專利名稱：一種帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，特別是指一種在貯水箱中尤其是在臥式貯水箱的底部設置大面積熱交換器的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器。
背景技術：
隨著能源費用的日益上漲及環(huán)保意識的增加，利用天然無污染能源成為發(fā)展的主流，因此太陽能熱水器逐漸走進了千家萬戶。目前市售的太陽能熱水器多以臥式貯水箱為主，該結構一體性好，結構簡單大方，受熱面積大，但傳統(tǒng)太陽能熱水器的缺陷，如受日照時間長短、天氣及氣候影響嚴重等問題依然存在。于是出現(xiàn)了大量的帶電輔助加熱的太陽能熱水器的設計方案，如中國ZL022223156號專利《太陽能熱水器全自動電能輔助加熱裝置》、ZL02219732號專利《太陽能—電輔熱高效水暖裝置》、ZL01257388號專利《太陽能輔助加熱的電熱水裝置》等公開的設計方案，均是采用在貯水箱中加裝電熱元件即電熱棒的方式，由于電熱棒較短，所以在臥式貯水箱中必須分段安裝，否則需要的加熱時間太長，能耗大，水箱中的水溫難以均勻造成沒有實用性，而分段安裝卻無法解決能耗問題。中國ZL02278885號專利《一種利用熱—電能運行的熱泵式空調(diào)器》公開了一種利用太陽能和燃氣熱能等運行的空調(diào)器，由熱水器、熱水箱、循環(huán)水泵等及連接管道構成加熱回路，由貯液罐、加壓泵、渦輪機噴射器等及連接管道構成透平回路，由噴射器、換熱器、貯液罐、膨脹閥、壓縮機等及連接管道構成制冷回路，由噴射器、換熱器、貯液罐、膨脹閥、壓縮機、噴射器等及連接管道構成制熱回路，由電動機、齒輪箱構成輔助動力；其利用熱能加熱低沸點工質(zhì)，制造高壓蒸氣，通過徑向透平作功的正卡諾循環(huán)和壓縮制冷劑蒸氣制冷的逆卡諾循環(huán)的熱泵式空調(diào)器。該空調(diào)器專利雖明顯與太陽能熱水器無關，但能否在實踐中將上述太陽能熱水器中的輔助加熱裝置由具有在散熱面積的熱泵替代呢？實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的問題是提供一種將空調(diào)器中的熱泵應用于太陽能熱水器的設計方案。
根據(jù)上述問題設計了一種帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，包括側視呈略微變形的直角三角形的架體，在該三角形的斜邊上設置有太陽能集熱器、頂點上設置有臥式貯水箱，貯水箱內(nèi)設置有輔助加熱裝置和水位控制裝置，輔助加熱裝置和水位控制裝置與控制器電聯(lián)接，控制器還與進水管上的電磁閥電聯(lián)接，所述的輔助加熱裝置是熱泵，該熱泵的散熱器均勻地鋪設在貯水箱的下半部。
所述的鋪設在貯水箱下半部的散熱器是薄壁金屬管，金屬管內(nèi)充有低沸點混合工質(zhì)，金屬管的進出端均與熱泵連接。金屬管與熱泵連接后形成一個完整的連通循環(huán)管，金屬管在熱泵中的部分為蒸發(fā)吸熱段、在貯水箱中的部分為冷凝放熱段。
在電控制方面，與熱泵電聯(lián)接的控制器包括中央控制、溫度控制、電路控制和水位控制電路。其中，與控制器聯(lián)接的溫度探頭安裝在貯水箱內(nèi)。而控制器本身可設置在熱泵箱體內(nèi)，或者控制器遠程設置室內(nèi)等適宜的位置。
本實用新型將現(xiàn)已成熟的冷暖空調(diào)器中的熱泵工作原理移植成為太陽能熱水器輔助加熱裝置，大幅度提高了能源利用率和熱交換率，能耗低，用戶使用容易、控制簡單，生產(chǎn)成本和售價增加有限。實踐表明，熱泵在制取35～70℃的低溫熱能時運行費用極低，約為燃氣熱水器的三分之一，電熱水器的五分之一，安全、環(huán)保、節(jié)能效果顯著，充分實現(xiàn)了光電互補，可全天候不間斷供應熱水。


附圖1是本實用新型中貯水箱與熱泵的連接結構示意圖；附圖2是本實用新型中水管路與電路連接示意圖。
具體實施方式
本實用新型的基本工作原理是，將太陽能熱水器與空氣源熱泵相結合，在立式或臥式水箱內(nèi)安裝熱交換裝置且與熱管管路連通。當自動控制裝置檢測到水箱內(nèi)的水溫達不到設定值時，熱泵開始工作并通過混合工質(zhì)與水箱內(nèi)的水進行熱交換，最終保持水溫穩(wěn)定。熱泵的工作原理是把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量在蒸發(fā)器中加以吸收，其中本身消耗一部分(能量壓縮機耗電)，但絕大部均可通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進行放熱，即低壓液態(tài)工質(zhì)進入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器中工質(zhì)從環(huán)境中吸熱蒸發(fā)，然后氣態(tài)工質(zhì)在熱泵中壓縮機的驅動下進入散熱器(冷凝器)散熱后冷凝液化——在此是加熱貯水箱中的水，變成低溫低壓的液態(tài)工質(zhì)并流回壓縮機，完成了一個工作循環(huán)。
