太阳能热管式空气源热泵热水器制造技术

一种太阳能热管式空气源热泵热水器，包括太阳能集热器、预热蒸发器、压缩机、冷凝器、冷凝热管组和双腔水箱；冷凝热管组包括第一热管冷凝段、第二热管冷凝段和热管蒸发段；双腔水箱包括相互连通的预热腔和主加热腔；其中，第一热管冷凝段设置于预热蒸发器上，第二热管冷凝段设置于预热腔上，热管蒸发段设置于太阳能集热器上，冷凝器设置于主加热腔上；压缩机与冷凝器连接；压缩机运行时，第一热管冷凝段工作，第二热管冷凝段关闭；压缩机关闭时，第二热管冷凝段工作，第一热管冷凝段关闭。本发明专利技术能有效提升空气源热泵热水器系统在低温环境下的热效率，显著改善低温环境下的结霜现象，并在热泵系统不运行的状态下能有效地收集并储存太阳能。

【技术实现步骤摘要】
太阳能热管式空气源热泵热水器
本专利技术涉及一种空气源热泵热水器，特别涉及一种太阳能热管式空气源热泵热水器。
技术介绍
现有的空气源热泵热水器主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀以及其他辅助部件，该空气源热泵热水器是通过蒸发器吸收空气的热量，然后运输热量并在冷凝器中进行放热，从而加热并获得热水。普通空气源热泵热水器只能利用空气的热量，但在低温天气时由于蒸发器传热温差小，换热效率低，导致热泵热水器的能效低下，而且由于吸气温度低，导致压缩机的压缩比过大，使得压缩机的排气过热度大，不利于压缩机及系统的运行。此外，由于低温天气蒸发温度低，蒸发器表面会出现结霜现象，换热性能恶化，需频繁开启除霜模式，严重影响系统运行。太阳能是一种方便获取的可利用的清洁能源，因此如何设计一种装置，使得该装置通过利用太阳能，有效提升空气源热泵热水器系统在低温环境下的热效率，显著改善低温环境下的结霜现象，而且在热泵系统不运行的状态下也能有效地储存太阳能热量，从而节约能源和耗材，是本领域技术人员亟待解决的重要问题。因此，有必要做进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在针对以上所述现有空气源热泵热水器存在的不足，提供一种太阳能热管式空气源热泵热水器，该空气源热泵热水器能有效提升空气源热泵热水器系统在低温环境下的热效率，显著改善低温环境下的结霜现象，并在热泵系统不运行的状态下能有效地收集并储存太阳能。按此目的设计的一种太阳能热管式空气源热泵热水器，包括太阳能集热器、预热蒸发器、压缩机、冷凝器；其特征在于：还包括冷凝热管组和双腔水箱；所述冷凝热管组包括相互并联连接的第一热管冷凝段、第二热管冷凝段和热管蒸发段；所述双腔水箱包括相互连通的预热腔和主加热腔；其中，第一热管冷凝段设置于预热蒸发器上，第二热管冷凝段设置于预热腔上，热管蒸发段设置于太阳能集热器上，冷凝器设置于主加热腔上；所述压缩机与冷凝器连接；压缩机运行时，第一热管冷凝段工作，第二热管冷凝段关闭；压缩机关闭时，第二热管冷凝段工作，第一热管冷凝段关闭。所述第一热管冷凝段的进水管路上设置第一电子阀，第二热管冷凝段的进水管路上设置第二电子阀；所述第一热管冷凝段和第二热管冷凝段的出水管路相互交汇汇合，并通过回流管连接热管蒸发段的进水端，回流管上设置有单向阀。所述第一热管冷凝段采用管翅式换热器，管排为竖向布置；所述第二热管冷凝段采用盘管式换热器；第一热管冷凝段和/或第二热管冷凝段的进水端和出水端为上下布置。所述第一热管冷凝段和/或第二热管冷凝段的出水端至回流管部分有一定的下倾角度，下倾角度以0°-15°为宜。所述预热蒸发器包括蒸发器主体、流道连接件和引风机；所述第一热管冷凝段设置于蒸发器主体迎风的一侧，引风机设置于蒸发器主体另一侧，流道连接件将第一热管冷凝段与蒸发器主体的同侧周边连接，以构成环形的密闭流道；所述蒸发器主体、压缩机和冷凝器环路连接，蒸发器主体与冷凝器之间设置有膨胀阀。