利用太阳能预热的热泵热水系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用太阳能预热的热泵热水系统，包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路。本发明专利技术设计了一种具有保温隔板的方形热水储水水箱，保温隔板将方形热水储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免冷水补水与热水混合，从而提升机组能效比，在方形储水水箱侧面和顶面的保温层外加设太阳能受热水腔，整个太阳能受热水腔连通，可以通过吸收太阳能给储存在太阳能受热水腔中的冷水补水进行预加热，提高补水温度，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热泵热水器领域，涉及一种利用太阳能预热的热泵热水系统。
技术介绍
随着人们生活水平的不断提高，人们对于生活品质的要求也越来越高，生活用热水也成为了提高生活品质不可缺少的一个方面，而传统的电热水器、锅炉具有能耗大、污染严重等一系列的问题。传统的太阳能热水器又受到天气的制约，天气不好时，影响热水供应量和供水品质，甚至不能持续供给热水。热泵热水系统可以从低温空气中吸收热量，将这部分热量转移到比空气温度要高的高温水中，使水温升高。热泵热水系统具有高效节能的特点，在耗电量相同的情况下，热泵热水系统产生的热水量是电热水器的3-4倍，广泛应用于学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所，热泵热水系统是集中供给生活热水的最优方案之一。目前我国市场上的热泵热水系统主要为单一储水水箱系统，当向储水水箱进行补水时，市政管网中的冷水补水与储水水箱中的热水混合，使供给用户的热水温度大幅度下降，降低了热水的质量，影响了用户的舒适度。冷水补水与储水水箱中的热水混合，使热泵热水机组的冷凝温度始终处于较高的状态，降低了热泵热水机组加热热水时的平均cop，增加了热泵热水系统的耗能。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种利用太阳能预热的热泵热水系统，避免市政管网的冷水补水与储水水箱中的热水混合，提高热泵热水机组加热水时的平均cop，减少热泵热水机组的耗能。技术方案：本专利技术的利用太阳能预热的热泵热水系统包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路；所述储水水箱加热循环回路包括沿水循环方向依次连接的储水水箱、加热循环水泵、热泵热水机组，所述热泵热水机组的热水出口通过第一电磁阀与储水水箱中设置的加热水腔的进水口连接，热泵热水机组的热水出口通过第二电磁阀与储水水箱中设置的保温水腔的进水口连接；所述储水水箱侧面和顶面外设置有太阳能受热水腔，所述太阳能受热水腔通过第四电磁阀与加热水腔连通，太阳能受热水腔上设置有用以与市政管网连通的补水口和第三电磁阀；所述加热水腔的出水口通过第八电磁阀与保温水腔的出口和供水热水水泵进口之间的用户侧热水循环管路连接，供水热水水泵出口依次通过出水压力罐、第五电磁阀与保温水腔的进水口连接。进一步的，本专利技术系统中，所述储水水箱中设置的加热水腔和保温水腔之间通过内置保温隔板分隔。进一步的，本专利技术系统中，所述加热水腔的出水口通过第六电磁阀与热泵热水机组的进水口连接，保温水腔的出水口通过第七电磁阀与热泵热水机组的进水口连接。进一步的，本专利技术系统中，该系统中，通过打开第一电磁阀和第六电磁阀，关闭第二电磁阀和第七电磁阀，实现对加热水腔的加热；通过打开第二电磁阀和第七电磁阀，关闭第一电磁阀和第六电磁阀，实现对保温水腔的加热。进一步的，本专利技术系统中，所述太阳能受热水腔的外表面敷设有太阳能吸收涂层，用以吸收太阳能并预热进入加热水腔的冷水。本专利技术中，方形储水水箱内置保温隔板，将方形储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免冷水补水与热水混合，提高了用户用热水的舒适度，降低了热泵热水机组的工作温度点，提高了热泵热水机组的平均cop，在加热等量热水的情况下，耗能更低。在加热水腔的内部分别装第一水位开关、第二水位开关和第一温度传感器，在保温水腔的内部分别装第三水位开关、第四水位开关和第二温度传感器。