CN214199204U - 一种带有防冻换热系统的太空能热水装置 - Google Patents

Abstract

一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，包括冷凝装置和蒸发装置；所述冷凝装置和蒸发装置通过管道相互连通；所述冷凝装置包括储水箱和适配安装在所述储水箱顶端的用于释压的储液罐和用于加压的压缩机，所述压缩机、储水箱和储液罐通过管道依次连通，所述管道内填充有防冻液；所述冷凝装置与所述蒸发装置与电源电性连接；所述蒸发器装置包括设置在所述储水箱外部的主蒸发器和适配安装在所述冷凝装置外壁上的副蒸发器；所述主蒸发器和副蒸发器相互独立工作；主蒸发器和副蒸发器在白天和晚上相互交替工作，有效地解决了普通太阳能只有晚上才有热水和用水量不足的缺点，且利用自然能源为生活提供便利，实现真正的24小时提供生活热水且高效节能。

Description

一种带有防冻换热系统的太空能热水装置

技术领域

本实用新型涉及热水设备领域，特别涉及一种带有防冻换热系统的太空能热水装置。

背景技术

目前市面上有各种各样的热水器，其中太空能热水器最为节能，空能热水器即集太阳能和空气能为一体的复合式换热系统，利用自然能源为生活提供便利，同时也环保节能；现有技术中的太空能热水器，一般采用水循环式加热，这种加热方式存在热效率低、太阳能利用率低、在低温环境下防冻效果不好。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，以解决现有技术中存在的不足。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，包括冷凝装置和蒸发装置；所述冷凝装置和蒸发装置通过管道相互连通；所述冷凝装置包括储水箱和适配安装在所述储水箱顶端的用于释压的储液罐和用于加压的压缩机，所述压缩机、储水箱和储液罐通过管道依次连通，所述管道内填充有制冷剂；所述冷凝装置与所述蒸发装置与电源电性连接；所述蒸发装置包括设置在所述储水箱外部的太阳能集热蒸发器和适配安装在所述冷凝装置外壁上的副蒸发器；所述太阳能集热蒸发器和副蒸发器相互独立工作。

进一步的，所述储水箱包括设置在储水箱靠近上方位置的热水出水口、设置在在储水箱靠近下方位置的冷水进水口和设置在储水箱底部的水箱排污口；所述热水出水口、冷水进水口和水箱排污口的一端与储水箱的内部连通，另一端与用户端连通；

所述储水箱内部适配安装有测温盲管和水箱盘管；所述储水箱顶部还设有一开口，所述开口内适配设有管道进口和管道出口；所述测温盲管适配安装在所述开口内，所述水箱盘管的两端分别与所述管道进口和管道出口适配安装并连通。

进一步的，所述太阳能集热蒸发器的靠近下方设有主进液口，靠近上方设有主出气口；所述太阳能集热蒸发器内部设有太阳能集热蒸发器盘管，所述太阳能集热蒸发器盘管连通所述主进液口和主出气口。

进一步的，所述副蒸发器包括蒸发器外壳、适配安装在蒸发器外壳内部的风机和安装在蒸发器外壳和风机之间的副蒸发器盘管；所述蒸发器外壳外壁上设有若干使副蒸发器内部与大气连通的通孔；所述副蒸发器盘管包括副进液口和副出气口。

进一步的，所述压缩机的顶端设有排气口，所述排气口与水箱盘管的管道进口单向连通。

进一步的，所述太阳能集热蒸发器的主出气口与所述水箱盘管的管道进口单向连通；副蒸发器的副出气口与压缩机连通并通过所述排气口与所述水箱盘管的管道进口单向连通。

进一步的，所述储液罐顶端设有缓冲罐进口端和缓冲罐出口端，所述缓冲罐出口端的一端延伸至储液罐的底部；所述缓冲罐出口端分别与太阳能集热蒸发器的主进液口和副蒸发器的副进液口连通；所述缓冲罐进口端与所述水箱盘管的管道出口相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：采用氟循环的加热形式，氟作为一种冷媒介质，利用其自身的特性通过盘管进入水箱与水产生热交换让水升温，这种加热方式热能效率高、更环保节能、弥补了水循环加热方式的不足，具有防冻效果、不受天气等外在条件影响全天候保持恒温热水等优点，为用户提供了更好的使用体验。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构正面剖视图。

