專利名稱：一種高效的太陽能熱泵熱水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將太陽能與空氣源熱泵有機(jī)結(jié)合，太陽能作為輔助熱源，同
時(shí)還可利用空氣作為熱泵系統(tǒng)熱源的高效熱水制取裝置。屬于太陽能利用、制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平、衛(wèi)生水平的不斷提高，在快速增長的建筑能耗中，生活熱水所占的比重不斷增加。目前生活熱水主要依靠各種熱水器制取，熱水器的種類主要有電熱水器、燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器等。從能源利用的科學(xué)性和合理性看，電熱水器將高品位的電能直接轉(zhuǎn)化為熱能制取熱水，存在著用能極大的不合理。燃?xì)鉄崴魍ㄟ^燃燒清潔的天然氣制取熱水，也存在效率不高的問題。太陽能熱水器以太陽能作為能源制取熱水，從能量梯級(jí)利用角度，相比電熱水器和燃?xì)鉄崴鞲吆侠硇?，同時(shí)太陽能作為一種清潔的可再生能源，太陽能的大量應(yīng)用對(duì)緩解目前所面臨的能源緊張問題具有重要意義，同時(shí)也是最有效途徑之一。 但是太陽能具有間歇性和稀薄性等特點(diǎn)，使得太陽能熱水器的使用受天氣變化的影響較大，造成太陽能熱水器使用的不穩(wěn)定?？諝庠礋岜镁哂惺褂渺`活、方便，可實(shí)現(xiàn)常年制熱、受天氣影響較小等優(yōu)點(diǎn)，如能將空氣源熱泵與太陽能有機(jī)結(jié)合，可解決太陽能的不穩(wěn)定性問題。目前，在太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)中，都是以太陽能僅作為空氣源熱泵的熱源，通過熱泵耗功將太陽能的品位進(jìn)一步提升，制取熱水，或者將太陽能利用與空氣源熱泵彼此獨(dú)立起來，熱泵僅作為太陽能不足時(shí)的一個(gè)補(bǔ)充，不能充分發(fā)揮太陽能與熱泵系統(tǒng)組合的優(yōu)勢，提高太陽能的利用效率和熱泵系統(tǒng)的性能。空氣源熱泵在冬季制熱水時(shí)存在除霜問題，而目前空氣源熱泵系統(tǒng)的除霜過程復(fù)雜，影響空氣源熱泵的制熱水性能、安全可靠性和壽命。 因此，如何將太陽能與空氣源熱泵有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)太陽能的高效利用和熱泵系統(tǒng)的高性能，較好的解決系統(tǒng)冬季制取熱水時(shí)的除霜問題，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是將太陽能與空氣源熱泵有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)太陽
能的高效利用和熱泵系統(tǒng)的高性能，解決系統(tǒng)冬季制取熱水時(shí)的除霜問題，開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置。 技術(shù)方案本實(shí)用新型一種高效的太陽能熱泵熱水裝置包括制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路三部分。制冷循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、第一換熱器、儲(chǔ)液器、過濾器、第一電子膨脹閥、翅片管式換熱器、第二電子膨脹閥、第二換熱器、單向閥、熱氣電磁閥、除霜電子膨脹閥及其相關(guān)連接管道。壓縮機(jī)輸出端出來后分兩路，一路接第一換熱器第一輸入端2a，另外一路通過熱氣電磁閥、除霜電子膨脹閥接翅片管式換熱器輸入端，第一換熱器第一輸出端2b經(jīng)過儲(chǔ)液器、過濾器后分成兩路，一路通過第一電子膨脹閥 接翅片管式換熱器輸入端，翅片管式換熱器輸出端通過單向閥接壓縮機(jī)輸入端，另外一路 通過第二電子膨脹閥接第二換熱器第一輸入端8a，第二換熱器第一輸出端8b也接壓縮機(jī) 輸入端。 太陽能輔助熱源回路包括太陽能集熱器、第二換熱器、第二水泵、第五電磁閥、第 六電磁閥及其相關(guān)連接管路。