專利名稱：承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
人們對(duì)日常生活用水的加熱的加熱方式主要有以下四種一是傳統(tǒng)的用植物秸稈 并且借助于農(nóng)家爐灶燒水，此方式在農(nóng)村較為普遍；二是采用燃?xì)鉄崴鳎蝗遣捎秒娂?熱熱水器(簡(jiǎn)稱電熱水器)；四是采用太陽(yáng)能熱水器。上述四種方式中的第一種方式雖有綜 合利用自然能源(植物秸稈)之效，但燒燃值較低，加熱時(shí)間冗長(zhǎng)系其缺憾。第二種方式具 有即時(shí)使用的優(yōu)勢(shì)，即一經(jīng)打火點(diǎn)燃，便可獲得熱水，但安全性和經(jīng)濟(jì)性較差為其缺憾。第 三種方式(電加熱熱水器)與第二種方式的燃?xì)鉄崴飨啾?，安全性得以顯著改善，但若要 將水加熱到適于使用的溫度如50-60°C左右，則需要等待一個(gè)合理的加熱過(guò)程，例如采用1 千瓦的電加熱熱水器，將常溫15°C的水(80升)加熱至洗浴溫度50-60°C需要3_4小時(shí)以 上，如果加大加熱元件的功率，雖可縮短加熱過(guò)程，但普通的家庭線路難以承受，而且有失 經(jīng)濟(jì)性。第四種方式是目前公認(rèn)的并且最為器重的依靠自然能源(太陽(yáng)能)和綠色環(huán)保的 加熱方式。然而，太陽(yáng)能熱水器也存在著自身無(wú)法彌補(bǔ)的不足冬季日照不足，往往達(dá)不到 合適水溫，尤其遇到陰雨霧雪天氣，加熱功能喪失。為此，不少是家庭和單位所用的太陽(yáng)能 熱水器都帶有電加熱的輔助功能，或另行配備有燃?xì)鉄崴骰螂姛崴鳎詮浹a(bǔ)太陽(yáng)能熱 水器的不足。太陽(yáng)能熱水器，還具有出水壓力弱的欠缺，由于其是非承壓式的，僅靠水的高 度差取水，因此通常因淋蓬頭都難以噴開(kāi)，水流表現(xiàn)為自流的柱狀，噴淋淋浴效果差。關(guān)于太陽(yáng)能熱水器的技術(shù)信息可在文獻(xiàn)例如中國(guó)專利文獻(xiàn)中大量見(jiàn)諸，具有代表性的如文獻(xiàn)A).實(shí)用新型專利授權(quán)公告號(hào)CN2804720Y推薦的熱泵式太陽(yáng)能熱水器，又如文 獻(xiàn)B). CN2932221Y介紹的壁掛式太陽(yáng)能熱水器，再如文獻(xiàn)C). CN2935013Y提供的太陽(yáng)能熱 泵熱水器，還如文獻(xiàn)D). CN201265963Y公開(kāi)的承壓式太陽(yáng)能熱水器。上述文獻(xiàn)A)是將由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器構(gòu)成的熱泵機(jī)構(gòu)的冷凝器設(shè)置在太 陽(yáng)能熱水器的儲(chǔ)水箱的水腔中，當(dāng)熱泵機(jī)構(gòu)工作時(shí)，由冷凝器的放熱將儲(chǔ)水箱中的水加熱， 即，儲(chǔ)水箱中的水吸收來(lái)自于冷凝器的熱量，從而能夠彌補(bǔ)太陽(yáng)能加熱裝置所存在的由氣 候因素(如陰雨雪霧)及季節(jié)因素(如冬季)導(dǎo)致的加熱欠缺。但是，該專利方案存在以 下欠缺一是結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn)為非承壓式，靠高度差出水，淋浴效果并不理想，也就是說(shuō)水的 壓力不足以使出自淋蓬頭的水以噴淋狀態(tài)噴出；二是難以保障水的衛(wèi)生，因?yàn)槿∮玫乃畞?lái) 自于儲(chǔ)水箱，而儲(chǔ)水箱內(nèi)容易滋生細(xì)菌而造成污染，因此儲(chǔ)水箱內(nèi)的水僅供洗浴使用，而并 不能用于作炊或煮開(kāi)后作為開(kāi)水飲用；三是安裝位置具有挑剔性，例如當(dāng)作壁掛式使用時(shí)， 因受高度制約，難以保障出水效果，因而通常安裝于屋頂，以彌補(bǔ)非承壓式的出水欠缺。上述文獻(xiàn)B)的欠缺已由文獻(xiàn)D)的背景技術(shù)欄所評(píng)及，見(jiàn)文獻(xiàn)D)的說(shuō)明書第1頁(yè) 第16至25行，因此本申請(qǐng)人不再?gòu)?fù)述。上述文獻(xiàn)C)提供的技術(shù)方案除了存在文獻(xiàn)A)的 欠缺之一和之二外，還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，無(wú)論是制造、安裝和使用均具有一定的難度。