利用太阳能板加热液体的加热装置的制造方法_2

文档序号:8303275阅读:来源:国知局
器风道堵塞的风险得以最小化且优化了流经蒸发器3的空气分配量。此外,开口间隙7B设有两个开口,为通孔7F,这些通孔7F可进一步对流入间隙7B内的空气进行分配,从而实现蒸发器3内空气的均匀分配。在低压部分5B中,制冷剂呈液态形式,但在吸热部分5C中开始加热并沸腾。
[0030]因此,蒸发器用于对蒸发部分内的制冷剂进一步加热。在此阶段,制冷剂已经完全从液态转化为气态。第一换热回路5从蒸发器3延伸至压缩机6,在此处,气态制冷剂被加压进一步增温,形成加压部分5A。此时,加压部分5A延伸入螺旋状排列的换热管12中,在此处,待加热液体可在管12中绕所述的加压部分5A流动以形成逆流换热器。加压部分5A通过管12后通向膨胀阀9,该膨胀阀9用于降低压力并让制冷剂冷凝进入低压部分5B以及继续上述回路。管12优选为可维持高压且如果待加热液体在加热装置内结冰时可弹性变形的PEX管(由交联聚乙烯制成)。管12可在不损坏加热装置的情况下膨胀以容纳体积较大的冰和在冰融后收缩至常规大小。其他具有这些性质的材料也适用于在管12中使用。
[0031]压缩机优选具有相对较小的功率,如在500-800W范围内。此类装置除了可获得额外的环境优势外,如生产时减少物料消耗和生产过程中能源需求较少,还可获得成本优势,这是因为此类尺寸的压缩机可以进行大规模生产,如:可用于冷冻机。
[0032]第二换热器回路8优选为采用面板4作为太阳能板对制冷剂加热的太阳能集热器。在一些实施例中,第二换热器回路8中可采用与第一换热器回路5中相同的制冷剂,但也可采用不同的制冷剂。
[0033]第二换热器回路8优选为采用面板4作为驱动器且具有吸热部分8A的热虹吸管,其中,吸热部分8A安装在面板4上,优选地,在背对间隙7的所述面板4的后侧上。如果面板4的温度高于制冷剂的沸点温度,那么第二换热回路8的管中的制冷剂因而被加热至沸腾且过渡到气体阶段。该气体在安装在第一换热器回路5的加压部分5A附近的换热管12中以螺旋形式输送到供热部分8B,从而使待加热液体能绕供热部分流动并由此形成逆流换热器。
[0034]换热管12密闭在隔离罩11、16中。管12的直径相对较大,如:在20_50mm范围内,可在不占据主要空间(例如还可提供周围空间)的情况下将回路5、8的供热部分SB和加压部分5A容纳在其中。换热管12内的周围空间打算用于为房屋内(例如热水箱15)(将结合图6做更多详细说明)的自来水加热。
[0035]图4示出了如何优选地设计装置100。因此,透明外壁2,还有面板4应当是弯曲的,优选地,半径绕同一中心,因而在透明外壁2与面板4之间形成的间隙7在任何穿过中心线的垂直剖面内都是相同的。此外,已示出外壳的侧壁13C呈向后壁13B会聚的角度设置。再者,装置100内的不同部分均进行了隔离16。如前所述,外壳具有一层隔离16。后壁13B也有一层用于将其覆盖的隔离16。此外,顶壁13A的内侧和侧壁13C的内上侧也有隔离16。最终,出现隔离分区16A,在该隔离分区16A的中心具有风扇10用的通路18。
[0036]图7是第一换热器回路和第二换热器回路5、8的流路示意图,示出了含有待加热液体的管12,其中的待加热液体通过建筑物的墙壁30被输送至加热装置100并在加热后返回建筑物。第一换热器回路包括膨胀阀9,其为安装在面板上的之字型构造,段5C安装在蒸发器3和压缩机6上;且第二换热器回路8包括具有管段的热虹吸管8,其管段安装在面板4上,且持续朝向加热液体的管12 (如上所述)。
[0037]根据本发明的装置提供了一种通过非常有效的方式将太阳能集热器的优势与空气热泵的优势相结合的新型概念,其中,太阳能集热器是第二换热器回路8(热虹吸管回路)的驱动器且空气热泵是第一换热器回路5 (传统换热器回路)的驱动器。根据本发明的装置的主要优点在于采用了相对便宜的吸热单元(如面板4)对两个回路5、8进行集热。优选地,面板4由金属材料制成,如:铝或铜或铝和铜组合使用,然而任何可以吸热且可将热量传递给换热器回路5、8的材料均适用于本发明。