第二換熱器第二輸出端8d接第二水泵輸入端，第二水泵輸出 端通過第六電磁閥接太陽能集熱器輸入端，太陽能集熱器輸出端通過第五電磁閥接第二換 熱器第二輸入端8c ;太陽能直接制熱水回路包括熱水儲(chǔ)存器、第一水泵、第一換熱器、太陽 能集熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥及其相關(guān)連接管路。熱水儲(chǔ) 存器輸出端接第一水泵輸入端，第一水泵輸出端出來分兩路， 一路接第一換熱器第二輸入 端2c，另外一路經(jīng)過第一電磁閥后與第一換熱器第二輸出端2d合并，合并后又分兩路，一 路通過第二電磁閥接熱水儲(chǔ)存器的輸入端，另外一路通過第三電磁閥接太陽能集熱器輸入 端，太陽能集熱器輸出端經(jīng)過第四電磁閥也接熱水儲(chǔ)存器輸入端。 在第二換熱器第一輸出端8b裝有第一溫度傳感器、第一壓力傳感器。在翅片管式 換熱器輸出端裝有第二溫度傳感器，第二壓力傳感器。在翅片管式換熱器輸出端附近的翅 片上裝有第三溫度傳感器，感受翅片表面溫度。 本實(shí)用新型基于太陽能輔助空氣源的新型熱泵熱水裝置包括三個(gè)循環(huán)回路制冷 循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路。本發(fā)明的具體方法是 當(dāng)沒有太陽時(shí)，制冷循環(huán)回路、太陽能直接制熱水回路工作，太陽能輔助熱源回路 不工作。制冷循環(huán)回路中，制冷劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一換熱器，制冷劑在其 中冷凝放出熱量，使水溫度升高，制冷劑從第一換熱器出來后依次經(jīng)過儲(chǔ)液器、過濾器后， 被第一電子膨脹閥節(jié)流降壓后(此時(shí)第二電子膨脹閥完全關(guān)閉)進(jìn)入翅片管式換熱器，制 冷劑在其中吸熱、蒸發(fā)，完全蒸發(fā)后，從翅片管式換熱器出來經(jīng)過單向閥被壓縮機(jī)吸入，再 次壓縮，如此循環(huán)。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器輸出端流出后經(jīng)過第一水 泵加壓，進(jìn)入第一換熱器中，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器中出來 后經(jīng)過第二電磁閥再次回到熱水儲(chǔ)存器，如此循環(huán)，使熱水儲(chǔ)存器中的熱水溫度不斷升高， 直到設(shè)定溫度的上限，整個(gè)裝置將停止工作。太陽能輔助熱源回路中，第五電磁閥、第六電 磁閥都關(guān)閉，第二水泵不工作。 當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度較小時(shí)(即太陽輻射有用熱量小于或等于熱水儲(chǔ)存器中熱水在 太陽能集熱器中的散熱損失，太陽輻射有用熱量指熱水在太陽能集熱器中所能吸收的熱 量。因熱水儲(chǔ)存器熱水溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱水在太陽能集熱器中存在散熱損失)，制 冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路都工作。制冷循環(huán)回路中，制冷 劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一換熱器，制冷劑在其中放出熱量冷凝，使熱水溫度升 高，然后制冷劑依次經(jīng)過儲(chǔ)液器、過濾器后，分成兩路， 一路經(jīng)過第一電子膨脹閥進(jìn)入翅片 管式換熱器，制冷劑在其中蒸發(fā)，吸熱，完全蒸發(fā)后經(jīng)過單向閥被壓縮機(jī)吸入，另外一路制 冷劑被第二電子膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入第二換熱器，制冷劑在其中與太陽能輔助熱源回路中的 水進(jìn)行換熱蒸發(fā)，吸收水中的熱量、完全蒸發(fā)后從第二換熱器中出來與另外一路的制冷劑 混合后被壓縮機(jī)吸入再次壓縮，如此循環(huán)。太陽能輔助熱源回路中，水從太陽能集熱器中 吸收太陽能，溫度升高后經(jīng)過第五電磁閥進(jìn)入第二換熱器，水在其中與制冷劑換熱，放出熱