上述文獻(xiàn)D)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)在于彌補(bǔ)了前述文獻(xiàn)A)、B)和C)的非承壓式的欠缺，由外部水源壓力如自來(lái)水管路壓力保障出水效果，對(duì)洗浴時(shí)的噴淋能發(fā)揮良好的作用，該專 利技術(shù)方案是在儲(chǔ)水箱的內(nèi)膽的底部設(shè)置具有進(jìn)、出水口的換熱腔，換熱腔的上表面與內(nèi) 膽的底表面共面(形成公共面)，將太陽(yáng)能集熱裝置的輸液口和回液口與換熱腔的進(jìn)、出水 口連通，構(gòu)成循環(huán)回路。加熱原理是由太陽(yáng)能集熱器加熱換熱腔中的水(循環(huán)回流)，進(jìn) 而由換熱腔將熱量以熱傳遞方式使內(nèi)膽中的水加熱，以便取用內(nèi)膽中的水。該專利方案同 樣存在以下弊端一是由于內(nèi)膽中的水同樣會(huì)滋生細(xì)菌而遭到污染，出自內(nèi)膽中的水僅可 用于洗濯、洗浴而并不能用于炊事或經(jīng)煮開(kāi)(煮熟)后飲用；二是受氣候影響，當(dāng)遇及陰雨 天氣及冬季時(shí)，太陽(yáng)能集熱裝置的效能受到影響，難以提供適用溫度的熱水。綜觀上述已有技術(shù)，有必要加以探索，以便將上述專利方案的所有優(yōu)點(diǎn)兼得并且將所有不足加以彌補(bǔ)，為此，本申請(qǐng)人進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)踐，找到了解決問(wèn)題的辦法，下面將 要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種既可有效地彌補(bǔ)太陽(yáng)能集熱裝置因受氣候和季節(jié)影 響而導(dǎo)致的加熱效果差的欠缺，又具有理想的能效比而藉以節(jié)約能源和體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，有利 于保障承壓運(yùn)行而藉以改善噴淋洗浴效果，有助于避免滋生細(xì)菌而藉以確保衛(wèi)生的承壓式 太陽(yáng)能熱泵熱水器。本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，包括由水箱、一組 真空集熱管及支架構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱裝置和由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器及冷凝器構(gòu)成的熱泵裝置， 水箱和一組真空集熱管共同地設(shè)在支架上，并且各真空集熱管的管腔與水箱的水箱腔相 通，在水箱上延設(shè)有水箱進(jìn)、回水接口，進(jìn)、回水接口與所述水箱腔相通，特征在于所述的 水箱腔內(nèi)設(shè)置有一換熱管，該換熱管的一端伸展到所述水箱腔外構(gòu)成用于與水源管路連接 的換熱管進(jìn)水接口，而換熱管的另一端同樣伸展到水箱腔外構(gòu)成與取用水管路配接的換熱 管出水接口 ；所述的冷凝器包括螺旋形彎曲的冷凝套管和制冷介質(zhì)管，制冷介質(zhì)管的中部 位于冷凝套管的冷凝套管腔中并且隨冷凝套管彎曲成螺旋形，制冷介質(zhì)管的一端與所述壓 縮機(jī)連接，另一端與所述蒸發(fā)器連接，在冷凝套管的一端連接有一與所述冷凝套管腔相通 的熱泵出水管的一端，而熱泵出水管的另一端與所述的進(jìn)水接口配接，在冷凝套管的另一 端連接有一同樣與所述冷凝套管腔相通的熱泵進(jìn)水管的一端，而熱泵進(jìn)水管的另一端與所 述的回水接口配接，其中，所述的熱泵出水管的管路上設(shè)有一循環(huán)泵。在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的換熱管以彎曲狀態(tài)設(shè)置在所述的水箱腔 中，并且以水箱腔的長(zhǎng)度方向設(shè)置。在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的換熱管為銅管，并且換熱管的總長(zhǎng)度 為 35-45m，內(nèi)徑為 10-12mm。在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的彎曲為螺旋形彎曲。在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的冷凝套管的外部設(shè)置有冷凝套管保溫層。