專利名稱：分離式太陽能熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別是一種太陽能集熱器與熱泵技術(shù)相結(jié)合的太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
太陽能熱水器目前得到了廣泛的普及，太陽能熱水器中真空管式太陽能熱水器應(yīng)用的最為普遍。但是，真空管式太陽能熱水器存在很多的不足(1)與建筑不易結(jié)合，在一定程度上影響了建筑的美觀，而且這類太陽能熱水器需要在房頂設(shè)水箱，在夜間氣溫較低時，儲水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。(2)真空管式太陽能熱水器不能承壓工作，使用過程中需要人工上水，很不方便。(3)由于只能安裝在屋頂，因此在使用時需要先排空管道內(nèi)的冷水，無法做到熱水的即開即用。(4)受天氣因素影響，難以保證熱水供應(yīng)的穩(wěn)定性。所以目前的太陽能熱水器很多都安裝有直接電加熱裝置，當天氣不好時，通過電加熱來產(chǎn)生熱水。而與直接電加熱相比，熱泵技術(shù)是一種更加節(jié)能的制熱方式，直接電加熱的能效比一般只有0. 9，而熱泵技術(shù)的能效比可以達到3. 5至4，其節(jié)能效果十分明顯。目前雖然有一些小企業(yè)生產(chǎn)了太陽能與空氣源熱泵技術(shù)相結(jié)合的熱水器，但是這種熱水器只是將太陽能熱水器與熱泵進行簡單組合，熱泵僅僅在太陽能熱水器無法滿足直接制熱要求時進行補充制熱，低輻射情況下的太陽能沒有得到充分利用。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能集熱器與熱泵技術(shù)相結(jié)合的太陽能熱水器。為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是一種分離式太陽能熱泵熱水器，包括集熱器、儲水箱、熱交換器和蒸發(fā)器，集熱器、儲水箱、熱交換器和蒸發(fā)器通過三通閥、循環(huán)泵連接在一起，所述熱交換器分為第一熱交換器、第二熱交換器和第三熱交換器，第二熱交換器設(shè)置在儲水箱內(nèi)，水箱內(nèi)還設(shè)置有電加熱器，所述三通閥分為第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥、第四三通閥、第五三通閥和第六三通閥，循環(huán)泵分為第一循環(huán)泵和第二循環(huán)泵，其中(1)所述集熱器、第二三通閥、第二熱交換器、第三熱交換器、第三三通閥、第五三通閥和第一循環(huán)泵連接構(gòu)成水循環(huán)；(2)所述第六三通閥、蒸發(fā)器、熱泵壓縮機、第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán);第三三通閥、第二循環(huán)泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán)；(3)所述集熱器、第二三通閥、第一熱交換器、第四三通閥、第五三通閥和第一循環(huán)泵連接構(gòu)成水循環(huán)；第一熱交換器、第二熱交換器和第六三通閥通過熱泵壓縮機連接構(gòu)成水循環(huán)；第三三通閥、第二循環(huán)泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán)。[0014]當太陽輻射強度足夠大時，不需要開啟熱泵，直接利用太陽能即可滿足要求。當太陽輻射強度很小，以致水箱中的水溫很低時，開啟熱泵，使其以空氣為熱源進行工作。使熱泵以平板式集熱器中被太陽能加熱了的工作介質(zhì)熱源進行工作。當太陽能和熱泵都不能滿足熱水供應(yīng)要求時，啟動熱水蓄水箱中的電加熱器來輔助加熱。所述集熱器為平板式集熱器，其包括的三層結(jié)構(gòu)依次為中空玻璃層、吸熱材料層和底板，一方面利用平板式集熱器便于安裝，容易與建筑實現(xiàn)一體化的特點，另一方面也利用平板式集熱器對太陽的直接輻射和大氣反射、散射的能量都能進行吸收的優(yōu)點。當循環(huán)管路中的工作介質(zhì)的溫度還比較低時，為了防止工作介質(zhì)的溫度降低儲水箱中水的溫度，所述第二熱交換器并聯(lián)有溫度傳感器控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器的出水端連接有第一三通閥。本實用新型實現(xiàn)在充分利用太陽能的前提下，在太陽能欠缺的情況下，能夠有效保證熱水供應(yīng)的穩(wěn)定性與可靠性。采用的平板式集熱器不影響建筑的美觀，而且有利于太陽能的吸收。