4量，溫度降低，水從第二換熱器出來后經(jīng)過第二水泵、第六電磁閥進(jìn)入太陽能集熱器，再次 吸收熱量，如此循環(huán)。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器輸出端流出后經(jīng)過第一 水泵加壓，進(jìn)入第一換熱器中，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器中出 來后經(jīng)過第二電磁閥再次回到熱水儲(chǔ)存器，如此循環(huán)。 當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度較大時(shí)(即太陽輻射有用熱量大于熱水儲(chǔ)存器中熱水在太陽能 集熱器中的散熱損失)，制冷循環(huán)回路、太陽能直接制熱水回路工作，太陽能輔助熱源回路 不工作。制冷循環(huán)回路中，制冷劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一換熱器，制冷劑在其 中冷凝放出熱量，使水溫度升高，制冷劑從第一換熱器出來后依次經(jīng)過儲(chǔ)液器、過濾器后， 被第一電子膨脹閥節(jié)流降壓(此時(shí)第二電子膨脹閥完全關(guān)閉)進(jìn)入翅片管式換熱器，制冷 劑在其中吸熱、蒸發(fā)，完全蒸發(fā)后，從翅片管式換熱器出來經(jīng)過單向閥被壓縮機(jī)吸入，再次 壓縮，如此循環(huán)。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器輸出端流出后經(jīng)過第一水泵 加壓，進(jìn)入第一換熱器中，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器中出來后 經(jīng)過第三電磁閥進(jìn)入太陽能集熱器，熱水吸收太陽能，溫度進(jìn)一步升高后，從太陽能集熱器 輸出端流出，經(jīng)過第四電磁閥后進(jìn)入熱水儲(chǔ)存器，如此循環(huán)。太陽能輔助熱源回路中，第五 電磁閥、第六電磁閥都關(guān)閉，第二水泵不工作。 當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)(太陽能集熱器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠單獨(dú)將熱水儲(chǔ)存 器中熱水加熱到設(shè)定溫度時(shí))，制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路都不工作，太陽能直接 制熱水回路工作。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器輸出端流出后經(jīng)過第一水 泵加壓，通過第一電磁閥、第三電磁閥后進(jìn)入太陽能集熱器，熱水吸收太陽能，溫度進(jìn)一步 升高后，從太陽能集熱器輸出端流出，經(jīng)過第四電磁閥后進(jìn)入熱水儲(chǔ)存器，如此循環(huán)，使熱 水儲(chǔ)存器中的熱水溫度不斷升高至設(shè)定值。 當(dāng)冬季空氣源熱泵在較低環(huán)境溫度運(yùn)行出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象時(shí)，空氣源熱泵運(yùn)行一定時(shí) 間后需要進(jìn)行除霜。當(dāng)熱泵進(jìn)行除霜時(shí)，制冷循環(huán)回路中，第一電子膨脹閥、第二電子膨脹 閥都完全關(guān)閉，制冷劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后變成高溫高壓的過熱蒸氣排出，高溫高壓的過 熱蒸氣經(jīng)過熱氣電磁閥和被除霜電子膨脹閥節(jié)流后，變成低壓高溫的過熱蒸氣進(jìn)入翅片管 式換熱器，制冷劑在翅片管式換熱器中通過管壁和翅片與翅片上霜層進(jìn)行換熱，放出熱量， 融化霜層，自身溫度降低，制冷劑從翅片管式換熱器出來后經(jīng)過單向閥后被壓縮機(jī)吸入、壓 縮再次循環(huán)。直到翅片管式換熱器的翅片表面霜層全部除掉(當(dāng)?shù)谌郎囟葌鞲衅鞲惺艹崞?溫度高于某一溫度時(shí)，如l(TC，認(rèn)為翅片表面霜層已除盡)，然后空氣源熱泵關(guān)閉熱氣電磁 閥、除霜電子膨脹閥結(jié)束除霜，打開第一電子膨脹閥或第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥， 切換回正常制熱水運(yùn)行。 