CN105650879A - 利用太阳能预热的热泵热水*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能预热的热泵热水***，包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路。本发明设计了一种具有保温隔板的方形热水储水水箱，保温隔板将方形热水储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免冷水补水与热水混合，从而提升机组能效比，在方形储水水箱侧面和顶面的保温层外加设太阳能受热水腔，整个太阳能受热水腔连通，可以通过吸收太阳能给储存在太阳能受热水腔中的冷水补水进行预加热，提高补水温度，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。

Description

利用太阳能预热的热泵热水***
技术领域
本发明属于热泵热水器领域，涉及一种利用太阳能预热的热泵热水***。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对于生活品质的要求也越来越高，生活用热水也成为了提高生活品质不可缺少的一个方面，而传统的电热水器、锅炉具有能耗大、污染严重等一系列的问题。传统的太阳能热水器又受到天气的制约，天气不好时，影响热水供应量和供水品质，甚至不能持续供给热水。热泵热水***可以从低温空气中吸收热量，将这部分热量转移到比空气温度要高的高温水中，使水温升高。热泵热水***具有高效节能的特点，在耗电量相同的情况下，热泵热水***产生的热水量是电热水器的3-4倍，广泛应用于学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所，热泵热水***是集中供给生活热水的最优方案之一。
目前我国市场上的热泵热水***主要为单一储水水箱***，当向储水水箱进行补水时，市政管网中的冷水补水与储水水箱中的热水混合，使供给用户的热水温度大幅度下降，降低了热水的质量，影响了用户的舒适度。冷水补水与储水水箱中的热水混合，使热泵热水机组的冷凝温度始终处于较高的状态，降低了热泵热水机组加热热水时的平均cop，增加了热泵热水***的耗能。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种利用太阳能预热的热泵热水***，避免市政管网的冷水补水与储水水箱中的热水混合，提高热泵热水机组加热水时的平均cop，减少热泵热水机组的耗能。
技术方案：本发明的利用太阳能预热的热泵热水***包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路；所述储水水箱加热循环回路包括沿水循环方向依次连接的储水水箱、加热循环水泵、热泵热水机组，所述热泵热水机组的热水出口通过第一电磁阀与储水水箱中设置的加热水腔的进水口连接，热泵热水机组的热水出口通过第二电磁阀与储水水箱中设置的保温水腔的进水口连接；所述储水水箱侧面和顶面外设置有太阳能受热水腔，所述太阳能受热水腔通过第四电磁阀与加热水腔连通，太阳能受热水腔上设置有用以与市政管网连通的补水口和第三电磁阀；所述加热水腔的出水口通过第八电磁阀与保温水腔的出口和供水热水水泵进口之间的用户侧热水循环管路连接，供水热水水泵出口依次通过出水压力罐、第五电磁阀与保温水腔的进水口连接。
进一步的，本发明***中，所述储水水箱中设置的加热水腔和保温水腔之间通过内置保温隔板分隔。
进一步的，本发明***中，所述加热水腔的出水口通过第六电磁阀与热泵热水机组的进水口连接，保温水腔的出水口通过第七电磁阀与热泵热水机组的进水口连接。
进一步的，本发明***中，该***中，通过打开第一电磁阀和第六电磁阀，关闭第二电磁阀和第七电磁阀，实现对加热水腔的加热；通过打开第二电磁阀和第七电磁阀，关闭第一电磁阀和第六电磁阀，实现对保温水腔的加热。
进一步的，本发明***中，所述太阳能受热水腔的外表面敷设有太阳能吸收涂层，用以吸收太阳能并预热进入加热水腔的冷水。