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步描述。
附圖給出了本實用新型的一個基本實施方案。圖1給出了基本的裝配連接形式。基礎為側視呈略微變形的三角形的支架架體6，也可說架體呈楔形，在該三角形或楔形的頂點設置有貯水箱3，圖示為臥式貯水箱，太陽能集熱器5傾斜設置在斜邊上并與貯水箱直通，貯水箱上設置有進水管41和出水管42，在貯水箱內(nèi)還安設有輔助加熱裝置，本實用新型是采用熱泵1來產(chǎn)生熱量并通過管道2向安設在貯水箱內(nèi)的散熱器9供熱。
圖2進一步給出了基本的管路和電路聯(lián)接示意框圖，圖中以貯水箱為中心。工作原理移植于空調(diào)器的熱泵1，采用公知的沸點混合工質(zhì)，借助管路2與均勻鋪設在貯水箱3下半部的薄壁金屬管散熱器9連通，該熱泵與冷暖空調(diào)器中的熱泵結構和工作原理完全一致；熱泵的工作受控制器8的控制，當水溫低于設定值時，采集信號的溫度探頭通過控制器中的溫度控制電路向熱泵發(fā)出工作信號，在水溫達到設定值后控制器再向熱泵發(fā)出停止工作信號。采集水位信號的探頭7通過控制器8中的水位控制電路向進水管41路上的電磁閥10發(fā)出打開進水和關閉進水的信號。
本實用新型安裝完畢進入正常使用時，首先是設定水位，當注水達到設定值后控制器通知電磁閥關閉并隨時監(jiān)控水位的變化，整套裝置進入正常使用和運作狀態(tài)；當因氣候和夜晚等造成的日照不足使水溫低于設定值時，控制器通知熱泵工作，并保持水溫的穩(wěn)定，熱泵在制取35～70℃的低溫熱能時運行費用極低，約為燃氣熱水器的三分之一，電熱水器的五分之一，安全、環(huán)保、節(jié)能效果顯著，充分實現(xiàn)了光電互補，可全天候不間斷供應熱水。如此本實用新型進入了正常的工作循環(huán)。安裝時，控制器一般設置在用戶室內(nèi)，即采用遠程設置方案。
權利要求1.一種帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，包括側視呈略微變形的三角形的架體，在該三角形的斜邊上設置有太陽能集熱器、頂點上設置有臥式貯水箱，貯水箱內(nèi)設置有輔助加熱裝置和水位控制裝置，輔助加熱裝置和水位控制裝置與控制器電聯(lián)接，控制器還與進水管上的電磁閥電聯(lián)接，其特征是所述的輔助加熱裝置是熱泵，該熱泵的散熱器均勻地鋪設在貯水箱的下半部。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，其特征是鋪設在貯水箱下半部的散熱器是薄壁金屬管，金屬管內(nèi)充有低沸點混合工質(zhì)，金屬管的進出端均與熱泵連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，其特征是金屬管與熱泵連接后形成一個完整的連通循環(huán)管，金屬管在熱泵中的部分為蒸發(fā)吸熱段、在貯水箱中的部分為冷凝放熱段。
4.根據(jù)權利要求3所述的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，其特征是與熱泵電聯(lián)接的控制器包括中央控制、溫度控制、電路控制和水位控制電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，其特征是與控制器聯(lián)接的溫度探頭安裝在貯水箱內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，其特征是控制器設置在熱泵箱體內(nèi)，或者控制器遠程設置在適宜的位置。
專利摘要一種帶輔助加熱裝置的太陽能熱水器，包括架體、頂端的貯水箱和太陽能集熱器，水箱內(nèi)有與控制器電聯(lián)接的熱泵型輔助加熱和水位控制裝置，控制器還與進水管上的電磁閥電聯(lián)接，熱泵的薄壁金屬管散熱器均勻地鋪設在貯水箱的下半部，管內(nèi)充有低沸點混合工質(zhì)；電控部分包括中央控制、溫度控制、電路控制和水位控制電路。本實用新型將用于空調(diào)器的熱泵工作原理移植成為太陽能熱水器輔助加熱裝置，大幅度提高了能源利用率和熱交換率，能耗低，用戶使用容易、控制簡單，生產(chǎn)成本和售價增加有限，熱泵運行費用極低，安全、環(huán)保、節(jié)能效果顯著，充分實現(xiàn)了光電互補，可全天候不間斷供應熱水。
文檔編號F24J2/46GK2781289SQ200520056738
公開日2006年5月17日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權日2005年4月4日
發(fā)明者范文開 申請人:范文開