專利名稱：直膨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，尤其涉及一種直膨式太陽能熱泵熱水器，屬于能源類供熱技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的常規(guī)太陽能熱泵熱水器將太陽能集熱回路與熱泵回路進行串聯(lián)，通過循環(huán)泵或風(fēng)機驅(qū)動集熱回路中的循環(huán)介質(zhì)，使其在太陽能集熱器中能收集太陽輻射能，然后在蒸發(fā)器內(nèi)與制冷劑進行熱量交換。這種太陽能熱泵熱水器具有較高的集熱性能和熱泵供熱性能，節(jié)能效果顯著，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本及安裝費用較高，使其推廣應(yīng)用受到一定的限制。
為實現(xiàn)這樣的目的，本實用新型的技術(shù)方案中，將太陽能集熱器兼作熱泵的蒸發(fā)器，并采用分體式結(jié)構(gòu)，即太陽能集熱/蒸發(fā)器作為一個單獨部件作為室外裝置，壓縮機、冷凝水箱及其余系統(tǒng)部件則作為一個整體部件作為室內(nèi)裝置，室內(nèi)裝置與室外裝置之間采用制冷劑管路連接。整個熱水器裝置包括太陽能集熱/蒸發(fā)器、熱泵壓縮機、冷凝器、儲熱水箱、儲液器、干燥過濾器、熱力膨脹閥和控制器等。太陽能集熱/蒸發(fā)器出口與壓縮機的吸氣口相連，壓縮機的排氣口與冷凝器的進氣口連接，冷凝器的出液口與儲液器相連，然后分別經(jīng)干燥過濾器、熱力膨脹閥與集熱/蒸發(fā)器的進液口相連，形成制冷劑的閉合循環(huán)通道，冷凝器布置在儲熱水箱中，儲熱水箱的內(nèi)外筒體之間充填保溫材料，其頂部裝有氣壓平衡管。太陽輻射儀及兩個溫度傳感器連接控制器。
本實用新型的太陽能集熱/蒸發(fā)器采用無玻璃蓋板、無底部保溫、上表面噴涂光譜選擇性涂層的平板型太陽能集熱器。集熱板采用全鋁板熱壓吹脹工藝加工制造而成，具有重量輕、運輸及安裝方便、耐腐蝕等顯著優(yōu)點，且可采用緊貼外墻面的壁掛方式，因而可以有效地與建筑結(jié)合，適合于各種建筑的用戶。
本實用新型采用了分體式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實際情況掛裝在建筑物的南向外墻之上或傾斜布置在南向屋頂之上，壓縮機、冷凝水箱及其余系統(tǒng)部件則作為一個整體室內(nèi)裝置放置在室內(nèi)，室內(nèi)裝置與室外裝置之間采用制冷劑管路連接。這種結(jié)構(gòu)大大簡化了系統(tǒng)的安裝過程，降低了安裝費用，適合于各種建筑用戶，尤其適合于多層建筑住宅。
本實用新型將太陽能集熱器兼作熱泵的蒸發(fā)器，使得制冷劑的蒸發(fā)過程與太陽能的集熱過程在一個設(shè)備中同時進行，使得太陽能集熱器的工作溫度比較低，因此可利用周圍環(huán)境中的多種熱源，可以同時改善太陽能集熱器的集熱性能和熱泵的供熱性能，節(jié)能效果顯著、可全天候供熱、全年適用性好，結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜、安裝及操作方便，是一種新型的綠色環(huán)保型熱水器，具有良好的應(yīng)用前景。


及具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細描述。
附圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，本實用新型采用分體式結(jié)構(gòu)，包括太陽能集熱/蒸發(fā)器1、熱泵壓縮機2、冷凝器3、儲熱水箱4、貯液器5、干燥過濾器6、熱力膨脹閥7、控制器8等。太陽能集熱/蒸發(fā)器1作為室外裝置，壓縮機2、冷凝器3、儲熱水箱4等作為室內(nèi)裝置，各個部件之間采用制冷劑管路連接，管外包裹塑料保溫、防雨材料。
太陽能集熱/蒸發(fā)器1出口與壓縮機2的吸氣口相連，壓縮機2的排氣口與冷凝器3的進氣口連接，冷凝器3的出液口與儲液器5相連，然后分別經(jīng)干燥過濾器6、熱力膨脹閥7與集熱/蒸發(fā)器1的進液口相連，形成制冷劑的閉合循環(huán)通道，冷凝器3布置在儲熱水箱4中，太陽輻射儀10及兩個溫度傳感器9連接控制器8。
