[发明专利]一种自然热能收集器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自然热能收集器。

背景技术

自然热能收集器能够采集自然界热能，包括太阳能、土地、建筑物辐射热能、空气对流热能、空气中水蒸汽热能等自然热能。其主体是热泵系统，以电能作为驱动力、利用制冷剂吸收环境中的低品位热能，在热泵循环中通过换热器将该部分热量传递给水来制取热，最后将热水通过水循环系统送入用户。

目前公知的自然热能收集器，由管道把蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀连接成一个密闭循环系统，并通过控制器对其进行控制。自然热能收集器工作时，置于空气中的制冷剂液体在蒸发器内以低温与自然界中热能对象发生热交换以吸收它的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态制冷剂进入冷凝器，冷凝器释放热量使常温的水被加热，同时高压气态制冷剂凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入，如此周而复始，不断循环，实现自然热能收集器的集热和制热。在冬季由于室外温度较低，空气中的水分会凝结在空气中的蒸发器上，形成结霜现象。时间长了造成制热效率下降或不制热，所以自然热能收集器运转一段时间后就需要化霜。一般是利用四通换向阀实现化霜，其原理就是：四通换向阀工作实现冷凝器制冷，空气中的蒸发器制热以化掉蒸发器上的霜。但是四通换向阀换向除霜时间较长、热量消耗大、除霜不彻底、适应环境能力差，对自然热能收集器的正常工作也造成一定的冲击，最终影响了自然热能收集器的工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种自然热能收集器，缩短除霜时间，除霜效果好，确保自然热能收集器在各种环境中可靠地运行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自然热能收集器，由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀组成主循环系统，并通过控制器对其进行控制，其特征在于：压缩机的高压气态制冷剂出口与蒸发器间设有传输管道I，蒸发器与膨胀阀靠近冷凝器端间设传输管道II，所述传输管道I内设一个受控制器控制的电磁阀，所述压缩机、传输管道I、蒸发器、传输管道II、膨胀阀构成与所述主循环系统并行的除霜循环系统。

作为改进，所述蒸发器上设有一个与控制器电连接的温度传感器。

作为优选，所述控制器为一个对系统运行各项功能进行自动控制的单片机控制器。通过控制器对热水循环管路中各部位进行采集、控制、保证热水供应，即确保指标热水系统在使用过程中真正实现自动运行，无需人工值守。

本发明由于采用了上述技术方案，实现了显热除霜。缩短了除霜时间，除霜效果好，确保自然热能收集器在各种环境中可靠运行。同时节能效果好，只需少量电能驱动将自然能源转移到需要制热的场所，在环境温度为20±℃，相对湿度为60％-80％条件下将保温水箱中的水从15加热到55，能有效比COP值达4.26以上，年均能效比400％，比普通电热水器节能300％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明的工作原理结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明自然热能收集器中蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4通过管道5连接组成主循环系统，并通过一个单片机控制器对其进行控制。压缩机2的高压气态制冷剂出口与蒸发器1间设传输管道I 6，传输管道I6内设一个受控制器控制的电磁阀9，蒸发器1与膨胀阀4靠近冷凝器3端间设传输管道II 7。压缩机2、传输管道I 6、蒸发器1、传输管道II 7、膨胀阀4构成一个与主循环系统并行的除霜循环系统。蒸发器1上设有一个与控制器电连接的温度传感器8。蒸发器1置于空气中以吸收自然环境中的热量，冷凝器3置于所要加热的水中，冷凝器3是呈网状分布的散热管，整个系统的传输管道采用铜管。

自然热能收集器工作时，置于空气中的制冷剂液体在蒸发器内以低温与自然界中热能对象发生热交换以吸收它的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态制冷剂进入冷凝器，冷凝器释放热量使常温的水被加热，同时高压气态制冷剂凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入，如此周而复始，不断循环，实现自然热能收集器的集热和制热。

在室外温度较低并容易结霜时，空气中的水分会凝结在空气中的蒸发器上形成结霜现象。蒸发器上的温度传感器能检测环境温度，当温度低于结霜温度时，温度传感器把信息反馈给控制器，控制器控制高压气态制冷剂传输管道内的电磁阀打开。高压气态制冷剂传输到蒸发器并放出热量除霜，除霜后制冷剂变为液态并通过高压液态制冷剂传输管道进入膨胀阀，经膨胀阀节流变成低压低温的气液两相混合物进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入，进入新的循环。