图2是本实用新型实施例的冷凝装置正面剖视图。

图3是本实用新型实施例的太阳能集热蒸发器正面剖视图。

图4是本实用新型实施例的副蒸发器正面剖视图。

图中：冷凝装置1，储水箱6，热水出水口61，冷水进水口62，水箱排污口63，测温盲管64，水箱盘管65，开口66，管道进口661，管道出口662，储液罐3，缓冲罐进口端31，缓冲罐出口端32，压缩机4，排气口41，进气口42，蒸发装置2，太阳能集热蒸发器21，主进液口211，主出气口212，太阳能集热蒸发器盘管213，副蒸发器22，蒸发器外壳221，副蒸发器盘管222，风机223，副进液口224，副出气口225，三通阀23，四通阀24，电子膨胀阀 5，电磁阀7，工质自吸泵8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1-2所示，一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，包括冷凝装置1和蒸发装置2；所述冷凝装置1和蒸发装置2通过管道相互连通实现内循环；所述冷凝装置1包括储水箱6和适配安装在所述储水箱6顶端的用于释压的储液罐3和用于加压的压缩机4，所述压缩机4、储水箱6和储液罐3通过管道依次连通，所述管道内填充有制冷剂；所述蒸发装置2内设有控制器用于接受和发送信号控制蒸发装置2的启动或关闭，所述控制器亦可称为智能控制仪、控制装置或控制模块，所述冷凝装置1与所述蒸发装置2与电源电性连接，所述储水箱6为承压式保温水箱，其内部的热水会在储水箱6的上部聚集，温水或冷水在储水箱6的下部聚集，即储水箱6内部的水温自上而下逐渐降低，本领域的技术人员均可理解。

在本事实例中，所述制冷剂为氟利昂，氟利昂在低温条件下以液态的形式存在，在高温的条件下以气态的形式存在；所述管道为动力热管，本装置利用动力热管和氟利昂的特性实现闭合循环，下面将以此为基础作进一步说明。

如图2所示，所述储水箱6包括设置在储水箱6靠近上方位置的热水出水口61、设置在储水箱6靠近下方位置的冷水进水口62和设置在储水箱6底部的水箱排污口63；所述热水出水口61、冷水进水口62和水箱排污口63的一端与储水箱6的内部连通，另一端与用户端连通实现冷水进热水出；储水箱6内填满自来水，当热水出水口61向外流出热水时，冷水进水口62向储水箱6内补充相应体积的自来水。

所述储水箱6内部适配安装有测温盲管64和水箱盘管65并内设有两个温度探头；所述温度探头从测温盲管64的上方插入并延伸至测温盲管64的中段和下端部用于测取储水箱6内部对应温度探头位置的水温，所述温度探头与控制器电连接，所述储水箱6顶部还设有一开口66，所述开口66内适配设有管道进口661和管道出口662；所述测温盲管64适配安装在所述开口66 内，所述水箱盘管65的两端与所述管道进口661和管道出口662适配安装并连通。

所述测温盲管64和温度探头向下延伸至储水箱6内部靠近下方的位置，所述水箱盘管65从管道进口661处呈螺旋形走向向下延伸至储水箱6内部的底部后折回顶部与管道出口662连通。

所述蒸发装置2包括设置在所述储水箱6外部的太阳能集热蒸发器21和适配安装在所述冷凝装置1外壁上的副蒸发器22；所述太阳能集热蒸发器21 和副蒸发器22相互独立工作；所述副蒸发器22为空气能蒸发器。

如图3所示，所述太阳能集热蒸发器21的靠近下方的位置上设有主进液口211，靠近上方设有主出气口212；所述主出气口212上设有温度传感器并与控制器电连接，所述太阳能集热蒸发器21内部设有太阳能集热蒸发器盘管 213，进一步的，所述太阳能集热蒸发器盘管213为动力热管，所述太阳能集热蒸发器盘管213呈S形走向，一端与所述主进液口211连通，另一端与主出气口212连通。

如图4所示，所述副蒸发器22包括蒸发器外壳221、适配安装在蒸发器外壳221内部的向内抽风的风机223、安装在蒸发器外壳221和风机223之间的副蒸发器盘管222；所述蒸发器外壳221外壁上设有若干使副蒸发器22内部与大气连通的通孔；为了加大所述副蒸发器盘管222与外部大气的接触面，副蒸发器盘管222呈S形走向来回盘绕在所述通孔对应的位置上；所述副蒸发器盘管222包括副进液口224和副出气口225，当副蒸发器22工作时，风机223向内抽风，大气被向内抽送，副蒸发器盘管222内填充有氟利昂，氟利昂在本装置中是作为一种高效换热的介质，由于氟利昂的特性，当大气通过通孔经过副蒸发器盘管222时，氟利昂能迅速吸收大气中的热量，然后升温气化，气化后的氟利昂在副蒸发器盘管222内流动；进一步的，管道内受热蒸发的氟利昂从副蒸发器22的一端流向储水箱6的一端是一个热交换的过程，气态的氟利昂与储水箱6内的自来水接触时，氟利昂遇冷并释放出热量凝结成液态，储水箱6内的自来水吸收氟利昂释放出的热量逐渐升温，液态的氟利昂在压缩机4推动的作用下回流到副蒸发器22内，形成一个闭合循环。

