專利名稱：承壓式太陽能熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種承壓式太陽能熱泵熱水器
背景技術(shù)：
人們對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；二是采用燃氣熱水器；三是采用電加 熱熱水器(簡稱電熱水器)；四是采用太陽能熱水器。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，加熱時間冗長系其缺憾。第二種方式具 有即時使用的優(yōu)勢，即一經(jīng)打火點燃，便可獲得熱水，但安全性和經(jīng)濟性較差為其缺憾。第 三種方式(電加熱熱水器)與第二種方式的燃氣熱水器相比，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，則需要等待一個合理的加熱過程，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小時以 上，如果加大加熱元件的功率，雖可縮短加熱過程，但普通的家庭線路難以承受，而且有失 經(jīng)濟性。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(太陽能)和綠色環(huán)保的 加熱方式。然而，太陽能熱水器也存在著自身無法彌補的不足冬季日照不足，往往達不到 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能 熱水器都帶有電加熱的輔助功能，或另行配備有燃氣熱水器或電熱水器，以彌補太陽能熱 水器的不足。太陽能熱水器，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，水流表現(xiàn)為自流的柱狀，噴淋淋浴效果差。關(guān)于太陽能熱水器的技術(shù)信息可在文獻例如中國專利文獻中大量見諸，具有代表 性的如文獻A).實用新型專利授權(quán)公告號CN2804720Y推薦的熱泵式太陽能熱水器，又如文 獻B). CN2932221Y介紹的壁掛式太陽能熱水器，再如文獻C). CN2935013Y提供的太陽能熱 泵熱水器，還如文獻D). CN201265963Y公開的承壓式太陽能熱水器。上述文獻A)是將由壓縮機、蒸發(fā)器和冷凝器構(gòu)成的熱泵機構(gòu)的冷凝器設(shè)置在太 陽能熱水器的儲水箱的水腔中，當(dāng)熱泵機構(gòu)工作時，由冷凝器的放熱將儲水箱中的水加熱， 即，儲水箱中的水吸收來自于冷凝器的熱量，從而能夠彌補太陽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，因為取用的水來 自于儲水箱，而儲水箱內(nèi)容易滋生細菌而造成污染，因此儲水箱內(nèi)的水僅供洗浴使用，而并 不能用于作炊或煮開后作為開水飲用；三是安裝位置具有挑剔性，例如當(dāng)作壁掛式使用時， 因受高度制約，難以保障出水效果，因而通常安裝于屋頂，以彌補非承壓式的出水欠缺。上述文獻B)的欠缺已由文獻D)的背景技術(shù)欄所評及，見文獻D)的說明書第1頁 第16至25行，因此本申請人不再復(fù)述。上述文獻C)提供的技術(shù)方案除了存在文獻A)的 欠缺之一和之二外，還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，無論是制造、安裝和使用均具有一定的難度。[0006]上述文獻D)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢在于彌補了前述文獻A)、B)和C)的非承壓式的欠缺，由 外部水源壓力如自來水管路壓力保障出水效果，對洗浴時的噴淋能發(fā)揮良好的作用，該專 利技術(shù)方案是在儲水箱的內(nèi)膽的底部設(shè)置具有進、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)，將太陽能集熱裝置的輸液口和回液口與換熱腔的進、出水 口連通，構(gòu)成循環(huán)回路。加熱原理是由太陽能集熱器加熱換熱腔中的水(循環(huán)回流)，進 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)膽中的水同樣會滋生細菌而遭到污染，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(煮熟)后飲用；二是受氣候影響，當(dāng)遇及陰雨 天氣及冬季時，太陽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)點兼得并且 將所有不足加以彌補，為此，本申請人進行了長期的實踐，找到了解決問題的辦法，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)容本實用新型的任務(wù)在于提供一種既可有效地彌補太陽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)濟性， 有利于保障承壓運行而藉以改善噴淋洗浴效果，有助于避免滋生細菌而藉以確保衛(wèi)生的承 壓式太陽能熱泵熱水器。本實用新型的任務(wù)是這樣來完成的，一種承壓式太陽能熱泵熱水器，包括由水箱、 一組真空集熱管及支架構(gòu)成的太陽能集熱裝置和由壓縮機、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、回水接口，進、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水管的一端，而熱泵進水管的另一端與 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。在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的換熱管以彎曲狀態(tài)設(shè)置在所述的水 箱腔中，并且以水箱腔的長度方向設(shè)置。在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的換熱管為銅管，并且換熱管的總 長度為35-45m，內(nèi)徑為10-12mm。在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的彎曲為螺旋形彎曲。在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的冷凝套管的外部設(shè)置有冷凝套管 保溫層。在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的水箱外設(shè)有水箱保溫層，并且 在水箱的長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溫探頭，該測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 機和循環(huán)泵與所述熱泵控制器電路連接。本實用新型提供的技術(shù)方案由熱泵裝置協(xié)同太陽能集熱裝置對水箱腔 中的水加 熱，從而可克服太陽能集熱裝置對氣候和季節(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4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)遭到細菌污染的情形。
