[发明专利]基于太阳能辅助空气源的热泵热水装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将太阳能与空气源热泵有机结合，太阳能作为辅助热源，同时还可利用空气作为热泵系统热源的高效热水制取装置。属于太阳能利用、制冷空调系统设计和制造的技术领域。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平、卫生水平的不断提高，在快速增长的建筑能耗中，生活热水所占的比重不断增加。目前生活热水主要依靠各种热水器制取，热水器的种类主要有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器等。从能源利用的科学性和合理性看，电热水器将高品位的电能直接转化为热能制取热水，存在着用能极大的不合理。燃气热水器通过燃烧清洁的天然气制取热水，也存在效率不高的问题。太阳能热水器以太阳能作为能源制取热水，从能量梯级利用角度，相比电热水器和燃气热水器更具合理性，同时太阳能作为一种清洁的可再生能源，太阳能的大量应用对缓解目前所面临的能源紧张问题具有重要意义，同时也是最有效途径之一。

但是太阳能具有间歇性和稀薄性等特点，使得太阳能热水器的使用受天气变化的影响较大，造成太阳能热水器使用的不稳定。空气源热泵具有使用灵活、方便，可实现常年制热、受天气影响较小等优点，如能将空气源热泵与太阳能有机结合，可解决太阳能的不稳定性问题。目前，在太阳能辅助空气源热泵热水系统中，都是以太阳能仅作为空气源热泵的热源，通过热泵耗功将太阳能的品位进一步提升，制取热水，或者将太阳能利用与空气源热泵彼此独立起来，热泵仅作为太阳能不足时的一个补充，不能充分发挥太阳能与热泵系统组合的优势，提高太阳能的利用效率和热泵系统的性能。空气源热泵在冬季制热水时存在除霜问题，而目前空气源热泵系统的除霜过程复杂，影响空气源热泵的制热水性能、安全可靠性和寿命。

因此，如何将太阳能与空气源热泵有机结合起来，实现太阳能的高效利用和热泵系统的高性能，较好的解决系统冬季制取热水时的除霜问题，成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是将太阳能与空气源热泵有机结合起来，实现太阳能的高效利用和热泵系统的高性能，解决系统冬季制取热水时的除霜问题，开发出一种结构简单，可靠的基于太阳能辅助空气源的热泵热水装置。

技术方案：本发明基于太阳能辅助空气源的热泵热水装置包括制冷循环回路、太阳能辅助热源回路、太阳能直接制热水回路三部分。制冷循环回路包括压缩机、第一换热器、储液器、过滤器、第一电子膨胀阀、翅片管式换热器、第二电子膨胀阀、第二换热器、单向阀、热气电磁阀、除霜电子膨胀阀及其相关连接管道。压缩机输出端出来后分两路，一路接第一换热器第一输入端2a，另外一路通过热气电磁阀、除霜电子膨胀阀接翅片管式换热器输入端，第一换热器第一输出端2b经过储液器、过滤器后分成两路，一路通过第一电子膨胀阀接翅片管式换热器输入端，翅片管式换热器输出端通过单向阀接压缩机输入端，另外一路通过第二电子膨胀阀接第二换热器第一输入端8a，第二换热器第一输出端8b也接压缩机输入端。

太阳能辅助热源回路包括太阳能集热器、第二换热器、第二水泵、第五电磁阀、第六电磁阀及其相关连接管路。第二换热器第二输出端8d接第二水泵输入端，第二水泵输出端通过第六电磁阀接太阳能集热器输入端，太阳能集热器输出端通过第五电磁阀接第二换热器第二输入端8c；太阳能直接制热水回路包括热水储存器、第一水泵、第一换热器、太阳能集热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀及其相关连接管路。热水储存器输出端接第一水泵输入端，第一水泵输出端出来分两路，一路接第一换热器第二输入端2c，另外一路经过第一电磁阀后与第一换热器第二输出端2d合并，合并后又分两路，一路通过第二电磁阀接热水储存器的输入端，另外一路通过第三电磁阀接太阳能集热器输入端，太阳能集热器输出端经过第四电磁阀也接热水储存器输入端。

在第二换热器第一输出端8b装有第一温度传感器、第一压力传感器。在翅片管式换热器输出端装有第二温度传感器，第二压力传感器。在翅片管式换热器输出端附近的翅片上装有第三温度传感器，感受翅片表面温度。

本发明基于太阳能辅助空气源的新型热泵热水装置包括三个循环回路：制冷循环回路、太阳能辅助热源回路、太阳能直接制热水回路。本发明的具体方法是：