所述太阳能集热蒸发器21的主出气口212与所述水箱盘管65的管道进口661单向连通；副蒸发器22的副出气口225与压缩机4连通并通过所述排气口41与所述水箱盘管65的管道进口661单向连通。

所述储液罐3顶端设有缓冲罐进口端31和缓冲罐出口端32，所述缓冲罐出口端32的一端延伸至储液罐3的底部；所述缓冲罐出口端32分别与太阳能集热蒸发器21的主进液口211和副蒸发器22的副进液口224通过管道连通；所述缓冲罐出口端32与主进液口211连通的管道上还设有电磁阀7和工质自吸泵8用于控制管道开通或闭合和驱动制冷液的流动；所述缓冲罐出口端32与所述副进液口224通过三通阀23连通，所述三通阀23的另外一端与压缩机4连通；所述副进液口224连通的管道上还设有电子膨胀阀5用于控制管道开通或闭合和控制流经的冷却液的流速；所述缓冲罐进口端31与所述水箱盘管65的管道出口662相连通。

所述压缩机4的顶端设有排气口41、压缩机4的下腹部设有进气口42，所述排气口41与水箱盘管65的管道进口661通过四通阀24单向连通，所述四通阀24的另外两端还与副蒸发器22的副出气口225和压缩机4的进气口 42连接，所述压缩机4的进气口42和副蒸发器22的副出气口225通过四通阀单向连通；当副蒸发器22启动时，压缩机4同时启动，向水箱盘管65内施压，使水箱盘管65内的冷却液增加流通的动力；太阳能集热蒸发器21启动时，压缩机4不运作。

本太空能热水装置的工作原理和控制方法如下：

太空能热水装置与电源接通并开机运行，控制器控制整个太空能热水装置。

设定储水箱6内的温度探头测得储水箱6上部的水温为t1、储水箱6下部的水温为t2、太阳能集热蒸发器21上的主出气口212的温度传感器测得温度为t3；

根据用户使用热水的需求，太阳能集热蒸发器21和副蒸发器22分别通过控制器控制独立工作；当太阳光照充足时或热水需求量较少的时候，控制器优先启用太阳能集热蒸发器21，当阴天或晚上太阳能集热蒸发器21吸收热能不足、用户热水需求量大时，启用副蒸发器22且压缩机4同时启动，保证全天候24小时能够为用户提供生活热水；

当日照充足时，测得温差t3-t2≥8℃时，控制器启动太阳能集热蒸发器 21；同时，与副进液口224连通的电子膨胀阀5关闭，与主进液口22连通的电磁阀7和工质自吸泵8打开。

由于氟利昂和动力热管自身的特性，当氟利昂从储液罐3的缓冲罐出口端32流出时为液体的形态，工质自吸泵8驱动液态的氟利昂通过管道进入到太阳能集热蒸发器21内，太阳能集热蒸发器21通过太阳光照吸收热能，当液态的氟利昂进入太阳能集热蒸发器21时，由于氟利昂和动力热管的特性，液态的氟利昂与太阳能集热蒸发器21发生热交换，太阳能集热蒸发器21释放热能，液态的氟利昂吸收热能后升温气化，最终从液态的形态升温蒸发成气态的氟利昂并从主出气口212流出进入到水箱盘管65内再次与储水箱6内的冷水或温水进行热交换，气态的氟利昂遇冷后释放热量降温冷凝变回液态的氟利昂，然后通过工质泵驱动动力热管的作用再次回流到太阳能集热蒸发器21内，实现内循环；储水箱6内的冷水或温水吸收氟利昂释放出来的热量，逐渐升温成热水；

当测得温差t3-t2＜3℃时，控制器关闭电磁阀7和工质自吸泵8，太阳能集热蒸发器21停止运作；

当下午阳光较弱时，如下午16：:00后，测得水箱下部t2的温度大于设定值时，如50℃、60℃等(可根据用户实际用水情况调整，本领域技术人员应当理解)，保证了太阳能集热蒸发器能够满足用户日常需求下，不再启动副蒸发器22进行辅助加热，以达到环保节能的效果。

