专利名称：一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能热泵装置，更具体的说，尤其涉及一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置。
背景技术：
热泵技术是近年来发展起来的一种新能源技术，是通过消耗一部分能源把热量从低温热源转移到高温热源的一种装置。转移到高温热源中的热量包括消耗的能源和从低温热源中吸收的热量。空气源热泵热水器一般由压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器等部件组成。它的工作原理是，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过永久黏结在贮水箱内的特制环形管冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了空气源热泵贮水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复，从而实现热水的产出。采用该技术可以节约大量的能源，可达到节能降耗的目的，是一种值得开发、推广的新能源技术。但是，空气源热泵热水器具有一个非常大的缺点，就是在冬季寒冷地区或者高湿度地区，蒸发器往往会出现严重的结霜现象，导致热泵无法正常工作。为了解决上述问题，后来又发展出一种以太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，就是太阳能热泵，它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源，它可全天候工作，提供热水或热量。如中国专利CN03150626.7公开了一种太阳能空气热泵热水器，它是由直接膨胀式太阳能热泵热水器改进而来，包括有一个太阳能-空气蒸发器，一个沉浸式冷凝盘管在内的热水箱，一个小型热泵压缩机及其相关的制冷配件储液器、热力膨胀阀等。其工作过程为制冷剂在太阳能_空气蒸发器的太阳能集热板中吸收能量后蒸发，被压缩机吸入，压缩后流入热水箱底部的冷凝盘管中冷凝，释放出热量加热水，而冷凝后的制冷剂经储液器和热力膨胀阀又流回太阳能集热板中重新吸热、蒸发，由此循环。阴雨天，流过太阳能集热板中的制冷剂直接从空气中吸取热量蒸发，其余整个工作循环过程不变。这种太阳能空气热泵热水器既能有效提高热泵供热性能，又能全天候稳定工作。但是，上述技术均没有从根本上解决在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜问题，这成为一个较大的技术障碍。而目前的常规思路均从提高空气源热泵的热效率方面考虑，研究如何从低温热源中更有效率，更多的吸取热量，但此研究方向已走到一个技术瓶颈处，很难有显著性提高。这些太阳能空气源热泵都不能够适用于持续雪雨寒冷的气候，或者是在0°C以下的环境条件进行有效工作。并且目前市场上所见的太阳能空气源热泵整机需要蒸发器及冷凝器，压缩机与风机共需消耗2000W以上的电力，这是极大的浪费，电器本身及其电源与智能控制部分不能够完全达到环保节能的要求，而且还存在制造成本高的问题。另一方面，目前常规使用的电磁加热装置多为平面结构，平面的一般只使用一个发热体、其做功效率较低。
发明内容针对现有太阳能空气源热泵在寒冷地区和高湿度地区蒸发器容易结霜、耗能高， 成本高的问题，本实用新型从另一个角度出发，克服现有技术偏见，不考虑如何提高空气源热泵的热效率，直接在系统中加入一个发热装置，就可提供一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，并且该装置还具有节能环保和低成本的优点。本实用新型的技术方案是这样实现的一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，包括太阳能集热器、压缩机、储水箱、冷凝器换能管、储液器、电子膨胀阀；所述太阳能集热器内有集热管内工质管道，所述冷凝器换能管位于储水箱中并浸入水中；所述太阳能集热器、压缩机、储水箱、冷凝器换能管、储液器、电子膨胀阀依次通过工质管道串连，组成供工质即制冷剂循环流动的密闭通道，所述工质即制冷剂的运行流动方向为由集热管内工质管道到压缩机，然后流动到冷凝器换能管，再到储液器，最后通过电子膨胀阀又循环流动至集热管内工质管道，还包括有发热装置，所述发热装置串连于太阳能集热器和压缩机之间的工质管道上。所述的发热装置包括发热体、螺旋形激磁线圈、主电路和其控制器，所述发热体位于可供工质流动的管道内，可供工质流动的管道外表面包裹有保温材料，螺旋形激磁线圈缠绕在保温材料上，所述控制器还包括一个安装于太阳能集热器和可供工质流动的管道之间的温度探头。所述的电子膨胀阀主要由毛细管、执行器和传感器压力探头三部分构成，它们能够根据工质即制冷剂的工作特性曲线图中的最佳效率区域所需要的工作温度和压力来自动调节本阀的开关程度。所述太阳能集热器内集热管为8-10根，总长为15-25米。所述储水箱内冷凝器换能管绕成圆环状，这些圆环同心布置，沿轴向叠加形成桶状，冷凝器换能管总长度为13-15米，组成两个或三个桶状结构均勻分布于储水箱中。所述的集热管内工质管道与发热装置，压缩机，冷凝器换能管，储液器，电子膨胀阀，相串联，组成供工质即制冷剂循环流动的密闭通道。所述的太阳能热泵装置中工质即制冷剂的运行流动方向为由集热管内工质管道到发热装置，再到压缩机，然后流动到到冷凝器换能管，再到储液器，最后通过电子膨胀阀又循环流动至集热管内工质管道。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是1)由于使用发热装置替代空气源热泵的蒸发器给工质进行热能传递，就从根本上解决了使用蒸发器带来的连续低温环境下不能有效工作的问题。2)不使用蒸发器，也就不需要风机，又解决了风机能耗高的问题。3) 本实用新型压缩机的功率仅是现行产品的三分之一，即消耗电能为600W左右，又进一步达到了节能减排的目的。4)发热装置采用螺旋形激磁线圈，可以在其螺旋形的内部使用多个发热体，其做功相当于多个平面发热体同时做功，热效率高。幻因为没有蒸发器、冷凝器和风机等部件，使得制造成本得到降低。