在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的水箱外設(shè)有水箱保溫層，并且在水 箱的長(zhǎng)度方向的一端的上部還配設(shè)有一副水箱，在水箱上還設(shè)有一用于感知所述水箱腔的 水溫的測(cè)溫探頭，該測(cè)溫探頭由線路與熱泵裝置的熱泵控制器電氣連接，所述的壓縮機(jī)和循環(huán)泵與所述熱泵控制器電路連接。本發(fā)明提供的技術(shù)方案由熱泵裝置協(xié)同太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)水箱腔中的水加熱，從而可克服太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)氣候和季節(jié)的挑剔性的欠缺，保障熱水的供應(yīng)；由于熱泵裝置 的能量與熱量之間的轉(zhuǎn)換比率(COP)是電加熱裝置的倍左右，因此采用熱泵裝置具有顯著 的節(jié)約電能的效果；由于換熱管與水源管路相連接，因此表現(xiàn)為承壓運(yùn)行，從而可改善噴淋 洗浴效果；由于取用的是換熱管內(nèi)的水，因此不存在水質(zhì)遭到細(xì)菌污染的情形。


附圖為本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有 益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不 是對(duì)本發(fā)明方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效 變換都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。實(shí)施例1 請(qǐng)見(jiàn)附圖，圖中示出的太陽(yáng)能集熱裝置1包括水箱1、一組數(shù)量不受圖示數(shù)量制約 的真空集熱管12和支架13，各真空集熱管12的下端支承在支架13的真空管座131上，而 各真空集熱管12的上端即真空集熱管12的敞口端與水箱11配接，并且與水箱腔111相通。 在水箱11的一端即由目前附圖所示的位置狀態(tài)的左端延接有一進(jìn)水接口 112和一回水接 口 113，進(jìn)、回水接口 112、113均與水箱腔111相通。為了使水箱11具有良好的保溫效果， 因此在水箱11外設(shè)有水箱保溫層114，更具體地講，在水箱11的內(nèi)腔與外筒板之間設(shè)置水 箱保溫層114。在水箱11上還設(shè)有副水箱115，副水箱115的結(jié)構(gòu)及功用(作用)與已有 技術(shù)相同(因?yàn)樵谝延屑夹g(shù)中的太陽(yáng)能熱水器上均設(shè)有類似的副水箱)，在副水箱115內(nèi)設(shè) 有浮球閥，用于控制水箱腔111中的水位。作為本發(fā)明的技術(shù)方案的技術(shù)要點(diǎn)，在水箱腔111中并且按水箱腔111的長(zhǎng)度方 向以螺旋形盤管的形式即以螺旋形彎曲的方式設(shè)有一換熱管3，在本實(shí)施例中，選用內(nèi)徑為 IOmm的并且總長(zhǎng)度為45m的銅管充任換熱管，也就是說(shuō)將內(nèi)徑IOmm和長(zhǎng)度為45m的換熱管 3加工成螺旋形，并且以水平狀態(tài)置于水箱腔111中，換熱管3的一端伸至水箱腔111外，構(gòu) 成用于與水源管路即自來(lái)水管路相配接的換熱管進(jìn)水接口 31，而換熱管3的另一端同樣伸 出到水箱腔111外，構(gòu)成用于與取用水管路相配接的換熱管出水接口 32。十分明顯，出自換 熱管3中的熱水是具有壓力的，因而能夠改善噴淋效果，例如十分有利于洗浴。前述的進(jìn)、 回水接口 112、113與本發(fā)明提供的熱泵裝置2連接。請(qǐng)繼續(xù)見(jiàn)附圖，優(yōu)選而非限于的熱泵裝置2包括壓縮機(jī)21、蒸發(fā)器22和冷凝器 23，依據(jù)公知的常識(shí)，將壓縮機(jī)21、蒸發(fā)器22和冷凝器23管路連結(jié)成制冷系統(tǒng)回路，即連 結(jié)成熱泵裝置2的回路。較為優(yōu)選的方案是將前述的壓縮機(jī)21、蒸發(fā)器22和冷凝器23集 合于同一箱體內(nèi)。本發(fā)明推薦的冷凝器23與已有技術(shù)中的熱泵裝置所用的冷凝器的結(jié)構(gòu) 有著本質(zhì)區(qū)別，具體如下冷凝器23由冷凝套管231和制冷介質(zhì)管232構(gòu)成，冷凝套管231 優(yōu)選為螺旋形盤管的結(jié)構(gòu)形式(本實(shí)施例即是)，將制冷介質(zhì)管232的中部置于冷凝套管231的冷凝套管腔2311中，并且隨冷凝套管231彎曲成螺旋形盤管的結(jié)構(gòu)形式。