[发明专利]新型太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型节能环保，又方便安装和维护的太阳能热水器，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

应用各种太阳能集热器的太阳能热水器和空气能热水器各具特点，都已经普遍应用。为了能取长补短，在保证使用需求的前提下，达到尽量节能的目的，将太阳能与空气能二者相结合的专利技术已经有所发表。但在这些技术中，空气能热泵系统仅能取代普通太阳能热水器中附加的电热器，在太阳能不足时或无太阳能可利用时作为一种补充热源来使用。系统的复杂化没有带来提高太阳能转化效率的好处。

另外，一般太阳能热水器还有体积庞大，自重沉重，不便灵活安装等问题，因此往往只能安装在房顶。对于非顶层住户来说，除了管道冗长，维护困难，用水不便的问题以外，更存在以下问题：一方面是没有足够的房顶空间供安装；另一方面是安装时有可能破坏房顶结构造成漏水而遭到顶层住户的反对。

用太阳能光伏发电技术和空气能热泵技术相结合是一种新思路。在常温的情况下，空气能热泵在相同电力输入的情况下比电热器可以多得到2倍以上的热量，正好弥补太阳能电池光电转换效率较低的缺点。按照目前太阳能光伏发电技术光电转换效率可以达到18％，联合空气能热泵技术可有望得到54％以上的热量；而且太阳能电池比较轻便，易于灵活安装，可以安装在房顶、阳台、外墙、地面等处，甚至可以以遮阳挡雨棚或建筑外装饰的形式安装，使用寿命长，平时只需清扫受光表面，没有难于维护的管道，无需煞费苦心地保温防冻。寒冷的天气并不能影响太阳能光伏电池组发电，只会使空气能热泵系统的制热效率有所降低。但太阳能电池也有以下缺点：太阳能转换效率较低，供电很不稳定不能直接驱动用电器。通常太阳能电池是与蓄电池配合来储存电能驱动用电器。但受目前蓄电池技术所限，蓄电池寿命太短(多数只有几百次充电循环)、充电效率低、充电时间长等缺点，又会带来环保、经济、效能等方面的多种问题。因此用太阳能光伏发电技术和空气能热泵技术相结合的例子尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种新型太阳能热水器，解决上述技术难题，达到方便安装维护，提高效率，实现在保证使用需求的前提下更加节能的目的。

本发明采用以下技术方案来实现：

新型太阳能热水器包括一套太阳能光伏电池组、一套超级电容器组、一套空气能热泵系统、电源适配器、储存热水的保温罐，以及控制该太阳能热水器运行的控制器。所述太阳能光伏电池组的输出端串联有防止电流回流的二极管。所述太阳能光伏电池组通过导线和所述控制器控制的A开关组件与所述超级电容器组连接，组成充电回路。所述超级电容器组通过导线和所述控制器控制的B开关组件与所述空气能热泵系统连接，与所述太阳能光伏电池组一起组成太阳能驱动回路。所述空气能热泵系统包括一个压缩机和驱动压缩机的电动机、一个水箱热交换器、一个节流阀、一个蒸发器，所述压缩机、水箱热交换器、节流阀、蒸发器通过管路连接成一闭合回路内设有制冷剂。利用超级电容器的快速、大电流充放电的特性和长寿命的特点(充放电循环次数＞1万)，把太阳能光伏电池组产生的电能由超级电容器组储存起来并用储存的电能驱动空气能热泵系统制热，利用空气能热泵系统的节电性能提高太阳能转换效率。通过热交换得到的热水储存在所述保温罐中。

所述空气能热泵系统还可以通过所述控制器控制的C开关组件与市电连接成市电驱动回路。当有需要时，以人工方式切换到使用市电驱动所述空气能热泵系统制热的模式。

所述驱动压缩机的电动机和所述蒸发器配套的风机电动机适用于同一种供电电源。也就是说它们都是直流电动机或者都是交流电动机，而且它们的工作电压范围都相同。

应用所述电源适配器可以使所述空气能热泵系统分别在太阳能(直流)供电和市电(交流)供电时都正常工作。当所述空气能热泵系统采用直流电动机时应选用交流输入直流输出的电源适配器，所述电源适配器通过所述C开关组件，输出端与所述空气能热泵系统连接，输入端与市电连接；当所述空气能热泵系统采用交流电动机时应选用直流输入交流输出的电源适配器，所述电源适配器通过所述B开关组件，输出端与所述空气能热泵系统连接，输入端与所述超级电容器组连接。

所述B开关组件、C开关组件是常开开关，两个开关组件之间具有互锁电路，两个开关组件不能同时接通。