第一溫度傳感器、第一壓力傳感器感受第二換熱器出口制冷劑的溫度和壓力，將 其轉(zhuǎn)化為制冷劑過熱度后作為第二電子膨脹閥進(jìn)行流量控制的參數(shù)，從而保證第二換熱器 出口過熱度恒定。第二溫度傳感器、第二壓力傳感器感受翅片管式換熱器出口的制冷劑溫 度和壓力，通過將其轉(zhuǎn)化為制冷劑過熱度后作為第一電子膨脹閥進(jìn)行流量控制的參數(shù)，從 而保證翅片管式換熱器出口過熱度恒定。 本實(shí)用新型一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，當(dāng)太陽能輻射強(qiáng)度較小，太陽能輔 助熱源回路工作時(shí)，翅片管式換熱器和第二換熱器同時(shí)工作，因?yàn)樘柲艿拇嬖?，流入第?換熱器中水的溫度也升高，使得第二換熱器中制冷劑的蒸發(fā)溫度得到提高，因?yàn)閱蜗蜷y的存在，使得翅片管式換熱器中制冷劑的蒸發(fā)溫度也隨之提高，從而使系統(tǒng)的效率得到提高。 本裝置冬季運(yùn)行時(shí)，除霜循環(huán)運(yùn)行的關(guān)鍵是，通過調(diào)節(jié)除霜電子膨脹閥調(diào)節(jié)進(jìn)入 翅片管式換熱器的制冷劑流量，即調(diào)節(jié)翅片管式換熱器中的制冷劑壓力低于正常運(yùn)行時(shí)的 壓力，使得制冷劑在翅片管式換熱器中只降溫冷卻而不出現(xiàn)冷凝，從而保證整個(gè)除霜循環(huán) 中可靠運(yùn)行。 有益效果本實(shí)用新型涉及一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，可實(shí)現(xiàn)太陽能與空 氣源熱泵的聯(lián)合，不論太陽能輻射強(qiáng)度的高低都可高效、方便的利用太陽能制取熱水。同時(shí) 采取了一種新型除霜方式，簡化了空氣源熱泵熱水裝置除霜的過程，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性 高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型一種高效的太陽能熱泵熱水裝置示意圖。 圖1中有壓縮機(jī)l ;第一換熱器2 ;第一換熱器第一輸入端2a ;第一換熱器第一輸 出端2b ;第一換熱器第二輸入端2C ;第一換熱器第二輸出端2d ;儲(chǔ)液器3 ;過濾器4 ;第一 電子膨脹閥5 ;翅片管式換熱器6 ;第二電子膨脹閥7 ;第二換熱器8 ;第二換熱器第一輸入 端8a ;第二換熱器第一輸出端8b ;第二換熱器第二輸入端8c ;第二換熱器第二輸出端8d ; 單向閥9 ;熱氣電磁閥10 ;除霜電子膨脹閥11 ;熱水儲(chǔ)存器12 ;第一水泵13 ;第一電磁閥 14 ;第二電磁閥15 ;第三電磁閥16 ;第四電磁閥17 ;第五電磁閥18 ;太陽能集熱器19 ;第六 電磁閥20 ;第二水泵21 ;第一溫度傳感器22 ;第一壓力傳感器23 ;第二溫度傳感器24 ;第
二壓力傳感器25 ;第三溫度傳感器26。
具體實(shí)施方式結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明一種高效的太陽能熱
泵熱水裝置包括制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路。具體的連
接方法是壓縮機(jī)1輸出端出來后分兩路， 一路接第一換熱器第一輸入端2a，另外一路通過 熱氣電磁閥10、除霜電子膨脹閥ll接翅片管式換熱器6輸入端，第一換熱器第一輸出端2b 經(jīng)過儲(chǔ)液器3、過濾器4后分成兩路， 一路通過第一電子膨脹閥5接翅片管式換熱器6輸入 端，翅片管式換熱器6輸出端通過單向閥9接壓縮機(jī)1輸入端，另外一路通過第二電子膨脹 閥7接第二換熱器第一輸入端8a，第二換熱器第一輸出端8b也接壓縮機(jī)1輸入端。第二換 熱器第二輸出端8d接第二水泵21輸入端，第二水泵21輸出端通過第六電磁閥20接太陽 能集熱器19輸入端，太陽能集熱器19輸出端通過第五電磁閥18接第二換熱器第二輸入端 8c。熱水儲(chǔ)存器12輸出端接第一水泵13輸入端，第一水泵13輸出端出來分兩路，一路接 第一換熱器第二輸入端2c，另外一路經(jīng)過第一電磁閥14后與第一換熱器第二輸出端2d合 并，合并后又分兩路，一路通過第二電磁閥15接熱水儲(chǔ)存器12的輸入端，另外一路通過第 三電磁閥16接太陽能集熱器19輸入端，太陽能集熱器19輸出端經(jīng)過第四電磁閥17也接 熱水儲(chǔ)存器12輸入端。 