同理，当晚上测得水箱上部t2的温度小于设定值时，控制器启动副蒸发器22对储水箱6上部的水进行加热，保证随时有热水使用。

到下午16点时，如果当天阳光不足，测得水箱下部t2的温度小于设定值时，控制器启动电子膨胀阀5，关闭电磁阀7和工质自吸泵8，此时液态的氟利昂通过副进液口224进入到副蒸发器22，副蒸发器22向内抽风，氟利昂通过S形盘绕的管道时，吸收空气中的热能后升温气化，再从副出气口225 流出后通过压缩机4加压进入到水箱盘管65内并顺着管道流动直到流出至储液罐；当气态的氟利昂进入储水箱6内与冷水进行热交换时，储水箱6内的冷水逐渐升温成热水，气态的氟利昂向下流动的过程中不断降温冷凝恢复成液态的氟利昂回流到副蒸发器22内，实现内循环。

太阳能集热蒸发器21和副蒸发器22在达到设定的条件值时开启或停止工作，与储水箱6内的冷水热交换后冷凝，最终使储水箱6内的冷水加热成热水，以保证在充分利用自然条件的情况下能给用户全天候24小时提供生活热水，有效地解决了现有技术中水循环热水器热效率低、太阳能利用率低的缺点，且利用了氟利昂的特性，在低温条件下以液态的形式存在，在高温的条件下以气态的形式存在，有效解决了现有技术中水循环热水器在低温环境下防冻效果不好等缺点，本实用新型高效地利用自然能源和特定材料的特性为生活提供便利，实现真正的高效节能。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，包括冷凝装置（1）和蒸发装置（2）；所述冷凝装置（1）和蒸发装置（2）通过管道相互连通；所述冷凝装置（1）包括储水箱（6）和适配安装在所述储水箱（6）顶端的用于释压的储液罐（3）和用于加压的压缩机（4），所述压缩机（4）、储水箱（6）和储液罐（3）通过管道依次连通，所述管道内填充有制冷剂；所述冷凝装置（1）与所述蒸发装置（2）与电源电性连接；所述蒸发装置（2）包括设置在所述储水箱（6）外部的太阳能集热蒸发器（21）和适配安装在所述冷凝装置（1）外壁上的副蒸发器（22）；所述太阳能集热蒸发器（21）和副蒸发器（22）相互独立工作。

2.根据权利要求1所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述储水箱（6）包括设置在储水箱（6）靠近上方位置的热水出水口（61）、设置在储水箱（6）靠近下方位置的冷水进水口（62）和设置在储水箱（6）底部的水箱排污口（63）；所述热水出水口（61）、冷水进水口（62）和水箱排污口（63）的一端与储水箱（6）的内部连通，另一端与用户端连通；

所述储水箱（6）内部适配安装有测温盲管（64）和水箱盘管（65）；所述储水箱（6）顶部还设有一开口（66），所述开口（66）内适配设有管道进口（661）和管道出口（662）；所述测温盲管（64）适配安装在所述开口（66）内，所述水箱盘管（65）的两端分别与所述管道进口（661）和管道出口（662）适配安装并连通。

3.根据权利要求2所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述太阳能集热蒸发器（21）的靠近下方的位置上设有主进液口（211），靠近上方位置上设有主出气口（212）；所述太阳能集热蒸发器（21）内部设有太阳能集热蒸发器盘管（213），所述太阳能集热蒸发器盘管（213）连通所述主进液口（211）和主出气口（212）。

4.根据权利要求3所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述副蒸发器（22）包括蒸发器外壳（221）、适配安装在蒸发器外壳（221）内部的风机（223）和安装在蒸发器外壳（221）和风机（223）之间的副蒸发器盘管（222）；所述蒸发器外壳（221）外壁上设有若干使副蒸发器（22）内部与大气连通的通孔；所述副蒸发器盘管（222）包括副进液口（224）和副出气口（225）。

5.根据权利要求4所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述压缩机（4）的顶端设有排气口（41），所述排气口（41）与水箱盘管（65）的管道进口（661）单向连通。

6.根据权利要求5所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述太阳能集热蒸发器（21）的主出气口（212）与所述水箱盘管（65）的管道进口（661）单向连通；副蒸发器（22）的副出气口（225）与压缩机（4）连通并通过所述排气口（41）与所述水箱盘管（65）的管道进口（661）单向连通。

7.根据权利要求4所述的一种带有防冻换热系统的太空能热水装置，其特征在于，所述储液罐（3）顶端设有缓冲罐进口端（31）和缓冲罐出口端（32），所述缓冲罐出口端（32）的一端延伸至储液罐（3）的底部；所述缓冲罐出口端（32）分别与太阳能集热蒸发器（21）的主进液口（211）和副蒸发器（22）的副进液口（224）连通；所述缓冲罐进口端（31）与所述水箱盘管（65）的管道出口（662）相连通。

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