所述压缩机与蒸发器主体和/或冷凝器之间设置有四通阀，压缩机通过四通阀与蒸发器主体和/或冷凝器连接。所述双腔水箱由预热腔和主加热腔并靠而成，预热腔上部设置有水箱进口管，主加热腔上部设置有水箱出口管，预热腔下部与主加热腔下部通过腔间连接管相互连通，预热腔与主加热腔通过腔间连接杆相互固定连接。所述太阳能集热器为集热板型或真空管型，优选真空管型。本专利技术有以下技术效果：本专利技术克服了普通空气源热泵热水器在低温环境由于蒸发器传热温差小，换热效率低，导致热泵热水器的能效低下，压缩机的排气过热度大，不利于压缩机及系统的运行，而且由于低温天气蒸发温度低，蒸发器表面会出现结霜现象，换热性能恶化，需频繁开启除霜模式等缺点。本专利技术的空气源热泵热水器通过利用清洁能源太阳能，提高了低温环境下空气热源的温度，提高了蒸发器的蒸发温度，增大了换热温差，提高了换热效率，从而提高空气源热泵热水器的整体效率；而且还能有效改善低温环境下蒸发器结霜对的现象；此外，在热泵系统不运行的情况下，太阳能可有效地在水箱中进行存储，达到节约耗材和能源的效果。附图说明图1为本专利技术一实施例的整体结构示意图。图2为本专利技术一实施例中第一热管冷凝段与预热蒸发器组合的局部剖视图。图3为本专利技术一实施例中第一热管冷凝段的工作示意图(局部剖视)。图4为本专利技术一实施例中预热蒸发器的工作示意图(局部剖视)。图5为本专利技术一实施例中双腔水箱组装状态下的剖视图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1-图5，本太阳能热管式空气源热泵热水器，包括太阳能集热器1、冷凝热管组2、预热蒸发器3、压缩机5、冷凝器6和双腔水箱7；冷凝热管组2包括相互并联连接的第一热管冷凝段21、第二热管冷凝段22和热管蒸发段23；双腔水箱7包括相互连通的预热腔71和主加热腔72；其中，第一热管冷凝段21设置于预热蒸发器3上，第二热管冷凝段22设置于预热腔71内，热管蒸发段23设置于太阳能集热器1上，冷凝器6设置于主加热腔72内；压缩机5与冷凝器6连接。太阳能集热器1和热管蒸发段23构成太阳能模块，预热蒸发器3和第一热管冷凝段21构成热泵系统模块，第二热管冷凝段22、冷凝器6和双腔水箱7构成水箱模块，太阳能热管式空气源热泵热水器由太阳能模块、热泵系统模块和水箱模块相互叠合而成。压缩机5运行时，第一热管冷凝段21工作，第二热管冷凝段22关闭；压缩机5关闭时，第二热管冷凝段22工作，第一热管冷凝段21关闭。本太阳能热管式空气源热泵热水器分三种运行模式：模式一，热泵运行模式时，第二热管冷凝段22进水管路上的第二电子阀42关闭，第二热管冷凝段22截止，而第一热管冷凝段21进水管路上的第一电子阀41开启，第一热管冷凝段21连通，第二热管冷凝段22与预热腔71内的水没有热交换；模式二，热泵停止模式时，第二热管冷凝段22进水管路上的第二电子阀42开启，第二热管冷凝段22连通，而第一热管冷凝段21进水管路上的第一电子阀41关闭，第一热管冷凝段21截止，太阳能通过第二热管冷凝段22将热量储存在预热腔71内的水中；模式三，热泵除霜模式时，第一电子阀41和/或第二电子阀42开启，相应的热管冷凝段连通。进一步说，第一热管冷凝段21的进水管路上设置第一电子阀41，第二热管冷凝段22的进水管路上设置第二电子阀42；第一热管冷凝段21和第二热管冷凝段22的出水管路相互交汇汇合，并通过回流管24连接热管蒸发段23的进水端，回流管24上设置有单向阀9。