本发明中，方形储水水箱内置保温隔板，将方形储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免冷水补水与热水混合，提高了用户用热水的舒适度，降低了热泵热水机组的工作温度点，提高了热泵热水机组的平均cop，在加热等量热水的情况下，耗能更低。在加热水腔的内部分别装第一水位开关、第二水位开关和第一温度传感器，在保温水腔的内部分别装第三水位开关、第四水位开关和第二温度传感器。方形储水水箱侧面和顶面保温层外加设太阳能受热水腔，整个太阳能受热水腔连通，在太阳能受热水腔的表面，涂有吸收效率较高的黑色材料，使得太阳能受热水腔可以通过吸收太阳能对冷水进行预加热，提高补水温度，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。
太阳能热泵热水***包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路。储水水箱加热循环回路包括加热循环水泵、热泵热水机组、第一电磁阀、第二电磁阀、加热水腔、保温水腔、第六电磁阀、第七电磁阀及其相关连接管道；市政管网补水管路包括第三电磁阀、太阳能受热水腔、第四电磁阀、加热水腔、第八电磁阀、热水供水水泵、第五电磁阀、保温水腔及其相关连接管道；用户侧热水循环回路包括保温水腔、热水供水水泵、第五电磁阀及其相关连接管道。
具体连接方式：加热水腔和保温水腔的底部分别通过第六电磁阀和第七电磁阀接加热循环泵入口，加热循环泵出口接热泵热水机组入口，加热水腔和保温水腔的顶部分别通过第一电磁阀和第二电磁阀接热泵热水机组出口，市政管网补水管通过第三电磁阀接到太阳能受热水腔的顶部，太阳能受热水腔的底部通过第四电磁阀接加热水腔上部，加热水腔的底部通过第八电磁阀接热水供水泵入口前的管道，保温水腔的下部接热水供水泵入口，热水供水泵出口接出水压力罐入口，保温水腔的上部通过第五电磁阀接出水压力罐出口，出水压力罐和第五电磁阀之间为用户侧供热水管网。在太阳能受热水腔、加热水腔和保温水腔的外部装第一自动排气阀、第二自动排气阀和第三自动排气阀，用于各个水腔的补水排气。在热水供水泵的下游装出水压力罐，用于缓冲***压力波动，在***内水压轻微变化时，能保证***的水压稳定。
利用太阳能预热的热泵热水***加热方式：利用太阳能的热泵热水***，在正常运行状态下，来自市政管网的补水通过第三电磁阀进入太阳能受热水腔，经过太阳能预热的高温冷水从太阳能受热水腔通过第四电磁阀进入加热水腔，通过热泵热水机组给加热水腔的冷水进行加热，加热后的高温热水通过第八电磁阀、热水供水泵、出水压力罐和第四电磁阀进入保温水腔。
利用太阳能预热的热泵热水***的自动控制***的工作方式：首先检测加热水腔的第二水位开关，若加热水腔中的水位低于第二水位开关，即第二水位开关关闭，则第三电磁阀和第四电磁阀打开，来自市政管网的补水通过第三电磁阀、太阳能受热水腔、第四电磁阀进入加热水腔，加热水腔水位不断上升，当加热水腔水位超过第二水位开关，第二水位开关闭合，第一电磁阀和第六电磁阀打开，第二电磁阀和第七电磁阀关闭，热泵热水机组对加热水腔中的冷水进行加热，当加热水腔中的水位高于第一水位开关时，第一水位开关闭合，第四电磁阀关闭，停止对加热水腔补水。当加热水腔的温度高于第一温度传感器设定温度时，且保温水腔中的水位低于第三水位开关，即保温水腔的第三水位开关断开时，第八电磁阀打开，加热水腔中的热水通过第八电磁阀、热水供水泵、出水压力罐、第五电磁阀进入用户侧的热水循环管网，通过用户侧的热水循环管网进入保温水腔，为保温水腔进行热水补给。当加热水腔的温度高于第一温度传感器设定温度时，且保温水腔中的水位高于第三水位开关，即保温水腔的第三水位开关闭合时，热泵热水机组停止加热。当加热水腔的水位下降到第二水位开关以下时，第二水位开关关闭，此时第八电磁阀关闭，第四电磁阀打开，对加热水腔进行补水。在运行过程中，若保温水腔的水温低于第二温度传感器的设定温度，则第二电磁阀和第七电磁阀打开，第一电磁阀和第六电磁阀关闭，热泵热水机组给保温水腔中的热水进行加热。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
在本套***中，由于保温隔板将储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免了冷水补水与储水水箱热水混合，提高了热泵热水机组的平均cop，并且根据上述结构和所描述的***管网，可以实现热泵热水机组既可以给加热水腔的冷水加热，也可以给保温水腔的热水加热。
在储水水箱的侧面和顶面的保温层外设置太阳能受热水腔，太阳能受热水腔中的冷水，在进入加热水腔之前，通过吸收太阳能，可以提高进入加热水腔的补水温度，减少了热泵热水机组加热冷水到所需温度时的耗能。
