CN2520486Y - 直膨式太阳能热泵热水器 - Google Patents

Abstract

一种直膨式太阳能热泵热水器,采用分体式结构,太阳能集热/蒸发器采用无盖板、无底部保温、表面喷涂光谱选择性材料的平板型集热器,并作为室外装置,压缩机、冷凝器等作为室内装置,室内外装置之间采用制冷剂管路连接。冷凝器安装在储热水箱内,储热水箱的内外筒体间充填保温材料,顶部装有气压平衡管。本实用新型具有结构简单、安装方便等优点,可全天候供热、全年适用性好,适合于各种建筑的用户,尤其适合于多层建筑住宅。

Description

直膨式太阳能热泵热水器

技术领域：

本实用新型涉及一种太阳能热水器，尤其涉及一种直膨式太阳能热泵热水器，属于能源类供热技术领域。

背景技术：

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对居住环境和生活品质都提出了更高的要求，全年提供生活热水已经成为进入小康生活的一个重要标志。目前市场上普遍采用的电热水器是以消耗大量昂贵的电能为代价的，能源利用率很低，不符合我国的能源政策及可持续发展战略的要求。传统的太阳能热水器在阴雨天不能生产热水，必须设置辅助电加热器，耗电量大且安全性差，此外还存在供热能力均衡性差、装置全年利用率低等缺点。

现有的常规太阳能热泵热水器将太阳能集热回路与热泵回路进行串联，通过循环泵或风机驱动集热回路中的循环介质，使其在太阳能集热器中能收集太阳辐射能，然后在蒸发器内与制冷剂进行热量交换。这种太阳能热泵热水器具有较高的集热性能和热泵供热性能，节能效果显著，但是其结构比较复杂，成本及安装费用较高，使其推广应用受到一定的限制。

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，提供一种新型结构的直膨式太阳能热泵热水器，将太阳能热水技术与热泵技术有机地结合起来，改善供热性能，使之具有节能效果显著、价格便宜、安装及操作方便等优点，便于推广应用。

为实现这样的目的，本实用新型的技术方案中，将太阳能集热器兼作热泵的蒸发器，并采用分体式结构，即太阳能集热/蒸发器作为一个单独部件作为室外装置，压缩机、冷凝水箱及其余系统部件则作为一个整体部件作为室内装置，室内装置与室外装置之间采用制冷剂管路连接。整个热水器装置包括太阳能集热/蒸发器、热泵压缩机、冷凝器、储热水箱、储液器、干燥过滤器、热力膨胀阀和控制器等。太阳能集热/蒸发器出口与压缩机的吸气口相连，压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接，冷凝器的出液口与储液器相连，然后分别经干燥过滤器、热力膨胀阀与集热/蒸发器的进液口相连，形成制冷剂的闭合循环通道，冷凝器布置在储热水箱中，储热水箱的内外筒体之间充填保温材料，其顶部装有气压平衡管。太阳辐射仪及两个温度传感器连接控制器。

本实用新型的太阳能集热/蒸发器采用无玻璃盖板、无底部保温、上表面喷涂光谱选择性涂层的平板型太阳能集热器。集热板采用全铝板热压吹胀工艺加工制造而成，具有重量轻、运输及安装方便、耐腐蚀等显著优点，且可采用紧贴外墙面的壁挂方式，因而可以有效地与建筑结合，适合于各种建筑的用户。

本实用新型采用了分体式结构，可根据实际情况挂装在建筑物的南向外墙之上或倾斜布置在南向屋顶之上，压缩机、冷凝水箱及其余系统部件则作为一个整体室内装置放置在室内，室内装置与室外装置之间采用制冷剂管路连接。这种结构大大简化了系统的安装过程，降低了安装费用，适合于各种建筑用户，尤其适合于多层建筑住宅。

本实用新型将太阳能集热器兼作热泵的蒸发器，使得制冷剂的蒸发过程与太阳能的集热过程在一个设备中同时进行，使得太阳能集热器的工作温度比较低，因此可利用周围环境中的多种热源，可以同时改善太阳能集热器的集热性能和热泵的供热性能，节能效果显著、可全天候供热、全年适用性好，结构紧凑、价格便宜、安装及操作方便，是一种新型的绿色环保型热水器，具有良好的应用前景。附图说明及具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

附图1为本实用新型的整体结构示意图。

如图所示，本实用新型采用分体式结构，包括太阳能集热/蒸发器1、热泵压缩机2、冷凝器3、储热水箱4、贮液器5、干燥过滤器6、热力膨胀阀7、控制器8等。太阳能集热/蒸发器1作为室外装置，压缩机2、冷凝器3、储热水箱4等作为室内装置，各个部件之间采用制冷剂管路连接，管外包裹塑料保温、防雨材料。