[0038]一个示例性实施例可做如下设置,其中,根据本发明的装置可用于为房屋内的自来水加热:假设将热水箱15的最大温度设为60°C且供应至房屋的淡水的温度假设为10°C。冷水水温为10°C的小回路通过T形管从供水管20 (连接至热水箱15)中分出,使供水线21中总体上变小的水流流到热管12中用作自来水。供应给热管12的冷水将与两个回路5A、8B逆向流动并吸收这些回路中的热量,其中,当热管12中已加热的水进入回水管22时,将该返回水流的温度控制在60°C。鉴于普通房屋中只是偶尔使用热水,因此,相对较小流量的热水就足以将热水箱15保持在所需温度。另一方面,如果临时需要使用大量热水,那么热水箱的现有加热系统也可以与本发明相结合使用。
[0039]在炎热的夏日,第二换热器回路8足以将水箱15的水加热到适合建筑物内使用的温度,但是,在大多数情况下,也要求第一换热器回路5达到所需温度。加热装置优选为加热系统的一部分并由控制单元运行,采用至少一个传感器来收集水箱15内预定水位的温度数据、加热器附近的空气温度以及其他与加热装置运行相关的数据。通过对水箱15内温度实施监控,可判定什么时候需要运行第一换热器回路5,且系统用户可决定水箱15内的水适合什么样的温度。其优点在于,将待加热液体保持在低流量(如,7-10升/小时)可让第一、第二换热器回路5、8充分加热并在水箱15内形成梯度。
[0040]其优点在于允许加热装置100和水箱15的用户(例如建筑物内的居住者)选择所需的水箱15内温度。
[0041 ] 现在将对三种不同的运行模式进行说明,以便对根据本发明的加热装置的运行进行进一步举例说明。
[0042]在第一种运行模式中,假定室外温度为-10°C。这也是流入空气入口 7E和向上流经空气入口流间隙7的空气的温度。在蒸发器3中,空气将相对于回路5中的制冷剂以交叉的流向方式通过。因此,制冷剂的温度将从-20°C增加到约-15°C。之后,制冷剂将被压缩机6压缩,这意味着温度将增至约70V。在热管12中,压缩后的制冷剂在使管12中的液体变暖后,其温度将降至30°C,然后到达膨胀阀9,从而使其温度降至约-20°C。之后,在再次进入蒸发器3之前,制冷剂将从面板4吸收一部分热量。从出口孔7C离开加热装置的空气的温度约为-12°C。
[0043]热虹吸管8将从面板4吸收太阳能向热管12供热并通过其在热管12内平行于其他回路运行的管传递温度约为70°的太阳能。需要注意的是,当太阳照射在此处时则无需运行空气热泵,例如,可以不用激活压缩机6。相反地,可以通过激活风扇10增加空气流量的方式增加从空气热泵(例如当没有阳光时)获取的热能。在优选实施例中,风扇10被可变地驱动,对空气流量进行无级控制。
[0044]其优点在于,风扇10的转速可以根据给定时间允许的风扇噪音量而变化。例如,当加热装置100四周的空气温度超过10°c时,人们可能更愿意在加热装置100附近享受好天气。此时,风扇10可以以较低转速驱动,以产生较低噪音。相反地,当空气寒冷时,风扇可以较高转速运转,从而产生较大噪音。将风扇10设置在加热装置10内靠近隔离的地方可通过隔离吸附噪音进行降噪。
[0045]将压缩机6设置在壳体2、13顶部的优点在于将其设置在了装置最热的部分,从而带来与压缩机6的运行性能和可靠性相关的优点。由于压缩机6的设置,因此,无需额外加热以防止压缩机6变得比其他部件冷。如果温度变得比其他部件更低,会出现制冷剂在压缩机内部凝结的风险,导致所述制冷剂在使用过程中与来自压缩机6的油混合,并让所述油通过第一换热器回路5扩散。然而,由于压缩机6的有益设置,这种情况可以在无需使用任何额外部件的情况下得以避免。
[0046]为了优化流经蒸发器3的流量,隔热壳体11优选地设置在装置100的下降流通道7D的中心处,高起,这是因为这样的设置可以促使靠近边缘的入口
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