由上述說(shuō) 明以及由附圖所示結(jié)構(gòu)可知，制冷介質(zhì)管232與冷凝套管231之間所形成的是隔套管的關(guān) 系，又，由于制冷介質(zhì)管232的一端與壓縮機(jī)21連接，另一端與蒸發(fā)器22連接，因此在整個(gè) 熱泵裝置2處于工作狀態(tài)時(shí)，即壓縮機(jī)21工作，由制冷介質(zhì)管232放熱(釋放熱量)，使前 述的冷凝套管腔2311中的水加熱。在冷凝套管231的一端固接熱泵出水管2312的一端， 而熱泵出水管2312的另一端與前述的進(jìn)水接口 112配接，在冷凝套管231的另一端固接熱 泵進(jìn)水管2312的一端，而熱泵進(jìn)水管2312的另一端與前述的回水接口 113配接。并且在 熱泵出水管2312的管路上設(shè)置循環(huán)泵2314，如前述，當(dāng)壓縮機(jī)21、循環(huán)泵2314處于工作狀 態(tài)，制冷介質(zhì)管2314釋放的熱量由冷凝套管腔2311中的水吸收，升溫的水在循環(huán)泵2314 的作用下經(jīng)熱泵出水管2314和進(jìn)水接口 112進(jìn)入水箱腔111中，而水箱腔111中的水又經(jīng) 回水接口 113和熱泵進(jìn)水接口 2312進(jìn)入冷凝套管腔2311，如此循環(huán)而將水箱腔111中的水 加熱。水箱腔111中的熱水供換熱管3換熱，使換熱管3內(nèi)的水的溫度提高，當(dāng)換熱管進(jìn)水 接口 31將自來(lái)水引入換熱管3直至從換熱管出水接口 32引出時(shí)即得到適于使用的溫度為 50-60 V的熱水，而且可以連續(xù)提供熱水。在水箱11上設(shè)有一測(cè)溫探頭116，用于測(cè)知水箱腔111中的水溫，該測(cè)溫探頭116 由線路與熱泵裝置2的熱泵控制器24連接，并且前述的壓縮機(jī)21和循環(huán)泵2314均與熱泵 控制器24電氣連接。為了使冷凝套管231具有理想的保溫效果，則在冷凝套管231外設(shè)置 冷凝套管保溫層2315。使用時(shí)，由一組真空集熱管12對(duì)水箱腔111中的水加熱，當(dāng)遇到陰雨天氣及冬季， 由于真空集熱管12的水箱腔111中的水的加熱效果無(wú)法保障，因此可啟用本發(fā)明提供的熱 泵裝置2對(duì)水箱腔111中的水加熱。由于熱泵裝置2的設(shè)置，可保障出自換熱管3中的水 維持在合理的如50-60°C的溫度。如業(yè)界所知之理，由于熱泵加熱裝置2以吸取空氣中的熱 量的加熱方式的加熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電加熱元件，所耗電能顯著低于電加熱元件，因?yàn)殡娂?熱元件的1W(1瓦)的功率最大只能發(fā)揮IW的功能，而熱泵裝置2的IW的功率可發(fā)揮4W 以上的功率(相對(duì)于電加熱元件)，能量與熱量之間的轉(zhuǎn)換比率即轉(zhuǎn)換率為C0P4. 0左右，因 此具有理想的節(jié)能效果。實(shí)施例2 僅將換熱管3的內(nèi)徑改為12mm并且將總長(zhǎng)度改為40m，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描 述。經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)將水箱腔111內(nèi)的100L的水采用功率為1. 5匹即1. 1025千瓦的 熱泵裝置2從常溫15°C加熱至50-60°C，僅需30min。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案既無(wú)需擔(dān) 憂太陽(yáng)能集熱裝置1受氣候及季節(jié)之影響，又不必?fù)?dān)心出自換熱管3中的水的潔凈問(wèn)題，此外，由于換熱管3與自來(lái)水管路連接，因此具有理想的噴淋效果。
權(quán)利要求