附圖為本實用新型的一個具體的實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
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實用新型的技術(shù)實質(zhì) 和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結(jié)合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述 均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非 實質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實用新型的技術(shù)方案范疇。實施例1 請見附圖，圖中示出的太陽能集熱裝置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)的左端延接有一進水接口 112和一回水接 口 113，進、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(因為在已有技術(shù)中的太陽能熱水器上均設(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。作為本實用新型的技術(shù)方案的技術(shù)要點，在水箱腔111中并且按水箱腔111的長 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，在本實施例中，選用內(nèi) 徑為10mm的并且總長度為45m的銅管充任換熱管，也就是說將內(nèi)徑10mm和長度為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水管路相配接的換熱管進水接口 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、回水接口 112、113與本實用新型提供的熱泵裝置2連接。請繼續(xù)見附圖，優(yōu)選而非限于的熱泵裝置2包括壓縮機21、蒸發(fā)器22和冷凝器 23，依據(jù)公知的常識，將壓縮機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21、蒸發(fā)器22和冷凝器23集 合于同一箱體內(nèi)。本實用新型推薦的冷凝器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21連接，另一端與蒸發(fā)器22連接，因此在整 個熱泵裝置2處于工作狀態(tài)時，即壓縮機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水接口 112配接，在冷凝套管231的另一端固接熱 泵進水管2312的一端，而熱泵進水管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和進水接口 112進入水箱腔111中，而水箱腔111中的水又經(jīng) 回水接口 113和熱泵進水接口 2312進入冷凝套管腔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)換熱管進水 接口 31將自來水引入換熱管3直至從換熱管出水接口 32引出時即得到適于使用的溫度為 50-60 °C的熱水，而且可以連續(xù)提供熱水。在水箱11上設(shè)有一測溫探頭116，用于測知水箱腔111中的水溫，該測溫探頭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，由一組真空集熱管12對水箱腔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法保障，因此可啟用本實用新型提供 的熱泵裝置2對水箱腔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遠高于電加熱元件，所耗電能顯著低于電加熱元件，因 為電加熱元件的1W(1瓦)的功率最大只能發(fā)揮1W的功能，而熱泵裝置2的1W的功率可發(fā) 揮4W以上的功率(相對于電加熱元件)，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。實施例2 僅將換熱管3的內(nèi)徑改為12mm并且將總長度改為40m，其余均同對實施例1的描 述。經(jīng)申請人試驗將水箱腔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。采用本實用新型提供的技術(shù)方案既無 需擔(dān)憂太陽能集熱裝置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 題，此外，由于換熱管3與自來水管路連接，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)成的太陽能集熱裝置(1)和由壓縮機(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、回水接口(112、113)，進、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(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)相通的熱泵進水管(2312)的一端，而熱泵進水管(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所述的承壓式太陽能熱泵熱水器，其特征在于所述的換熱管(3)為銅管，并且換熱管(3)的總長度為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)的水溫的測溫探頭(116)，該測溫探頭 (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(21)和循環(huán)泵 (2314)與所述熱泵控制器(24)電路連接。
專利摘要一種承壓式太陽能熱泵熱水器，屬于太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域。包括由水箱、一組真空集熱管及支架構(gòu)成的太陽能集熱裝置和由壓縮機、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、回水接口，進、回水接口與所述水箱腔相通，特點是所述的水箱腔內(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)同太陽能集熱裝置對水箱腔中的水加熱，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)遭到細菌污染的情形。
文檔編號F24H4/02GK201569181SQ20092028466
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者蔣國春 申請人:蘇州陽光四季太陽能有限公司