[0017]图1是一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置原理图；图2是发热装置原理图；图3是一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置的内部实物体；图中压缩机1，冷凝器换能管2，储水箱21，储水箱的热水出管22，储水箱的冷水进管23，发热装置3，螺旋形激磁线圈31，发热体32，工质流动的管道33，储液器4，太阳能集热器51，集热管内工质管道5，电子膨胀阀6。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。实施例1本实用新型是一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，包括有太阳能集热器51、集热管内工质管道5、发热装置3、压缩机1、储水箱21、冷凝器换能管2、储水箱的热水出管22、储水箱的冷水进管23、储液器4、电子膨胀阀6。所述冷凝器换能管2位于储水箱21内，并且它是浸入水中的，在此工质可与储水箱内的水进行热能交换；所述的集热管内工质管道5位于太阳能集热器51的集热管内，在此工质可获得太阳能集热管的热能。所述的电子膨胀阀主要由毛细管、执行器和传感器压力探头三部分构成，它们能够根据工质即冷媒的工作特性曲线图中的最佳效率区域所需要的工作温度和压力来自动调节本阀的开关程度。还包括一个安装于太阳能集热器51和可供工质流动的管道33之间的温度探头。所述太阳能集热器51内集热管为8-10根，总长为15-25米，确保太阳能集热器51 能吸收到足够的热量。所述储水箱21内冷凝器换能管2绕成圆环状，这些圆环同心布置，沿轴向叠加形成桶状，冷凝器换能管2总长度为13-15米，组成两个或三个桶状结构均勻分布于储水箱21 中，确保冷凝器换能管2在此可与水进行充分热交换。所述的集热管内工质管道5，发热装置3，压缩机1，冷凝器换能管2，储液器4与电子膨胀阀6相串联，构成一完整通路。太阳能热泵装置中工质即制冷剂的运行流动方向为由集热管内工质管道5到发热装置3，再到压缩机1，然后流动到到冷凝器换能管2，再到储液器4，最后通过电子膨胀阀 6又循环流动至集热管内工质管道5。本实用新型装置的工作流程为工质吸收太阳能集热器51或吸收发热装置3的热能后通过压缩机1压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4 中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道5中。具体到不同环境温度下工作流程如下在无太阳辐射时或者气温较低情况下，工作流程为由于太阳能集热器不能收集到足够的热量，从集热管内工质管道51流出的工质达不到压缩机温度要求，被位于太阳能集热器后的温度探头探测到，该温度探头将信号传导到控制器，控制器使加热装置启动，加热工质到预定范围温度，工质再被压缩机压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道5中，如此循环往复，直到储水箱的温度达到设定要求。太阳辐射较强时，工作流程为由于太阳能集热器能收集到足够的热量，从集热管内工质管道5流出的工质可以达到压缩机温度要求，被位于太阳能集热器后的温度探头探测到，该温度探头将信号传导到控制器，控制器控制电磁感应加热装置不启动，工质流入压缩机，被压缩机压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4 中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道5中，如此循环往复，直到储水箱的温度达到设定要求。实施例2本实用新型是一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，包括有太阳能集热器51、集热管内工质管道5、发热装置3、压缩机1、储水箱21、冷凝器换能管2、储水箱的热水出管22、储水箱的冷水进管23、储液器4、电子膨胀阀6。所述冷凝器换能管2位于储水箱21内，并且它是浸入水中的，在此工质可与储水箱内的水进行热能交换；所述的集热管内工质管道5位于太阳能集热器的集热管内，在此工质可获得太阳能集热管的热能。所述发热装置3包括发热体32、螺旋形激磁线圈31、主电路及其控制器，所述控制器还包括一个安装于太阳能集热器51和可供工质流动的管道33之间的温度探头，所述发热体32位于可供工质流动的管道33内，可供工质流动的管道33外表面包裹有保温材料， 螺旋形激磁线圈31缠绕在保温材料上；所述控制器还包括一个安装于太阳能集热器51和可供工质流动的管道33之间的温度探头。