太阳能集热/蒸发器1出口与压缩机2的吸气口相连，压缩机2的排气口与冷凝器3的进气口连接，冷凝器3的出液口与储液器5相连，然后分别经干燥过滤器6、热力膨胀阀7与集热/蒸发器1的进液口相连，形成制冷剂的闭合循环通道，冷凝器3布置在储热水箱4中，太阳辐射仪10及两个温度传感器9连接控制器8。

太阳能集热/蒸发器1是吸收太阳辐射能的装置，同时也是制冷剂吸收热量而蒸发的装置。压缩机2是整个循环过程的“心脏”，起到输送、压缩制冷剂的作用。冷凝器3是热量输出装置，放出的热量用于生产热水，制冷剂在其中放热而凝结。储热水箱4是蓄热并存放热水的容器。贮液器5安装在冷凝器3之后，是液体制冷剂的贮存罐，可使制冷剂的充灌量没有严格的限制。干燥过滤器6安装在热力膨胀阀7之前，能够防止水分、灰尘、金属碎屑进入膨胀阀造成堵塞。热力膨胀阀7可实现制冷剂液体的节流降压和循环流量的调节，并保证压缩机吸入的制冷剂蒸汽具有一定的过热度，避免“液击”现象的发生。热力膨胀阀7的温包设置在太阳能集热/蒸发器1的出口管路上。控制器8可根据不同工作条件，实现对压缩机的自动启/停控制，使该热水器能够经常在最佳状态下运行。

制冷剂的循环工作过程如下：经热力膨胀阀7节流降压后的液体制冷剂流入太阳能集热/蒸发器1中，获取太阳能及空气中热量后得以蒸发，流出的制冷剂蒸汽被压缩机2吸入并被压缩成高温高压的制冷剂蒸汽，然后流入布置在储热水箱4之中的冷凝器3，并将储热水箱4中的水加热，冷凝后的液体制冷剂经过贮液器5、干燥过滤器6，并被热力膨胀阀7节流降压以后又流回太阳能集热/蒸发器1中重新吸热、蒸发，由此完成一次循环。

太阳辐射仪和两个温度传感器分别为控制器8的传感器件，压缩机电源开关则为控制器8的执行器件。根据不同的天气情况设定不同的特征温度，由太阳辐射仪10和温度传感器9将采集的表征太阳辐射强度及大气温度的热电势信号输入控制器8，并将其转换为特征温度，然后与设定值相比较，待二者相等时，压缩机电源开关接通，从而实现了压缩机的自动开启；另外，当储热水箱4中的另一个温度传感器9达到设定值时，压缩机电源开关断开，从而实现了压缩机自动停止。

图2为本实用新型冷凝器及储热水箱的结构示意图。

如图所示，冷凝器3布置在储热水箱4中，并固定在水箱内筒体12的底面上，冷凝器3的进出口接管14直接焊制在箱体的侧面，储热水箱4的内筒体12与外筒体11之间充填保温材料13，储热水箱4的顶部装有气压平衡管15。

储热水箱4的内筒体12采用1.0～1.5mm的不锈钢板焊制，外筒体11采用薄铝板加工而成，两筒体之间的保温材料13采用聚乙烯发泡材料。水箱水位采用自动进水阀控制。

Claims (3)

1、一种直膨式太阳能热泵热水器，其特征在于太阳能集热/蒸发器(1)出口与压缩机(2)的吸气口相连，压缩机(2)的排气口与冷凝器(3)的进气口连接，冷凝器(3)的出液口与储液器(5)相连，然后分别经干燥过滤器(6)、热力膨胀阀(7)与集热/蒸发器(1)的进液口相连，冷凝器(3)固定在储热水箱(4)的内筒体(12)底面上，冷凝器(3)的进出口接管(14)焊制在箱体侧面，储热水箱(4)的内筒体(12)与外筒体(11)之间充填保温材料(13)，储热水箱(4)的顶部装有气压平衡管(15)，太阳辐射仪(10)及两个温度传感器(9)连接控制器(8)。

2、如权利要求1所说的直膨式太阳能热泵热水器，其特征在于采用分体式结构，太阳能集热/蒸发器(1)作为室外装置，压缩机(2)、冷凝器(3)及储热水箱(4)等作为室内装置，室内装置与室外装置之间采用制冷剂管路连接。

3、如权利要求1所说的直膨式太阳能热泵热水器，其特征在于太阳能集热/蒸发器(1)采用无盖板、无底部保温、表面喷涂光谱选择性材料的平板型集热器。

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