太陽能集熱/蒸發(fā)器1是吸收太陽輻射能的裝置，同時也是制冷劑吸收熱量而蒸發(fā)的裝置。壓縮機2是整個循環(huán)過程的“心臟”，起到輸送、壓縮制冷劑的作用。冷凝器3是熱量輸出裝置，放出的熱量用于生產(chǎn)熱水，制冷劑在其中放熱而凝結(jié)。儲熱水箱4是蓄熱并存放熱水的容器。貯液器5安裝在冷凝器3之后，是液體制冷劑的貯存罐，可使制冷劑的充灌量沒有嚴格的限制。干燥過濾器6安裝在熱力膨脹閥7之前，能夠防止水分、灰塵、金屬碎屑進入膨脹閥造成堵塞。熱力膨脹閥7可實現(xiàn)制冷劑液體的節(jié)流降壓和循環(huán)流量的調(diào)節(jié)，并保證壓縮機吸入的制冷劑蒸汽具有一定的過熱度，避免“液擊”現(xiàn)象的發(fā)生。熱力膨脹閥7的溫包設(shè)置在太陽能集熱/蒸發(fā)器1的出口管路上?？刂破?可根據(jù)不同工作條件，實現(xiàn)對壓縮機的自動啟/?？刂疲乖摕崴髂軌蚪?jīng)常在最佳狀態(tài)下運行。
制冷劑的循環(huán)工作過程如下經(jīng)熱力膨脹閥7節(jié)流降壓后的液體制冷劑流入太陽能集熱/蒸發(fā)器1中，獲取太陽能及空氣中熱量后得以蒸發(fā)，流出的制冷劑蒸汽被壓縮機2吸入并被壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸汽，然后流入布置在儲熱水箱4之中的冷凝器3，并將儲熱水箱4中的水加熱，冷凝后的液體制冷劑經(jīng)過貯液器5、干燥過濾器6，并被熱力膨脹閥7節(jié)流降壓以后又流回太陽能集熱/蒸發(fā)器1中重新吸熱、蒸發(fā)，由此完成一次循環(huán)。
太陽輻射儀和兩個溫度傳感器分別為控制器8的傳感器件，壓縮機電源開關(guān)則為控制器8的執(zhí)行器件。根據(jù)不同的天氣情況設(shè)定不同的特征溫度，由太陽輻射儀10和溫度傳感器9將采集的表征太陽輻射強度及大氣溫度的熱電勢信號輸入控制器8，并將其轉(zhuǎn)換為特征溫度，然后與設(shè)定值相比較，待二者相等時，壓縮機電源開關(guān)接通，從而實現(xiàn)了壓縮機的自動開啟；另外，當(dāng)儲熱水箱4中的另一個溫度傳感器9達到設(shè)定值時，壓縮機電源開關(guān)斷開，從而實現(xiàn)了壓縮機自動停止。
圖2為本實用新型冷凝器及儲熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，冷凝器3布置在儲熱水箱4中，并固定在水箱內(nèi)筒體12的底面上，冷凝器3的進出口接管14直接焊制在箱體的側(cè)面，儲熱水箱4的內(nèi)筒體12與外筒體11之間充填保溫材料13，儲熱水箱4的頂部裝有氣壓平衡管15。
儲熱水箱4的內(nèi)筒體12采用1.0～1.5mm的不銹鋼板焊制，外筒體11采用薄鋁板加工而成，兩筒體之間的保溫材料13采用聚乙烯發(fā)泡材料。水箱水位采用自動進水閥控制。
權(quán)利要求1.一種直膨式太陽能熱泵熱水器，其特征在于太陽能集熱/蒸發(fā)器(1)出口與壓縮機(2)的吸氣口相連，壓縮機(2)的排氣口與冷凝器(3)的進氣口連接，冷凝器(3)的出液口與儲液器(5)相連，然后分別經(jīng)干燥過濾器(6)、熱力膨脹閥(7)與集熱/蒸發(fā)器(1)的進液口相連，冷凝器(3)固定在儲熱水箱(4)的內(nèi)筒體(12)底面上，冷凝器(3)的進出口接管(14)焊制在箱體側(cè)面，儲熱水箱(4)的內(nèi)筒體(12)與外筒體(11)之間充填保溫材料(13)，儲熱水箱(4)的頂部裝有氣壓平衡管(15)，太陽輻射儀(10)及兩個溫度傳感器(9)連接控制器(8)。
2.如權(quán)利要求1所說的直膨式太陽能熱泵熱水器，其特征在于采用分體式結(jié)構(gòu)，太陽能集熱/蒸發(fā)器(1)作為室外裝置，壓縮機(2)、冷凝器(3)及儲熱水箱(4)等作為室內(nèi)裝置，室內(nèi)裝置與室外裝置之間采用制冷劑管路連接。
3.如權(quán)利要求1所說的直膨式太陽能熱泵熱水器，其特征在于太陽能集熱/蒸發(fā)器(1)采用無蓋板、無底部保溫、表面噴涂光譜選擇性材料的平板型集熱器。
專利摘要一種直膨式太陽能熱泵熱水器,采用分體式結(jié)構(gòu),太陽能集熱/蒸發(fā)器采用無蓋板、無底部保溫、表面噴涂光譜選擇性材料的平板型集熱器,并作為室外裝置,壓縮機、冷凝器等作為室內(nèi)裝置,室內(nèi)外裝置之間采用制冷劑管路連接。冷凝器安裝在儲熱水箱內(nèi),儲熱水箱的內(nèi)外筒體間充填保溫材料,頂部裝有氣壓平衡管。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等優(yōu)點,可全天候供熱、全年適用性好,適合于各種建筑的用戶,尤其適合于多層建筑住宅。
文檔編號F25B30/02GK2520486SQ0127645
公開日2002年11月13日 申請日期2001年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月30日
發(fā)明者王如竹, 曠玉輝, 吳靜怡, 許煜雄 申請人:上海交通大學(xué)