在第二換熱器第一輸出端8b裝有第一溫度傳感器22、第一壓力傳感器23。在翅 片管式換熱器6輸出端裝有第二溫度傳感器24，第二壓力傳感器25。在翅片管式換熱器6 輸出端附近的翅片上裝有第三溫度傳感器26 ，感受翅片表面溫度。[0023] 熱水系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)沒有太陽時(shí)，制冷循環(huán)回路、太陽能直接制熱水回路工作，太陽 能輔助熱源回路不工作。制冷循環(huán)回路中，制冷劑被壓縮機(jī)1吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一換 熱器2 (此時(shí)熱氣電磁閥10關(guān)閉)，制冷劑在其中冷凝放出熱量，使水溫度升高，制冷劑從 第一換熱器2出來后依次經(jīng)過儲(chǔ)液器3、過濾器4后，被第一電子膨脹閥5節(jié)流降壓后(此 時(shí)第二電子膨脹閥7關(guān)閉)進(jìn)入翅片管式換熱器6，制冷劑在其中吸熱、蒸發(fā)，完全蒸發(fā)后， 從翅片管式換熱器6出來經(jīng)過單向閥9被壓縮機(jī)1吸入，再次壓縮，如此循環(huán)。太陽能直接 制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器12輸出端流出后經(jīng)過第一水泵13加壓，進(jìn)入第一換熱器 2中(此時(shí)第一電磁閥14關(guān)閉)，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器2 中出來后經(jīng)過第二電磁閥15再次回到熱水儲(chǔ)存器(此時(shí)第三電磁閥16、第四電磁閥17關(guān) 閉)，如此循環(huán)，使熱水儲(chǔ)存器12中的熱水溫度不斷升高，直到設(shè)定溫度的上限，整個(gè)裝置 將停止工作。太陽能輔助熱源回路中，第五電磁閥18、第六電磁閥20都關(guān)閉，第二水泵21 不工作。 熱水系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度較小時(shí)(即太陽輻射有用熱量小于或等于熱水儲(chǔ) 存器12中熱水在太陽能集熱器19中的散熱損失，太陽輻射有用熱量指熱水在太陽能集熱 器19中所能吸收的熱量，因熱水儲(chǔ)存器12熱水溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱水在太陽能集熱 器19中存在散熱損失)，制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路都工 作。制冷循環(huán)回路中，制冷劑被壓縮機(jī)l吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一換熱器2(此時(shí)熱氣電 磁閥10關(guān)閉)，制冷劑在其中放出熱量冷凝，使熱水溫度升高，然后制冷劑依次經(jīng)過儲(chǔ)液器 3 、過濾器4后，分成兩路， 一路經(jīng)過第一 電子膨脹閥5進(jìn)入翅片管式換熱器6 ，制冷劑在其中 蒸發(fā)，吸熱，完全蒸發(fā)后經(jīng)過單向閥9被壓縮機(jī)1吸入，另外一路制冷劑被第二電子膨脹閥7 節(jié)流后進(jìn)入第二換熱器8，制冷劑在其中與太陽能輔助熱源回路中的水進(jìn)行換熱蒸發(fā)，吸收 水中的熱量、完全蒸發(fā)后從第二換熱器8中出來與另外一路的制冷劑混合后被壓縮機(jī)1吸 入再次壓縮，如此循環(huán)。太陽能輔助熱源回路中，水從太陽能集熱器19中吸收太陽能，溫度 升高后經(jīng)過第五電磁閥18進(jìn)入第二換熱器8(此時(shí)第四電磁閥17關(guān)閉)，水在其中與制冷 劑換熱，放出熱量，溫度降低，水從第二換熱器8出來后經(jīng)過第二水泵21、第六電磁閥20進(jìn) 入太陽能集熱器19(此時(shí)第三電磁閥16關(guān)閉)，再次吸收熱量，如此循環(huán)。