所述冷凝器包括冷凝流道和吸热流道，所述第一流道依次连接散热水箱、第一水泵、质子交换膜燃料电池电堆构成燃料电池冷却水回路，所述第二流道依次连接压缩机、冷凝流道、节流元件构成热泵循环回路，所述第三流道依次连接第二水泵、太阳能集热器构成集热回路，所述吸热流道依次连接第三水泵、储热水箱构成热水循环回路。

2.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述第一水泵将散热水箱中的冷却水泵入质子交换膜燃料电池电堆中，所述冷却水带走质子交换膜燃料电池电堆中的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入第一流道，所述冷却水的热量在第一流道中被所述第二流道的吸热介质吸收，所述冷却水的温度降低，并流回散热水箱，所述冷却水在散热水箱中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却质子交换膜燃料电池电堆，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，加热的水在第三流道中将热量传递给第二流道的吸热介质，再流回第二水泵。

3.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述第二流道在第一流道和第三流道之间，所述第二水泵连通第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱向第二水泵提供体积膨胀空间。

4.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述冷凝流道连通压缩机和节流元件，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述高温高压的冷媒气体在所述冷凝流道中向吸热流道放热，并冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物就是第二流道中的吸热介质，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收热量蒸发为冷媒气体。

5.根据权利要求4所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，再流回热水储箱的顶部，所述第三水泵再将水从热水储箱的底部泵入吸热流道直至整个热水储箱中的水均被加热。

6.根据权利要求4所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述节流元件为节流毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀、节流短管或节流孔板中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述散热水箱的邻近设有散热风扇，所述散热水箱连通第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱为散热水箱供应冷却水并提供水温变化时所需的体积膨胀空间，所述散热风扇加速散热水箱外部空气的对流，进而加速所述散热水箱的散热；

所述质子交换膜燃料电池电堆连接一直流-直流变换器，所述质子交换膜燃料电池电堆上设有氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口，所述空气和氢气分别经空气入口和氢气入口进入质子交换膜燃料电池电堆，所述氢气和空气中的氧气在所述质子交换膜燃料电池电堆中反应产生直流电，所述直流电通过所述直流-直流变换器转换为稳定直流电。

8.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统，其特征在于，运行方式为：所述第一水泵运行，第二水泵、第三水泵和压缩机不运行，所述质子交换膜燃料电池电堆中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵从散热水箱的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道，再流回散热水箱通过散热风扇进一步冷却。

9.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统，其特征在于，其运行方式为：所述第一水泵关闭，第二水泵、第三水泵运行，压缩机运行，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，并在第三流道中将热量传递给第二流道，再流回第二水泵，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱的顶部，所述热水储箱中的水被加热。

10.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统，其特征在于，运行方式为：所述第一水泵、第二水泵和第三水泵均运行，压缩机运行，所述质子交换膜燃料电池电堆中氢气和空气中的氧气反应产生直流电，所述第一水泵从散热水箱的底部抽取冷却水，并泵入质子交换膜燃料电池电堆中吸收反应热，吸收了反应热的冷却水流过第一流道，所述太阳能集热器吸收太阳能，所述第二水泵将水泵入太阳能集热器，在所述太阳能集热器中水被加热，加热的水流入第三流道中，所述压缩机将冷媒气体压缩为高温高压的冷媒气体，并流进冷凝流道，所述第三水泵将水从热水储箱的底部泵入吸热流道，并在吸热流道内吸收冷凝流道中高温高压的冷媒气体的放热，水温升高，所述高温高压的冷媒气体冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的气液混合物流入第二流道，所述低温低压的气液混合物在第二流道中吸收第一流道中冷却水的热量和第三流道中太阳能集热器加热的水的热量蒸发为冷媒气体，温度升高的水再流回热水储箱的顶部，所述热水储箱中的水被加热。