本***在加热水腔向保温水腔补水的同时，热泵热水机组仍然可以给加热水腔中的补水进行加热，增加了热泵热水机组的运行时间，提高了热泵热水机组的利用率。
附图说明
图1是利用太阳能预热的热泵热水***示意图。
图中有：储水水箱1；太阳能受热水腔2；加热水腔3；保温水腔4；第三电磁阀5；第五电磁阀6；第八电磁阀7；热水供水泵8；出水压力罐9；第四电磁阀10；第六电磁阀11；第七电磁阀12；加热循环泵13；热泵热水机组14；第一电磁阀15；第二电磁阀16；第一水位开关17；第一温度传感器18；第二水位开关19；第三水位开关20；第二温度传感器21；第四水位开关22；第一自动排气阀23；第二自动排气阀24；第三自动排气阀25；保温隔板26；保温层27。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
本发明是基于一种利用太阳能预热的热泵热水***。方形储水水箱1内置保温隔板26，将方形储水水箱1分隔为加热水腔3和保温水腔4，避免冷水补水与热水混合，提高了用户用热水的舒适度，降低了热泵热水机组14的工作温度点，提高了热泵热水机组14的平均cop，在加热等量热水的情况下，耗能更低。在加热水腔3的内部分别装第一水位开关17、第二水位开关19和第一温度传感器18，在保温水腔4的内部分别装第三水位开关20、第四水位开关22和第二温度传感器21。方形储水水箱1侧面和顶面保温层27外加设太阳能受热水腔2，整个太阳能受热水腔2连通，在太阳能受热水腔2的表面，涂有吸收效率较高的黑色材料，使得太阳能受热水腔2可以通过吸收太阳能对冷水进行预加热，提高补水温度，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。
太阳能热泵热水***包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路。储水水箱加热循环回路包括加热循环水泵13、热泵热水机组14、第一电磁阀15、第二电磁阀16、加热水腔3、保温水腔4、第六电磁阀11、第七电磁阀12及其相关连接管道；市政管网补水管路包括第三电磁阀10、太阳能受热水腔2、第四电磁阀6、加热水腔3、第八电磁阀7、热水供水水泵8、出水压力罐9、第五电磁阀10、保温水腔4及其相关连接管道；用户侧热水循环回路包括保温水腔4、热水供水水泵8、出水压力罐9、第五电磁阀10及其相关连接管道。
具体连接方式：加热水腔3和保温水腔4的底部分别通过第六电磁阀11和第七电磁阀12接加热循环泵13入口，加热循环泵13出口接热泵热水机组14入口，加热水腔3和保温水腔4的顶部分别通过第一电磁阀15和第二电磁阀16接热泵热水机组14出口，市政管网补水管通过第三电磁阀5接到太阳能受热水腔2的顶部，太阳能受热水腔2的底部通过第四电磁阀6接加热水腔3上部，加热水腔3的底部通过第八电磁阀7接热水供水泵8入口前的管道，保温水腔4的下部接热水供水泵8入口，热水供水泵8出口接出水压力罐9入口，保温水腔4的上部通过第五电磁阀10接出水压力罐9出口，出水压力罐9和第五电磁阀10之间为用户侧供热水管网。在太阳能受热水腔2、加热水腔3和保温水腔4的外部装第一自动排气阀23、第二自动排气阀24和第三自动排气阀25，用于各个水腔的补水排气。在热水供水泵8的下游装出水压力罐9，用于缓冲***压力波动，在***内水压轻微变化时，能保证***的水压稳定。
利用太阳能预热的热泵热水***加热方式：利用太阳能的热泵热水***，在正常运行状态下，来自市政管网的补水通过第三电磁阀5进入太阳能受热水腔2，经过太阳能预热的高温冷水从太阳能受热水腔2通过第四电磁阀6进入加热水腔3，通过热泵热水机组14给加热水腔3的冷水进行加热，加热后的高温热水通过第八电磁阀7、热水供水泵8、出水压力罐9和第四电磁阀10进入保温水腔4。