太陽能直接制 熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器12輸出端流出后經(jīng)過第一水泵13加壓，進(jìn)入第一換熱器2 中(此時(shí)第一電磁閥14關(guān)閉)，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器2中 出來后經(jīng)過第二電磁閥15再次回到熱水儲(chǔ)存器12(此時(shí)第三電磁閥16、第四電磁閥17關(guān) 閉)，如此循環(huán)。 熱水系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度較大時(shí)(即太陽輻射有用熱量大于熱水儲(chǔ)存器12 中熱水在太陽能集熱器19中的散熱損失)，制冷循環(huán)回路、太陽能直接制熱水回路工作，太 陽能輔助熱源回路不工作。制冷循環(huán)回路中，制冷劑被壓縮機(jī)1吸入壓縮后排出，進(jìn)入第一 換熱器2，制冷劑在其中冷凝放出熱量，使水溫度升高，制冷劑從第一換熱器2出來后依次 經(jīng)過儲(chǔ)液器3、過濾器4后，被第一電子膨脹閥5節(jié)流降壓(此時(shí)第二電子膨脹閥7關(guān)閉) 進(jìn)入翅片管式換熱器6，制冷劑在其中吸熱、蒸發(fā)，完全蒸發(fā)后，從翅片管式換熱器6出來經(jīng) 過單向閥9被壓縮機(jī)1吸入，再次壓縮，如此循環(huán)。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水 儲(chǔ)存器12輸出端流出后經(jīng)過第一水泵13加壓，進(jìn)入第一換熱器2中(此時(shí)第一電磁閥14 關(guān)閉)，與制冷劑換熱，吸收熱量，溫度升高，然后從第一換熱器2中出來后經(jīng)過第三電磁閥16進(jìn)入太陽能集熱器19 (此時(shí)第二電磁閥15關(guān)閉)，熱水吸收太陽能，溫度進(jìn)一步升高后， 從太陽能集熱器19輸出端流出，經(jīng)過第四電磁閥17后進(jìn)入熱水儲(chǔ)存器12，如此循環(huán)。太陽 能輔助 源回路中，第五電磁閥18、第六電磁閥20都關(guān)閉，第二水泵21不工作。 熱水系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)(太陽能集熱器19在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠 單獨(dú)將熱水儲(chǔ)存器12中熱水加熱到設(shè)定溫度時(shí))，制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路都 不工作，太陽能直接制熱水回路工作。太陽能直接制熱水回路中，熱水從熱水儲(chǔ)存器12輸 出端流出后經(jīng)過第一水泵13加壓，通過第一電磁閥14、第三電磁閥16后進(jìn)入太陽能集熱 器19(此時(shí)第二電磁閥15關(guān)閉)，熱水吸收太陽能，溫度進(jìn)一步升高后，從太陽能集熱器19 輸出端流出，經(jīng)過第四電磁閥17后進(jìn)入熱水儲(chǔ)存器12(此時(shí)第五電磁閥18、第六電磁閥20 都關(guān)閉)，如此循環(huán)，使熱水儲(chǔ)存器12中的熱水溫度不斷升高至設(shè)定值。 熱水系統(tǒng)冬季運(yùn)行，需要進(jìn)行除霜時(shí)，制冷循環(huán)回路中，第一電子膨脹閥5、第二電 子膨脹閥7都完全關(guān)閉，制冷劑被壓縮機(jī)1吸入壓縮后變成高溫高壓的過熱蒸氣排出，高 溫高壓的過熱蒸氣經(jīng)過熱氣電磁閥IO和被除霜電子膨脹閥11節(jié)流后，變成低壓高溫的過 熱蒸氣進(jìn)入翅片管式換熱器6，制冷劑在翅片管式換熱器6中通過管壁和翅片與翅片上霜 層進(jìn)行換熱，放出熱量，融化霜層，自身溫度降低，制冷劑從翅片管式換熱器6出來后經(jīng)過 單向閥9被壓縮機(jī)1吸入、壓縮再次循環(huán)。直到翅片管式換熱器6的翅片表面霜層全部除 掉(當(dāng)?shù)谌郎囟葌鞲衅?6感受翅片溫度高于某一溫度時(shí)，如l(TC，認(rèn)為翅片表面霜層已除 盡)，然后空氣源熱泵關(guān)閉熱氣電磁閥10、除霜電子膨脹閥11結(jié)束除霜，打開第一電子膨脹 閥5或第一電子膨脹閥5、第二電子膨脹閥7，切換回正常制熱水運(yùn)行。