发热装置3的工作原理为电路及控制器将市电转换为高频电流，当高频电流通过螺旋形激磁线圈31时，产生无数封闭磁场力，当磁场内磁力线通过发热体32，就会产生无数小涡流，使发热体32自行高速发热，产生热能，发热效率高。所述的电子膨胀阀主要由毛细管、执行器和传感器压力探头三部分构成，它们能够根据工质即冷媒的工作特性曲线图中的最佳效率区域所需要的工作温度和压力来自动调节本阀的开关程度。所述太阳能集热器51内集热管为8-10根，总长为15-25米，确保太阳能集热器51 能吸收到足够的热量。所述储水箱21内冷凝器换能管2绕成一个个圆环，这些圆环同心布置，沿轴向叠加形成桶状，冷凝器换能管2总长度为13-15米，组成两个或三个桶状结构均勻分布于储水箱21中，确保冷凝器换能管2在此可与水进行充分热交换。太阳能热泵装置中工质即制冷剂的运行流动方向为由集热管内工质管道5到发热装置3，再到压缩机1，然后流动到到冷凝器换能管2，再到储液器4，最后通过电子膨胀阀6又循环流动至集热管内工质管道51。本实用新型装置的工作流程为工质吸收太阳能集热器51或吸收发热装置3的热能后通过压缩机1压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4 中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道5中。具体到不同环境温度下工作流程如下在无太阳辐射时或者气温较低情况下，工作流程为由于太阳能集热器不能收集到足够的热量，从集热管内工质管道51流出的工质达不到压缩机温度要求，被位于太阳能集热器后的温度探头探测到，该温度探头将信号传导到控制器，控制器使电磁感应加热装置启动，加热工质到预定范围温度，工质再被压缩机压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道51中，如此循环往复，直到储水箱的温度达到设定要求。太阳辐射较强时，工作流程为由于太阳能集热器能收集到足够的热量，从集热管内工质管道51流出的工质可以达到压缩机温度要求，被位于太阳能集热器后的温度探头探测到，该温度探头将信号传导到控制器，控制器控制电磁感应加热装置不启动，工质流入压缩机，被压缩机压成高温高压气体，流动至冷凝器换能管2，该管道位于储水箱21内并浸入水中，在此，工质与储水箱内的水进行热能交换，水温升高，工质进一步流动到储液器4 中，通过电子膨胀阀6的调节作用控制工质的流量，适宜流量的工质再次循环流动至集热管内工质管道51中，如此循环往复，直到储水箱的温度达到设定要求。上述的实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此，依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，包括太阳能集热器(51)、压缩机 (1)、储水箱(21)、冷凝器换能管O)、储液器G)、电子膨胀阀(6)；所述太阳能集热器(51) 内有集热管内工质管道(5)，所述冷凝器换能管( 位于储水箱中并浸入水中；所述太阳能集热器(51)、压缩机(1)、储水箱(21)、冷凝器换能管O)、储液器G)、电子膨胀阀 (6)依次通过工质管道串连，组成供工质即制冷剂循环流动的密闭通道，所述工质即制冷剂的运行流动方向为由集热管内工质管道(5)到压缩机(1)，然后流动到冷凝器换能管0)， 再到储液器G)，最后通过电子膨胀阀(6)又循环流动至集热管内工质管道(5)，其特征在于还包括有发热装置(3)，所述发热装置串连于太阳能集热器(51)和压缩机(1)之间的工质管道上。
2.根据权利要求1所述的能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，其特征在于 所述的发热装置C3)包括发热体(32)、螺旋形激磁线圈(31)、主电路及其控制器，所述发热体(3 位于可供工质流动的管道(3 内，可供工质流动的管道(3 外表面包裹有保温材料，螺旋形激磁线圈(31)缠绕在保温材料上，所述控制器还包括一个安装于太阳能集热器 (51)和可供工质流动的管道(3 之间的温度探头。
3.根据权利要求1或2所述的能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，其特征在于所述太阳能集热器(51)内集热管为8-10根，总长为15-25米。
4.根据权利要求1或2所述的能在连续低温环境下工作的太阳能热泵装置，其特征在于所述冷凝器换能管( 绕成圆环状，这些圆环同心布置，沿轴向叠加形成桶状，冷凝器换能管O)总长度为13-15米，组成两个或三个桶状结构均勻分布于储水箱中。
专利摘要本实用新型公开了一种能在连续低温环境下工作的太阳能热泵，包括有集热管内工质运行管道，发热装置，压缩机，冷凝器换能管，储液器，电子膨胀阀。所述太阳能集热器内有集热管内工质管道，所述冷凝器换能管位于储水箱中并浸入水中；所述太阳能集热器、压缩机、储水箱、冷凝器换能管、储液器、电子膨胀阀依次通过工质管道串连，组成供工质即制冷剂循环流动的密闭通道，还包括有发热装置，所述发热装置串连于太阳能集热器和压缩机之间的工质管道上。与目前大量使用的同类产品相比、本实用新型装置更能充分利用太阳光、空气热能，可在连续低温环境下正常运行，具有低能耗、低制造成本的优点。
文档编号F25B41/06GK202229470SQ20112024735
公开日2012年5月23日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者达洪奎 申请人:广州市碧日能源科技有限公司