利用太阳能预热的热泵热水***的自动控制***的工作方式：首先检测加热水腔3的第二水位开关19，若加热水腔3中的水位低于第二水位开关19，即第二水位开关19关闭，则第三电磁阀5和第四电磁阀6打开，来自市政管网的补水通过第三电磁阀5、太阳能受热水腔2、第四电磁阀6进入加热水腔3，加热水腔3水位不断上升，当加热水腔3水位超过第二水位开关19，第二水位开关19闭合，第一电磁阀15和第六电磁阀16打开，第二电磁阀11和第七电磁阀12关闭，热泵热水机组14对加热水腔3中的冷水进行加热，当加热水腔3中的水位高于第一水位开关17时，第一水位开关17闭合，第四电磁阀6关闭，停止对加热水腔3补水。当加热水腔3的温度高于第一温度传感器18设定温度时，且保温水腔4中的水位低于第三水位开关20，即保温水腔4的第三水位开关20断开时，第八电磁阀7打开，加热水腔中3的热水通过第八电磁阀7、热水供水泵8、出水压力罐9、第五电磁阀10进入用户侧的热水循环管网，通过用户侧的热水循环管网进入保温水腔4，为保温水腔4进行热水补给。当加热水腔3的温度高于第一温度传感器18设定温度时，且保温水腔4中的水位高于第三水位20开关，即保温水腔4的第三水位开关20闭合时，热泵热水机组14停止加热。当加热水腔3的水位下降到第二水位开关19以下时，第二水位开关19关闭，此时第八电磁阀7关闭，第四电磁阀6打开，对加热水腔3进行补水。在运行过程中，若保温水腔4的水温低于第二温度传感器21的设定温度，则第二电磁阀16和第七电磁阀12打开，第一电磁阀15和第六电磁阀23关闭，热泵热水机组14给保温水腔4中的热水进行加热。
方形储水水箱1的内置保温隔板26将方形储水水箱分隔为加热水腔3和保温水腔4，避免冷水补水与热水混合，提高了用户用热水的舒适度，降低了热泵热水机组的工作温度点，提高了热泵热水机组的平均cop，在加热等量热水的情况下，耗能更低。
在方形储水水箱1的侧面和顶面保温层27外加设太阳能受热水腔2，整个太阳能受热水腔2连通，通过第四电磁阀6与加热水腔3相连，热泵热水机组14对加热水腔进行加热的同时，太阳能受热水腔2可以通过吸收太阳能给储存在太阳能受热水腔2中的冷水进行预加热，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。基于市政管网补水管路，在加热水腔3给保温水腔4进行补水的时候，热泵热水机组14不需要停机，可以持续给加热水腔3进行加热，提高了整个***的工作效率。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用太阳能预热的热泵热水***，其特征在于，该***包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路；
所述储水水箱加热循环回路包括沿水循环方向依次连接的储水水箱（1）、加热循环水泵（13）、热泵热水机组（14），所述热泵热水机组（14）的热水出口通过第一电磁阀（15）与储水水箱（1）中设置的加热水腔（3）的进水口连接，热泵热水机组（14）的热水出口通过第二电磁阀（16）与储水水箱（1）中设置的保温水腔（4）的进水口连接；
所述储水水箱（1）侧面和顶面外设置有太阳能受热水腔（2），所述太阳能受热水腔（2）通过第四电磁阀（6）与加热水腔（3）连通，太阳能受热水腔（2）上设置有用以与市政管网连通的补水口和第三电磁阀（5）；
所述加热水腔（3）的出水口通过第八电磁阀（7）与保温水腔（4）的出口和供水热水水泵（8）进口之间的用户侧热水循环管路连接，供水热水水泵（8）出口依次通过出水压力罐（9）、第五电磁阀（10）与保温水腔（4）的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能预热的热泵热水***，其特征在于，所述储水水箱（1）中设置的加热水腔（3）和保温水腔（4）之间通过内置保温隔板（26）分隔。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能预热的热泵热水***，其特征在于，所述加热水腔（3）的出水口通过第六电磁阀（11）与热泵热水机组（14）的进水口连接，保温水腔（4）的出水口通过第七电磁阀（12）与热泵热水机组（14）的进水口连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的利用太阳能预热的热泵热水***，其特征在于，该***中，通过打开第一电磁阀（15）和第六电磁阀（11），关闭第二电磁阀（16）和第七电磁阀（12），实现对加热水腔（3）的加热；通过打开第二电磁阀（16）和第七电磁阀（12），关闭第一电磁阀（15）和第六电磁阀（11），实现对保温水腔（4）的加热。
5.根据权利要求1、2或3所述的利用太阳能预热的热泵热水***，其特征在于，所述太阳能受热水腔（2）的外表面敷设有太阳能吸收涂层，用以吸收太阳能并预热进入加热水腔（3）的冷水。
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