[发明专利]一种直膨式太阳能热泵热水系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能供热水装置，具体的说，是一种直膨式太阳能热泵热水系统，属于采暖、空调和生活热水设备的技术领域。

背景技术

太阳能作为地球最大的可再生能源，在近年来获得了更多的利用和发展。直膨式太阳能热泵系统（DX-SAHP）以太阳能集热板为热泵系统的蒸发器，制冷工质充入集热板中在流经集热/蒸发器时吸收太阳能和周围环境中的热量，然后通过热泵循环将冷凝热量传递给被加热的物质。直膨式太阳能热泵较非直膨式相比，节省了非直膨式系统中集热循环与热泵循环之间的换热设备，结构简单、成本低、性能良好、设备寿命长，已日益成为了人们研究关注的重点。

在直膨式系统中，太阳集热/蒸发器的结构对热泵系统的性能有较大影响。由于集热器与蒸发器在结构和功能上合二为一，使得太阳能集热温度与制冷剂蒸发温度较为接近，集热温度处于一个较低的温度范围内，集热效率较高，采用裸板集热器也可以达到较好的集热性能，且随着制冷剂蒸发温度的提高，热泵系统的性能也将有很大的提高。

上海交大的王如竹等于2001年申请了发明专利《直膨式太阳能热泵热水器》，授权公开号：CN2520486，申请号：01276456Y，该专利名称为一种直膨式太阳能热泵热水器，将太阳能集热器兼做为热泵蒸发器，使制冷剂的蒸发过程与太阳能的集热过程在一个设备中同时进行。集热器采用无玻璃盖板、无底部保温的裸板式集热器作为蒸发器，制冷剂铜管为弯管，焊接于集热板上，蒸发器出口与压缩机吸气口相连，压缩机排气口与冷凝器进口相连，冷凝器为沉浸式置于水箱中，后经干燥器、膨胀阀回到蒸发器内完成闭合循环。这套系统提高了太阳能集热器的集热性能和热泵的热性能，具有显著的节能效果。但不足之处在于沉浸式冷凝器换热器表面容易被腐蚀，安装清洗不便，换热效率不高，同时连接管路长，若发生制冷剂泄露将会污染水质；蒸发器为串联式，在运行时存在制冷剂分布不均，能量没有得到充分利用，流动过程中制冷剂会产生压降，同时不能根据外界环境的变动实时控制集热面积，影响系统性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于太阳能热泵热水系统的集热器的吸热芯。

本发明的目的在于，提供一种裸板式集热器。

本发明的目的在于，提供一种带有玻璃盖板的集热器。

本发明的目的在于，提供一种直膨式太阳能热泵热水系统，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

该系统中采用结构更为合理、能够适当控制集热面积的集热/蒸发器和换热效率较高、使用较为稳定的板式冷凝器，根据不同的外界环境，适当调节集热/蒸发器的集热面积，从而提高系统的运行性能，降低系统的运行成本，同时结构更为紧凑，适用性更为广泛。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

作为本发明的第一方面，一种用于太阳能热泵热水系统的集热器的吸热芯，其特征在于，包括：总管，横向设置的管状结构，其内有制冷剂；以及条带，纵向设置，由制冷剂铜管和铝翅片组成，其中，所述制冷剂铜管与总管垂直连通，所述铝翅片设置于所述制冷剂铜管的周围。

作为本发明的第二方面，一种如所述的吸热芯的裸板式集热器，其特征在于，包括：由总管和条带制成的吸热芯和阳极氧化涂层，其中，所述总管为横向设置的管状结构，其内有制冷剂；所述条带，纵向设置，由制冷剂铜管和铝翅片组成，所述制冷剂铜管与总管垂直连通，所述铝翅片设置于所述制冷剂铜管的周围；所述条带表面涂覆阳极氧化涂层。

作为本发明的第二方面，一种如所述的吸热芯的带有玻璃盖板的集热器，其特征在于，包括：由总管和条带制成的吸热芯、阳极氧化涂层，玻璃盖板、背板和边框，其中，所述总管为横向设置的管状结构，其内有制冷剂；所述条带，纵向设置，由制冷剂铜管和铝翅片组成，所述制冷剂铜管与总管垂直连通，所述铝翅片设置于所述制冷剂铜管的周围；所述条带表面涂覆阳极氧化涂层；所述玻璃盖板设置于所述吸热芯的正面；所述背板采用保温材料制成板状结构，设置于所述吸热芯的背面；所述边框包覆在所述吸热芯的四周。

作为本发明的第三方面，一种如所述的集热器制成的直膨式太阳能热泵热水系统，其特征在于，包括：由至少一个集热器与气液分离器、压缩机、冷凝器、储液罐、热力膨胀阀组成的制冷剂循环；以及由冷凝器、循环水泵和蓄热水箱组成的水循环。

进一步，本发明的一种直膨式太阳能热泵热水系统还可以具有这样的特征：还包括：温度传感器，用于检测所述压缩机的吸气口的气体温度；温度传感器，用于检测所述蓄热水箱内的水的温度；以及控制器，用于检测所述压缩机和所述循环水泵的运行电流。