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CN103398475A - 空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统 - Google Patents

空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统 Download PDF

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Abstract

空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，包括热管式太阳能热水器、空气源热泵和太阳能光伏系统，热管式太阳能热水器的出水口与安装有相变蓄热材料的储能换热器相连，储能换热器内置用来加热相变蓄热材料的直流加热器，储能换热器与太阳能光伏系统相连以吸收太阳能光伏系统收集的电能，储能换热器与开水箱连接；热管式太阳能热水器的进水口与换热器相连，换热器与空气源热泵相连。本发明通过热管式太阳能热水器出口设置由太阳能光伏系统和储能换热器组成的高温相变蓄能系统，从而将水加热到沸腾的效果，同时在热管式太阳能热水器前设置空气源热泵，作为太阳能加热的辅助能源，更加高效节能，具有功耗小、成本低、节能安全的优点。

Description

空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统
技术领域
本发明涉及太阳能热应用技术领域，具体涉及一种空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统。
背景技术
开发利用以太阳能为代表的新能源已经成为人类解决能源危机的有效途径，也是我国可持续发展战略的基本能源决策。太阳能作为一种绿色可再生能源，取之不尽用之不竭。所以太阳能无论是用于大规模发电，还是用于一般的家用太阳能热水器加热，都可以带来一定的经济效益。目前，常用的太阳能热水器的加热温度一般达不到将水煮沸的程度，所以从热水器出来的水只能用来洗澡而不能饮用，故太阳能热水器的性能是不能满足用户更高的使用需求的，而且没有煮开的洗澡用水里面会存在一定的细菌，随着人们生活水平的提高，都希望使用煮沸的水来洗澡。目前的太阳能热水器必须结合电力加热才能将水煮沸供人饮用，但是这样就会消耗不可再生能源，违背了太阳能绿色节能的宗旨。
空气源热泵也称空气能热水器，空气源热泵实质上是利用制冷原理(逆卡诺循环工作原理)，它通过从周围环境中获取低品位热能，经过电力做功提升温度后输出到冷凝端，产生可被人们所用的较高品位热能的设备。
相变蓄能材料是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变储能技术主要是利用相变调温机理，通过蓄能介质的相态变化实现对热能的储存和释放。当环境温度低于一定值时，相变材料由液态凝结为固态，释放热量；当环境温度高于一定值时，相变材料由固态转化为液态，吸收热量。该技术和太阳能热利用产品结合将提高太阳能储热效果。
发明内容
本发明提供了一种空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，以解决现有太阳能热水器不能将水煮沸的问题。
本发明包括热管式太阳能热水器、空气源热泵和太阳能光伏系统，解决其技术问题采用的技术方案是热管式太阳能热水器的出水口与安装有相变蓄热材料的储能换热器的进水口相连，储能换热器内置用来加热相变蓄热材料的直流加热器，储能换热器与太阳能光伏系统相连以吸收太阳能光伏系统收集的电能，储能换热器的出水口与开水箱连接；热管式太阳能热水器的进水口与换热器的出水口相连，换热器与空气源热泵相连以吸收空气源热泵提供的热量。
上述换热器的进水口与浮球式水箱出水口相连，浮球式水箱的进水口与一台用来净化自来水的净水器相连。
上述开水箱设置两个出口，一个出口与开水饮用点相连；另一个出口与洗漱系统相连。
本发明装置的工作原理是，自来水通过净水器净化后，将自来水中含有的大颗粒杂质、铁、锰、铁锈以及超标的微量元素去除掉，根据开水箱的水位，浮球式水箱自动向系统中补水，浮球式水箱将水送至换热器中，换热器中的水通过吸收空气源热泵的热量进行预热，水温可升至60-65℃，预热后的水进入热管式太阳能热水器，在热管式太阳能热水器中水温可升至60(阴雨天)一100℃，热管式太阳能热水器的出来的热水，如果温度低于100℃，热水会在储能换热器中相变蓄热材料加热至沸腾进入开水箱，开水箱的开水可分别进入各开水饮用点和洗漱系统，供人们饮用和使用，太阳能光伏系统收集的电能通过储能换热器的直流加热器储存于相变蓄热材料中。
本发明通过热管式太阳能热水器出口设置由太阳能光伏系统和储能换热器组成的高温相变蓄能系统，从而有效提升热水器出水的加热温度，并达到将水加热到沸腾的效果，同时在热管式太阳能热水器前设置空气源热泵，作为太阳加热辅助能源，更加高效节能，所以该太阳能开水器中的水可达到饮用标准，从而不但能够实现洗澡等热水应用场合，而且还可满足人们平时的饮用水需要，具有功耗小、成本低、节能安全的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明开水系统的结构示意图。
图中1热管式太阳能热水器、2空气源热泵、3太阳能光伏系统、4净水器、5浮球式水箱、6换热器、7储能换热器、8开水箱、9开水饮用点、10洗漱系统、71直流加热器。
具体实施方式
如图所示，一种空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，包括热管式太阳能热水器1、空气源热泵2和太阳能光伏系统3，热管式太阳能热水器1的出水口与安装有相变蓄热材料的储能换热器7的进水口相连，储能换热器7内置用来加热相变蓄热材料的直流加热器71，储能换热器7与太阳能光伏系统3相连以吸收太阳能光伏系统3收集的电能，储能换热器7的出水口与开水箱8连接，开水箱8设置两个出口，一个出口与开水饮用点9相连；另一个出口与洗漱系统10相连；热管式太阳能热水器1的进水口与换热器6的出水口相连，换热器6与空气源热泵2相连以吸收空气源热泵2提供的热量，换热器6的进水口与浮球式水箱5出水口相连，浮球式水箱5的进水口与一台用来净化自来水的净水器4相连。
本发明装置的工作原理是，自来水通过净水器4净化后，将自来水中含有的大颗粒杂质、铁、锰、铁锈以及超标的微量元素去除掉，根据开水箱8的水位，浮球式水箱5自动向系统中补水，浮球式水箱5将水送至换热器6中，换热器6中的水通过吸收空气源热泵2的热量进行预热，水温可升至60-65℃，预热后的水进入热管式太阳能热水器1，在热管式太阳能热水器1中水温可升至60(阴雨天)-100℃，热管式太阳能热水器1的出来的热水，如果温度低于100℃，热水会在储能换热器7中相变蓄热材料加热至沸腾进入开水箱8，开水箱8的开水可分别进入各开水饮用点9和洗漱系统10，供人们饮用和使用，太阳能光伏系统3收集的电能通过储能换热器7的直流加热器71储存于相变蓄热材料中。

Claims (3)

1.一种空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，包括热管式太阳能热水器、空气源热泵和太阳能光伏系统，其特征是热管式太阳能热水器的出水口与安装有相变蓄热材料的储能换热器的进水口相连，储能换热器内置用来加热相变蓄热材料的直流加热器，储能换热器与太阳能光伏系统相连以吸收太阳能光伏系统收集的电能，储能换热器的出水口与开水箱连接；热管式太阳能热水器的进水口与换热器的出水口相连，换热器与空气源热泵相连以吸收空气源热泵提供的热量。
2.根据权利要求1所述的空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，其特征是换热器的进水口与浮球式水箱出水口相连，浮球式水箱的进水口与一台用来净化自来水的净水器相连。
3.根据权利要求1所述的空气能光伏辅助加热太阳能沸腾式开水系统，其特征是开水箱设置两个出口，一个出口与开水饮用点相连；另一个出口与洗漱系统相连。
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