进一步说，第一热管冷凝段21采用管翅式换热器，为减少热管工质的流动阻力以及更好利用重力回流，管排为竖向布置；第二热管冷凝段22采用盘管式换热器(即螺旋管换热器)，采用水平的蛇形或者平行流集液管式设置，有利于安装和工质换热流动；第一热管冷凝段21和/或第二热管冷凝段22的进水端和出水端为上下布置。进一步说，第一热管冷凝段21和/或第二热管冷凝段22的出水端至回流管24部分有一定的下倾角度，下倾角度优选0°-15°为宜。进一步说，预热蒸发器3包括蒸发器主体31、流道连接件32和引风机33；第一热管冷凝段21设置于蒸发器主体31迎风的一侧，引风机33设置于蒸发器主体31另一侧，空气将先与第一热管冷凝段21进行换热，然后与蒸发器主体31换热，此时蒸发器主体31的传热温差增大，换热效率有效提高；流道连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能热管式空气源热泵热水器，包括太阳能集热器(1)、预热蒸发器(3)、压缩机(5)、冷凝器(6)；其特征在于：还包括冷凝热管组(2)和双腔水箱(7)；所述冷凝热管组(2)包括相互并联连接的第一热管冷凝段(21)、第二热管冷凝段(22)和热管蒸发段(23)；所述双腔水箱(7)包括相互连通的预热腔(71)和主加热腔(72)；其中，第一热管冷凝段(21)设置于预热蒸发器(3)上，第二热管冷凝段(22)设置于预热腔(71)上，热管蒸发段(23)设置于太阳能集热器(1)上，冷凝器(6)设置于主加热腔(72)上；所述压缩机(5)与冷凝器(6)连接；压缩机(5)运行时，第一热管冷凝段(21)工作，第二热管冷凝段(22)关闭；压缩机(5)关闭时，第二热管冷凝段(22)工作，第一热管冷凝段(21)关闭。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热管式空气源热泵热水器，包括太阳能集热器(1)、预热蒸发器(3)、压缩机(5)、冷凝器(6)；其特征在于：还包括冷凝热管组(2)和双腔水箱(7)；所述冷凝热管组(2)包括相互并联连接的第一热管冷凝段(21)、第二热管冷凝段(22)和热管蒸发段(23)；所述双腔水箱(7)包括相互连通的预热腔(71)和主加热腔(72)；其中，第一热管冷凝段(21)设置于预热蒸发器(3)上，第二热管冷凝段(22)设置于预热腔(71)上，热管蒸发段(23)设置于太阳能集热器(1)上，冷凝器(6)设置于主加热腔(72)上；所述压缩机(5)与冷凝器(6)连接；压缩机(5)运行时，第一热管冷凝段(21)工作，第二热管冷凝段(22)关闭；压缩机(5)关闭时，第二热管冷凝段(22)工作，第一热管冷凝段(21)关闭。2.根据权利要求1所述的太阳能热管式空气源热泵热水器，其特征在于：所述第一热管冷凝段(21)的进水管路上设置第一电子阀(41)，第二热管冷凝段(22)的进水管路上设置第二电子阀(42)；所述第一热管冷凝段(21)和第二热管冷凝段(22)的出水管路相互交汇汇合，并通过回流管(24)连接热管蒸发段(23)的进水端，回流管(24)上设置有单向阀(9)。3.根据权利要求2所述的太阳能热管式空气源热泵热水器，其特征在于：所述第一热管冷凝段(21)采用管翅式换热器，管排为竖向布置；所述第二热管冷凝段(22)采用盘管式换热器；第一热管冷凝段(21)和/或第二热管冷凝段(22)的进水端和出水端为上下布置。4.根据权利要求2所述的太阳能热管式空气源热泵热水器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟天明，丁力行，冯俊朗，邓丹，陈润钧，陈城煜，高子维，彭崇，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：广东,44