權(quán)利要求一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，其特征在于該裝置包括制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路；制冷循環(huán)回路包括壓縮機(jī)(1)、第一換熱器(2)、儲(chǔ)液器(3)、過濾器(4)、第一電子膨脹閥(5)、翅片管式換熱器(6)、第二電子膨脹閥(7)、第二換熱器(8)、單向閥(9)、熱氣電磁閥(10)、除霜電子膨脹閥(11)及其相關(guān)連接管道；壓縮機(jī)(1)輸出端出來后分兩路，一路接第一換熱器第一輸入端(2a)，另外一路通過熱氣電磁閥(10)、除霜電子膨脹閥(11)接翅片管式換熱器(6)輸入端；第一換熱器第一輸出端(2b)經(jīng)過儲(chǔ)液器(3)、過濾器(4)后分成兩路，一路通過第一電子膨脹閥(5)接翅片管式換熱器(6)輸入端，翅片管式換熱器(6)輸出端通過單向閥(9)接壓縮機(jī)(1)輸入端，另外一路通過第二電子膨脹閥(7)接第二換熱器第一輸入端(8a)，第二換熱器第一輸出端(8b)也接壓縮機(jī)(1)輸入端；太陽能輔助熱源回路包括太陽能集熱器(19)、第二換熱器(2)、第二水泵(21)、第五電磁閥(18)、第六電磁閥(20)及其相關(guān)連接管路，第二換熱器第二輸出端(8d)接第二水泵(21)輸入端，第二水泵(21)輸出端通過第六電磁閥(20)接太陽能集熱器(19)輸入端，太陽能集熱器(19)輸出端通過第五電磁閥(18)接第二換熱器第二輸入端(8c)；太陽能直接制熱水回路包括熱水儲(chǔ)存器(12)、第一水泵(13)、第一換熱器(2)、太陽能集熱器(19)、第一電磁閥(14)、第二電磁閥(15)、第三電磁閥(16)、第四電磁閥(17)及其相關(guān)連接管路；熱水儲(chǔ)存器(12)輸出端接第一水泵(13)輸入端，第一水泵(13)輸出端出來分兩路，一路接第一換熱器第二輸入端(2c)，另外一路經(jīng)過第一電磁閥(14)后與第一換熱器第二輸出端(2d)合并，合并后又分兩路，一路通過第二電磁閥(15)接熱水儲(chǔ)存器(12)的輸入端，另外一路通過第三電磁閥(16)接太陽能集熱器(19)輸入端，太陽能集熱器(19)輸出端經(jīng)過第四電磁閥(17)也接熱水儲(chǔ)存器(12)輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，其特征在于空氣源熱泵系統(tǒng)的第一換熱器(2)與太陽能集熱器(19)可實(shí)行串聯(lián)連接，第一換熱器(2)在前，太陽能集熱器(19)在后。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，其特征在于在第二換熱器第一輸出端(8b)裝有第一溫度傳感器(22)、第一壓力傳感器(23)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，其特征在于在翅片管式換熱器(6)輸出端裝有第二溫度傳感器(24)，第二壓力傳感器(25)，在翅片管式換熱器輸出端附近的翅片上裝有第三溫度傳感器(26)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置，其特征在于壓縮機(jī)(1)為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
專利摘要一種高效的太陽能熱泵熱水裝置包括制冷循環(huán)回路、太陽能輔助熱源回路、太陽能直接制熱水回路；將太陽能與空氣源熱泵有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)太陽能的高效利用和熱泵系統(tǒng)的高性能，解決系統(tǒng)冬季制取熱水時(shí)的除霜問題，開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠的一種高效的太陽能熱泵熱水裝置。不論太陽能輻射強(qiáng)度的高低都可高效、方便的利用太陽能制取熱水。同時(shí)采取了一種新型除霜方式，簡化了空氣源熱泵熱水裝置除霜的過程，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/00GK201497186SQ20092023110
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者張小松, 朱霞, 杜塏, 梁彩華 申請(qǐng)人:東南大學(xué)