[0021]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。[0022]圖I為本實用新型不意圖。[0023]圖2為本實用新型的平板式集熱器示意圖。[0024]圖3為本實用新型的平板式集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖4為本實用新型在太陽輻照充足時的工作模式示意圖。[0026]圖5為本實用新型在太陽輻射不足時的工作模式示意圖。[0027]圖6為本實用新型在太陽輻射介于充足與不足之間的工作模式示意圖。[0028]圖7為本實用新型在電加熱工作模式時示意圖。
具體實施方式
[0029]如圖I所示，分離式太陽能熱泵熱水器包括集熱器I、儲水箱5、熱交換器和蒸發(fā)器
6，集熱器I、儲水箱5、熱交換器和蒸發(fā)器6通過三通閥、循環(huán)泵連接在一起，所述熱交換器分為第一熱交換器31、第二熱交換器32和第三熱交換器33，第二熱交換器32設(shè)置在儲水箱5內(nèi)，儲水箱5內(nèi)還設(shè)置有電加熱器8，三通閥分為第一三通閥21、第二三通閥22、第三三通閥23、第四三通閥24、第五三通閥25和第六三通閥26，循環(huán)泵分為第一循環(huán)泵41和第二循環(huán)泵42。如圖2所示，所述集熱器I為平板式集熱器，其包括的三層結(jié)構(gòu)依次為中空玻璃層11、吸熱材料層12和底板13，一方面利用平板式集熱器便于安裝，容易與建筑實現(xiàn)一體化的特點，另一方面也利用平板式集熱器對太陽的直接輻射和大氣反射、散射的能量都能進行吸收的優(yōu)點。當循環(huán)管路中的工作介質(zhì)的溫度還比較低時，為了防止工作介質(zhì)的溫度降低儲水箱5中水的溫度，所述第二熱交換器32并聯(lián)有溫度傳感器9控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器32的出水端連接有第一三通閥21。晴天太陽輻照充足的情況下，由集熱器I作為熱源進行工作，此時第二三通閥22 和第三三通閥23、第四三通閥24和第五三通閥25在自動控制器的作用下將回路接成如圖 4所示的工作回路，在平板式集熱器內(nèi)加熱過的工作介質(zhì)在第一循環(huán)泵41的驅(qū)動下在回路中流動，并同儲水箱5中的第二熱交換器32將熱量傳遞給儲水箱5中的水。工作開始時，由于循環(huán)管路中的工作介質(zhì)的溫度還比較低，在第一三通閥21的作用下工作介質(zhì)從儲水箱5 外通過，這樣不會帶走儲水箱5中的熱量,當溫度傳感器9檢測到工作介質(zhì)的溫度高于特定數(shù)值后，第一三通閥21轉(zhuǎn)換方向，工作介質(zhì)從儲水箱5中的第二熱交換器32中流過，從而將熱量傳遞給儲水箱5中的水，將水加熱。當太陽輻射強度很小時，例如陰雨天氣或夜間，開啟熱泵，使其以空氣為熱源，蒸發(fā)器6進行工作；在第三三通閥23、第六三通閥26的控制下，將回路接成圖5所示的工作模式。熱泵回路通過第二熱交換器32將熱量傳遞給內(nèi)循環(huán)回路中的工作介質(zhì)，工作介質(zhì)第二循環(huán)泵42的作用下將熱量傳遞給儲水箱5中的水。第一三通閥21的作用同上。當太陽輻射強度介于兩者之間時，使熱泵以平板式集熱器中被太陽能加熱了的工作介質(zhì)熱源進行工作；在控制器的作用下，第二三通閥22、第四三通閥23、第五三通閥25和第三三通閥23將系統(tǒng)切換成如圖6所示的回路。被平板式集熱器加熱過的工作介質(zhì)在第一循環(huán)泵41的作用下形成外循環(huán)回路。然后，熱泵系統(tǒng)在熱泵控制閥的作用下以第一熱交換器31為熱源，通過熱泵壓縮機7將熱量傳遞給第二熱交換器32并形成高溫熱源。最后在第二循環(huán)泵的42作用下，內(nèi)循環(huán)回路將熱量傳遞給儲水箱5中的水。