[實用新型]二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器

無效

• 申請號: 200820060750.8
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN201262478Y
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 呂靜;周傳煜;王偉峰;楊大章
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F24J2/00
• 分類號: F24J2/00;F24J2/40;F24J2/46;F25B30/02
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本實用新型屬于主要利用太陽能進行加熱的熱水器技術領域。

背景技術

由于受到能源與環保的限制，傳統熱水器都存在某些不足。目前市場上傳統的熱水器有三大類：燃煤、油、氣熱水器，電熱水器，太陽能熱水器。

燃煤熱水鍋爐，由于煤的燃燒不充分及嚴重污染大氣的問題，在很多大、中城市已經被國家明令禁止使用了。

燃氣熱水器在使用時要排出大量的廢氣，廢氣中除了二氧化碳以外，還有不完全燃燒的產物一氧化碳，容易發生中毒事故，其加熱效率約為80％。

電熱水器，其加熱效率大約為95％，電能浪費大。雖然電熱水器上裝有漏電保護，但在使用電熱水器時容易發生觸電事故。

太陽能熱水器，屬于環保、節能產品，但受天氣的影響較大，使用的區域和時間受到很大限制。

此外，市場上也有熱泵熱水器，但這些熱泵熱水器的工質一般為R22、R410A等傳統工質，不僅會產生溫室效應和破壞臭氧層，且這些工質要生產60℃以上的熱水會使壓縮機排氣壓力過高、EER過低，因此供熱水的溫度受到限制。另外在寒冷地區，環境溫度很低時，熱泵蒸發器容易結霜，出水溫度不能滿足要求，熱泵效率低，甚至不能工作，因此熱泵熱水器使用的地域范圍受到很大限制。

二氧化碳作為天然工質，優點在于ODP為零，GWP值遠遠小于CFCS和HFCS，符合環保要求；絕熱指數大，壓縮機排氣溫度較高，滿足制取較高溫度熱水的要求；具有優良的經濟性，且無回收問題；良好的安全性和化學穩定性，安全無毒，不可燃，在高溫下也不分解產生有害氣體；此外由于CO₂具有良好的流動和傳熱特性，可顯著減小壓縮機與系統的尺寸，使整個系統非常緊湊。

與傳統熱水器相比，跨臨界二氧化碳熱泵熱水器主要有以下優點：

1、加熱一定量的熱水，能耗僅是電加熱熱水器和燃氣熱水器的1/4；

2、可以制取90℃高溫熱水，而傳統熱泵熱水器一般制取熱水不超過60℃；

3、在寒冷地區，CO₂熱泵系統在低溫環境下能夠維持較高的供熱量，大大節約輔助加熱設備所耗費的能量，而傳統熱泵在低溫環境下的使用受到很大限制。

跨臨界二氧化碳循環是指二氧化碳在低于臨界壓力的條件下在蒸發器中吸熱，在高于臨界壓力的條件下在氣體冷卻器內放熱的循環。

另一方面，太陽能作為一種潔凈的能源，既是一次能源，又是可再生能源，有著礦物質能源無可比擬的優越性。太陽能加熱是指利用乙二醇溶液在太陽能集熱器內吸收太陽能熱量，在盤管換熱器B和盤管換熱器C中放熱的系統。

實用新型內容

本實用新型的目的就是結合跨臨界二氧化碳熱泵和太陽能加熱各自的優勢，提供一種二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器。

本實用新型的發明人針對目前使用的各種熱水器存在的優缺點，考慮到將二氧化碳熱泵技術和太陽能技術兩者結合起來，發現既能克服傳統熱水器的缺點，又能發揮其節能、環保的優勢，增強了熱水器的實用性，提高了系統的穩定性。

為達上述目的，本實用新型采取的具體技術方案如下：

一種二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器，由相互連接，并形成環路的跨臨界二氧化碳熱泵系統、熱水循環系統、太陽能加熱系統組成。

上述的二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器，其中跨臨界二氧化碳熱泵系統包括：用管道依次連接的節流閥1、蒸發器2、壓縮機3和氣體冷卻器4。優選的方案是，蒸發器上還裝有電加熱融霜裝置?？缗R界二氧化碳熱泵系統內循環的工質為二氧化碳。

上述的二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器，其中熱水循環系統包括：用管道依次連接的熱水箱5、泵A6、止回閥A7、盤管換熱器A8，及進水三通閥A9和出水截止閥10。

上述的二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器，其中太陽能加熱系統包括：用管道依次連接的泵B11、止回閥B12、太陽能集熱器13、三通閥B14、盤管換熱器B15、三通閥C16，及與盤管換熱器B15并聯的盤管換熱器C17。太陽能加熱系統內循環的工質為乙二醇。優選的方案是，在太陽能集熱器的進出口處還安裝有溫差控制器，在太陽能集熱器的出口處安裝有溫度控制器。

上述的二氧化碳熱泵輔助太陽能熱水器，跨臨界二氧化碳熱泵系統通過蒸發器2與太陽能加熱系統的盤管換熱器C17相連接；跨臨界二氧化碳熱泵系統通過氣體冷卻器4與熱水循環系統的盤管換熱器A8相連接；熱水循環系統通過熱水箱5與太陽能加熱系統的盤管換熱器B15相連接。

本實用新型的有益效果：