空气太阳复合源驱动热泵热水机的制作方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及一种空气太阳复合源驱动热栗热水机。
(二)
【背景技术】
[0002]现有太阳能热栗热水机主要有两种产品形式:
[0003]1、热栗蒸发器设计成太阳能平板式吸收器:由迎光表面涂黑的双层铝板制造，双层铝板间形成氟利昂热栗工质的分配器与流通管道；其中，涂黑铝板用于吸收太阳光并提供蒸发热量，而分配器与流通管道则用于优化热栗循环中的蒸发过程。由于每平方米面积所能接收的太阳光强度不超过lkW，因此就极大限制了热栗制热量的提高；此外，这种形式的蒸发器由于没有翅片，因此在夜晚没有阳光时，可从空气中吸收的热量就大打折扣，导致产品使用率很低，只能应用于白天加热少量的家庭用热水，其制热量远低于空气源热栗热水机。
[0004]2、热栗热水机与太阳能电池板各自独立设计:由太阳能电池板通过逆变器，而把所接收的太阳光转化成交流电，用于驱动热栗热水机的压缩机、风机、热水循环栗；然而由于每平方米面积所能接收的太阳光强度不超过lkw，且现有光电转化效率极低，因此决定了不仅太阳能电池板所需占地面积十分巨大，而且决定了太阳能电池板所需投资十分昂贵；因此在现有技术水平很难具有商业推广价值。
(三)
【发明内容】
[0005]本发明目的是要(I)实现太阳能吸收器与空气翅片蒸发器的一体化设计；(2)构建由双热源提供蒸发热量的空气太阳复合源热栗热水机，通过提高蒸发温度提高热栗制热量与能效比；(3)以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热栗运行，革命性提升太阳能热栗热水机的使用经济性。
[0006]本发明采用技术方案，即空气太阳复合源驱动热栗热水机如附图1所示，其由:1-压缩机；1-1_气液分离器；2_四通换向阀；3_热水换热器；3-1热水循环栗；3-2_逆止阀；3-3_热水箱；3-4_过滤器；4_翅片氟盘管吸收器；5_止回阀；5-1_高压储液器；6-膨胀阀；6-1_过滤器；7_排水管；8_轴流风机；9_室外机外壳；10_反射镜；11_太阳能电池板；12-逆变器等组成，其特征在于:
[0007]氟气管串联连接气液分离器1-1、压缩机1、四通换向阀2、热水换热器3工质侧、翅片氟盘管吸收器4，氟液管串联连接热水换热器3工质侧及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件、高压储液器5-1、翅片氟盘管吸收器4及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件，其中各止回阀5的流动方向背离所连接的热水换热器3工质侧或翅片氟盘管吸收器4，组成氟利昂热栗工质循环回路；
[0008]翅片氟盘管吸收器4、轴流风机8，组成环境空气回路；
[0009]翅片氟盘管吸收器4的垂直正下方设置水平的室外机外壳9底盘，并设置其排水管7，组成室外机冷凝排水回路；
[0010]热水循环栗3-1通过水管串联连接逆止阀3-2、热水换热器3热水侧、热水箱3-3、过滤器3-4，组成热水循环加热回路；
[0011]室外机外壳9背阳面布置反射镜10，反射镜10的表面对太阳光具有较高反射率，反射镜10的对称轴为垂直布置，反射镜10的开口朝向正南方。
[0012]翅片氟盘管吸收器4的翅片表面对太阳光具有较高吸收率。
[0013]轴流风机8的叶片对太阳光具有较高透过率。
[0014]室外机外壳9为垂直布置，且空气流动朝向正南方或正上方。
[0015]反射镜10为平面反射镜或抛物面反射镜或复合抛物面反射镜。
[0016]太阳能电池板11的输出电线，通过逆变器12连接至压缩机1、热水循环栗3-1、轴流风机8的电动机。
[0017]本发明工作原理结合附图1说明如下:
[0018]1、四季热栗加热热水:热栗循环的压缩机I驱动高压、过热气态氟利昂工质，流经四通换向阀2、热水换热器3工质侧，释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热后，成为高压、过冷液态氟利昂工质，然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流，再流经翅片氟盘管吸收器4工质侧，吸收环境空气低位热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质，并流经四通换向阀2和气液分离器1-1，重新被压缩机I吸引，构成气-水热栗循环；而热水循环栗3-1驱动热水流经逆止阀3-2、热水换热器3热水侧、热水箱3-3、过滤器3-4，把热水换热器3中的冷凝热量排放至热水中，以循环加热逐步升温方式把热水箱3-3中的热水从环境温度加热至55°C ;轴流风机8以较大风量驱动环境空气从室外机外壳9的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4，一方面通过其翅片而吸收环境空气低位热能，另一方面通过室外机外壳9的背阳面布置反射镜10，反射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内，以及再一方面通过室外机外壳9的朝阳面布置轴流风机8透明叶片，透射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内，从而吸收太阳光；通过上述热栗循环把空气太阳复合热能循环栗至热水换热器3而排放至热水中，以实现热水功能；通过提高蒸发温度2°C而提高热栗制热量与能效比。太阳能电池板11通过逆变器12，以把所接收的太阳光转化成交流电，并驱动压缩机1、热水循环栗3-1、轴流风机8的电动机；从而实现冬季空气太阳复合源热栗热水机驱动的热水功能。
[0019]2、冬季制冷循环实现融霜:制冷循环的压缩机I驱动高压、过热气态氟利昂工质，流经四通换向阀2、翅片氟盘管吸收器4工质侧，以向翅片表面的霜层释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热而成为高压、过冷液态氟利昂工质，然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流，再流经热水换热器3工质侧，以吸收循环热水的热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质，并流经四通换向阀2和气液分离器1-1，重新被压缩机I吸引，构成气-水制冷循环；轴流风机8以较大风量驱动环境空气从室外机外壳9的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4，一方面通过其翅片而向霜层排放高位热能；而热水循环栗3-1驱动热水在热水换热器3与热水箱3-3之间循环流动，以为热水换热器3提供蒸发所需热量；另一方面通过室外机外壳9的背阳面布置反射镜10，反射太阳光至其霜层，以及再一方面通过室外机外壳9的朝阳面布置轴流风机8透明叶片，透射太阳光至其霜层，从而通过吸收太阳光而融霜；通过上述制冷循环而把热水箱3-3中的热能循环栗至霜层而融霜，以实现冬季高效融霜功能。融霜过程中翅片氟盘管吸收器4外表面形成的化霜水依重力先向下流至室外机外壳9的下部底盘中，再由排水管7继续向下排出室外机外壳9 ;太阳能电池板11通过逆变器12，以把所接收的太阳光转化成交流电，并驱动压缩机1、热水循环栗3-1、轴流风机8的电动机；从而实现冬季空气太阳复合源热栗热水机驱动的融霜功能。
[0020]与现有各种形式的太阳能热栗热水机、空气源热栗热水机产品相比较，本发明的技术优势如下:
[0021]1、实现太阳能翅片黑腔吸收器与空气能翅片蒸发器的一体化设计:(I)由深度/宽度比超过22的翅片夹缝来构建吸收太阳能黑腔；(2)通过表面涂黑、沙化、氧化等工艺，提高翅片对太阳光吸收率，以提高翅片黑腔黑度；(3)保持翅片氟盘管高效分配热栗工质及高效流通、换热等热力性能；(4)通过大幅提高复合源蒸发器的吸收热流密度，而提高热栗蒸发温度。
[0022]2、构建由双热源提供蒸发热量的空气太阳复合源热栗热水机，通过提高蒸发温度提高热栗制热量与能效比:无太阳光时通过翅片吸收空气能，形成空气源热栗热水机；有太阳光时通过反射镜、透明叶片、翅片黑腔吸收太阳能，以及通过翅片吸收空气能，形成空气太阳复合源热栗热水机；由空气能与太阳能双热源提供热栗循环所需蒸发热量，提高蒸发温度，进而提高热栗制热量与能效比。
[0023]3、以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热栗运行，革命性提升太阳能热栗热水机的使用经济性:相比以低效、昂贵的太阳能电池板光电转化形式，利用太阳能驱动热栗电机运行；本发明以高效、廉价的光热转化形式，利用太阳能驱动复合源热栗热水机运行；从而革命性提升太阳能热栗热水机的经济性。
[0024]因为:(I)太阳能光热转化效率，随太阳