當太陽輻照不足而氣溫也過低，即當太陽能和熱泵都不能滿足熱水供應(yīng)要求時， 控制器使熱泵機組停機，直接采用儲水箱5中的電加熱器8進行加熱，其工作模式為普通的電熱水器。工作模式如圖7所示。上述實施例不以任何方式限制本實用新型，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種分離式太陽能熱泵熱水器，包括集熱器(1)、儲水箱(5)、熱交換器和蒸發(fā)器(6)，集熱器(1)、儲水箱(5)、熱交換器和蒸發(fā)器通過三通閥、循環(huán)泵連接在一起，其特征在于所述熱交換器分為第一熱交換器(31)、第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)，第二熱交換器(32)設(shè)置在儲水箱(5)內(nèi)，儲水箱(5)內(nèi)還設(shè)置有電加熱器(8)，所述三通閥分為第一三通閥(21)、第二三通閥(22)、第三三通閥(23)、第四三通閥(24)、第五三通閥(25) 和第六三通閥(26)，所述循環(huán)泵分為第一循環(huán)泵(41)和第二循環(huán)泵(42)，其中(1)所述集熱器(1)、第二三通閥(22)、第二熱交換器(32)、第三熱交換器(33)、第三三通閥(23)、第五三通閥(25)和第一循環(huán)泵(41)連接構(gòu)成水循環(huán)；(2)所述第六三通閥(26)、蒸發(fā)器(6)、熱泵壓縮機(7)、第三熱交換器(33)連接構(gòu)成水循環(huán)；第三三通閥(23)、第二循環(huán)泵(42)、第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)連接構(gòu)成水循環(huán)；(3)所述集熱器(1)、第二三通閥(22)、第一熱交換器(31)、第四三通閥(24)、第五三通閥(25)和第一循環(huán)泵(41)連接構(gòu)成水循環(huán)；第一熱交換器(31)、第二熱交換器(32)和第六三通閥(26)通過熱泵壓縮機(7)連接構(gòu)成水循環(huán)；第三三通閥(23)、第二循環(huán)泵(42)、 第二熱交換器(32)和第三熱交換器(33)連接構(gòu)成水循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式太陽能熱泵熱水器，其特征在于所述集熱器(1)為平板式集熱器，其包括的三層結(jié)構(gòu)依次為中空玻璃層(11)、吸熱材料層(12)和底板(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式太陽能熱泵熱水器，其特征在于所述第二熱交換器(32)并聯(lián)有溫度傳感器(9)控制的進水管，所述進水管、第二熱交換器(32)的出水端連接有第一三通閥(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種分離式太陽能熱泵熱水器，其中(1)集熱器、第二三通閥、第二熱交換器、第三熱交換器、第三三通閥、第五三通閥和第一循環(huán)泵連接構(gòu)成水循環(huán)；(2)第六三通閥、蒸發(fā)器、熱泵壓縮機、第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán)；第三三通閥、第二循環(huán)泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán)；(3)集熱器、第二三通閥、第一熱交換器、第四三通閥、第五三通閥和第一循環(huán)泵連接構(gòu)成水循環(huán)；第一熱交換器、第二熱交換器和第六三通閥通過熱泵壓縮機連接構(gòu)成水循環(huán)；第三三通閥、第二循環(huán)泵、第二熱交換器和第三熱交換器連接構(gòu)成水循環(huán)；本實用新型便于安裝，易與建筑實現(xiàn)一體化，其與熱泵技術(shù)相結(jié)合，保證熱水供應(yīng)穩(wěn)定性與可靠性。
文檔編號F24H4/04GK202350332SQ20112036234
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者吳永祥, 周自強 申請人:常熟理工學(xué)院