[发明专利]太阳能热泵热水装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热水器领域，特别是涉及一种太阳能热泵热水装置及其控制方法。

背景技术

目前热水器一般分为燃油燃气热水器、电加热热水器、太阳能热水器、空气源热泵热水器等几种。燃油燃气热水器是通过燃烧液化气、天然气、煤油、酒精等矿物或有机燃料来加热水的一种热水器，该类热水器容易受到燃料的燃烧程度和水压的波动等因素的影响从而导致水温波动比较大，并且在供氧不足的情况下，容易产生一氧化碳等有毒气体，对人体有很大的伤害严重的时候可能导致中毒事件发生，更重要的是需要消耗大量的不可再生资源，使用成本高，对环境影响也较大。电加热热水器是一种通过消耗高品位的电能来加热的热水器，该类型得热水器使用比较方便，但对于电能的使用效率比较低，并且容易有触电的安全隐患。太阳能热水器是一种利用真空管收集太阳能热水器是一种利用真空管收集太阳能来加热的热水器，对环境友好并且运行成本低，即太阳能热水器存在阴雨天气制得的热水温度不足的缺陷。空气源热泵热水器是一种利用逆卡诺原理从自然环境吸取热量，并消耗少量的带电能将能量传递给水使其温度升高的热水器，然而空气源热泵热水器在环境温度较低时存在制热能力不足的缺陷。为了解决上述问题，现有的一些方案采用四个电磁阀来实现太阳能单独给蒸发器供热，或单独给水箱供热，以实现两种供热方式。然而，这些系统比较复杂，成本较高；并且其太阳能系统只能分别给蒸发器或者水箱供热，使太阳能系统利用率不高，并且可能造成热泵系统蒸发负荷较大，影响热泵系统可靠性。

发明内容

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有的太阳能热水器和空气源热泵热水器的至少一个缺陷，提供一种太阳能热泵热水装置，其可解决太阳能热水器和空气源热泵热水器各自存在的制热水缺陷，以获得较高的、稳定的水温。

本发明第一方面的另一个目的是要使太阳能同时给水箱和蒸发器供热，提高太阳能的利用率。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种用于上述太阳能热泵热水装置的控制方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种太阳能热泵热水装置，包括：

水箱；

热泵加热装置，与所述水箱热连接，以利用其内的工作介质加热所述水箱中的水；和

太阳能加热装置，具有流路切换装置，且与所述水箱和所述热泵加热装置热连接，所述流路切换装置配置成受控地使所述太阳能加热装置依次加热所述水箱中的水和向所述热泵加热装置内的所述工作介质提供热量，或者仅向所述热泵加热装置内的所述工作介质提供热量。

可选地，所述太阳能加热装置还包括：

太阳能集热器，配置成吸收太阳能加热其内的载热剂，且具有载热剂进口和载热剂出口；

第一换热器，其进口连通至所述载热剂出口，配置成加热所述水箱中的水；

旁通管路，其进口连通至所述载热剂出口；以及

第二换热器，所述第一换热器的出口和所述旁通管路的出口均连通至所述第二换热器的进口，所述第二换热器配置成向所述热泵加热装置内的所述工作介质提供热量；且

所述流量切换装置配置成可控地使所述载热剂流出所述太阳能集热器后经由所述第一换热器进入所述第二换热器，或使所述载热剂流出所述太阳能集热器后经由所述旁通管路进入所述第二换热器。

可选地，所述流量切换装置包括第一阀门和第二阀门，且所述第一阀门设置于所述第一换热器的进口和所述载热剂出口之间的管路上，所述第二阀门设置于所述旁通管路上；或

所述流量切换装置为电动三通阀，其进口与所述载热剂出口连通，其两个出口分别连通所述第一换热器和所述旁通管路的进口。

可选地，所述热泵加热装置具有冷凝器和第一蒸发器，且所述冷凝器与所述水箱热连接，所述第一蒸发器与所述第二换热器热连接。

可选地，所述第一换热器为内置式盘管换热器，设置于所述水箱内；

所述冷凝器为外绕式盘管换热器或外绕式平行流微通道换热器，设置于所 述水箱的内胆的外壁上。

可选地，所述第一蒸发器和所述第二换热器均为换热管；且

所述第一蒸发器和所述第二换热器分别为板式换热器的两根换热管，或

所述第一蒸发器和所述第二换热器分别为套管式换热器的内管和外管。

可选地，所述热泵加热装置还包括第二蒸发器，所述第二蒸发器与所述第一蒸发器串联或并联设置。

可选地，所述第二蒸发器为翅片管式蒸发器。

可选地，所述太阳能加热装置还具有泵送装置，配置成促使所述载热剂循环流动；所述载热剂为防冻液或水。