一種承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，包括由水箱(11)、一組真空集熱管(12)及支架(13)構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱裝置(1)和由壓縮機(jī)(21)、蒸發(fā)器(22)及冷凝器(23)構(gòu)成的熱泵裝置(2)，水箱(11)和一組真空集熱管(12)共同地設(shè)在支架(13)上，并且各真空集熱管(12)的管腔與水箱(11)的水箱腔(111)相通，在水箱(11)上延設(shè)有水箱進(jìn)、回水接口(112、113)，進(jìn)、回水接口(112、113)與所述水箱腔(111)相通，其特征在于所述的水箱腔(111)內(nèi)設(shè)置有一換熱管(3)，該換熱管(3)的一端伸展到所述水箱腔(111)外構(gòu)成用于與水源管路連接的換熱管進(jìn)水接口(31)，而換熱管(3)的另一端同樣伸展到水箱腔(111)外構(gòu)成與取用水管路配接的換熱管出水接口(32)；所述的冷凝器(23)包括螺旋形彎曲的冷凝套管(231)和制冷介質(zhì)管(232)，制冷介質(zhì)管(232)的中部位于冷凝套管(231)的冷凝套管腔(2311)中并且隨冷凝套管(231)彎曲成螺旋形，制冷介質(zhì)管(232)的一端與所述壓縮機(jī)(21)連接，另一端與所述蒸發(fā)器(22)連接，在冷凝套管(231)的一端連接有一與所述冷凝套管腔(2311)相通的熱泵出水管(2312)的一端，而熱泵出水管(2312)的另一端與所述的進(jìn)水接口(112)配接，在冷凝套管(231)的另一端連接有一同樣與所述冷凝套管腔(2311)相通的熱泵進(jìn)水管(2312)的一端，而熱泵進(jìn)水管(2312)的另一端與所述的回水接口(113)配接，其中，所述的熱泵出水管(2312)的管路上設(shè)有一循環(huán)泵(2314)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，其特征在于所述的換熱管(3)以 彎曲狀態(tài)設(shè)置在所述的水箱腔(111)中，并且以水箱腔(111)的長(zhǎng)度方向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，其特征在于所述的換熱管 ⑶為銅管，并且換熱管⑶的總長(zhǎng)度為35-45m，內(nèi)徑為10_12mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，其特征在于所述的彎曲為螺旋形 彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，其特征在于所述的冷凝套管 (231)的外部設(shè)置有冷凝套管保溫層(2315)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，其特征在于所述的水箱(11)外設(shè) 有水箱保溫層(114)，并且在水箱(11)的長(zhǎng)度方向的一端的上部還配設(shè)有一副水箱(115)， 在水箱(11)上還設(shè)有一用于感知所述水箱腔(111)的水溫的測(cè)溫探頭(116)，該測(cè)溫探頭 (116)由線路與熱泵裝置(2)的熱泵控制器(24)電氣連接，所述的壓縮機(jī)(21)和循環(huán)泵 (2314)與所述熱泵控制器(24)電路連接。
全文摘要
一種承壓式太陽(yáng)能熱泵熱水器，屬于太陽(yáng)能熱水器技術(shù)領(lǐng)域。包括由水箱、一組真空集熱管及支架構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱裝置和由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器及冷凝器構(gòu)成的熱泵裝置，水箱和一組真空集熱管共同地設(shè)在支架上，并且各真空集熱管的管腔與水箱的水箱腔相通，在水箱上延設(shè)有水箱進(jìn)、回水接口，進(jìn)、回水接口與所述水箱腔相通，特點(diǎn)是所述的水箱腔內(nèi)設(shè)置有一換熱管；所述的冷凝器包括螺旋形彎曲的冷凝套管和制冷介質(zhì)管，冷凝套管的一端連接有熱泵出水管，所述的熱泵出水管的管路上設(shè)有循環(huán)泵。本技術(shù)方案由熱泵裝置協(xié)同太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)水箱腔中的水加熱，保障熱水的供應(yīng)；具有顯著的節(jié)約電能的效果；可改善噴淋洗浴效果；不存在水質(zhì)遭到細(xì)菌污染的情形。
文檔編號(hào)F24H4/02GK101799211SQ20091026492
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者蔣國(guó)春 申請(qǐng)人:蘇州陽(yáng)光四季太陽(yáng)能有限公司