方形储水水箱侧面和顶面保温层外加设太阳能受热水腔，整个太阳能受热水腔连通，在太阳能受热水腔的表面，涂有吸收效率较高的黑色材料，使得太阳能受热水腔可以通过吸收太阳能对冷水进行预加热，提高补水温度，降低热泵热水机组加热补水时的能耗。太阳能热泵热水系统包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路。储水水箱加热循环回路包括加热循环水泵、热泵热水机组、第一电磁阀、第二电磁阀、加热水腔、保温水腔、第六电磁阀、第七电磁阀及其相关连接管道；市政管网补水管路包括第三电磁阀、太阳能受热水腔、第四电磁阀、加热水腔、第八电磁阀、热水供水水泵、第五电磁阀、保温水腔及其相关连接管道；用户侧热水循环回路包括保温水腔、热水供水水泵、第五电磁阀及其相关连接管道。具体连接方式：加热水腔和保温水腔的底部分别通过第六电磁阀和第七电磁阀接加热循环泵入口，加热循环泵出口接热泵热水机组入口，加热水腔和保温水腔的顶部分别通过第一电磁阀和第二电磁阀接热泵热水机组出口，市政管网补水管通过第三电磁阀接到太阳能受热水腔的顶部，太阳能受热水腔的底部通过第四电磁阀接加热水腔上部，加热水腔的底部通过第八电磁阀接热水供水泵入口前的管道，保温水腔的下部接热水供水泵入口，热水供水泵出口接出水压力罐入口，保温水腔的上部通过第五电磁阀接出水压力罐出口，出水压力罐和第五电磁阀之间为用户侧供热水管网。在太阳能受热水腔、加热水腔和保温水腔的外部装第一自动排气阀、第二自动排气阀和第三自动排气阀，用于各个水腔的补水排气。在热水供水泵的下游装出水压力罐，用于缓冲系统压力波动，在系统内水压轻微变化时，能保证系统的水压稳定。利用太阳能预热的热泵热水系统加热方式：利用太阳能的热泵热水系统，在正常运行状态下，来自市政管网的补水通过第三电磁阀进入太阳能受热水腔，经过太阳能预热的高温冷水从太阳能受热水腔通过第四电磁阀进入加热水腔，通过热泵热水机组给加热水腔的冷水进行加热，加热后的高温热水通过第八电磁阀、热水供水泵、出水压力罐和第四电磁阀进入保温水腔。利用太阳能预热的热泵热水系统的自动控制系统的工作方式：首先检测加热水腔的第二水位开关，若加热水腔中的水位低于第二水位开关，即第二水位开关关闭，则第三电磁阀和第四电磁阀打开，来自市政管网的补水通过第三电磁阀、太阳能受热水腔、第四电磁阀进入加热水腔，加热水腔水位不断上升，当加热水腔水位超过第二水位开关，第二水位开关闭合，第一电磁阀和第六电磁阀打开，第二电磁阀和第七电磁阀关闭，热泵热水机组对加热水腔中的冷水进行加热，当加热水腔中的水位高于第一水位开关时，第一水位开关闭合，第四电磁阀关闭，停止对加热水腔补水。当加热水腔的温度高于第一温度传感器设定温度时，且保温水腔中的水位低于第三水位开关，即保温水腔的第三水位开关断开时，第八电磁阀打开，加热水腔中的热水通过第八电磁阀、热水供水泵、出水压力罐、第五电磁阀进入用户侧的热水循环管网，通过用户侧的热水循环管网进入保温水腔，为保温水腔进行热水补给。当加热水腔的温度高于第一温度传感器设定温度时，且保温水腔中的水位高于第三水位开关，即保温水腔的第三水位开关闭合时，热泵热水机组停止加热。当加热水腔的水位下降到第二水位开关以下时，第二水位开关关闭，此时第八电磁阀关闭，第四电磁阀打开，对加热水腔进行补水。在运行过程中，若保温水腔的水温低于第二温度传感器的设定温度，则第二电磁阀和第七电磁阀打开，第一电磁阀和第六电磁阀关闭，热泵热水机组给保温水腔中的热水进行加热。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：在本套系统中，由于保温隔板将储水水箱分隔为加热水腔和保温水腔，避免了冷水补水与储水水箱热水混合，提高了热泵热水机组的平均cop，并且根据上述结构和所描述的系统管网，可以实现热泵热水机组既可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用太阳能预热的热泵热水系统，其特征在于，该系统包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路；所述储水水箱加热循环回路包括沿水循环方向依次连接的储水水箱（1）、加热循环水泵（13）、热泵热水机组（14），所述热泵热水机组（14）的热水出口通过第一电磁阀（15）与储水水箱（1）中设置的加热水腔（3）的进水口连接，热泵热水机组（14）的热水出口通过第二电磁阀（16）与储水水箱（1）中设置的保温水腔（4）的进水口连接；所述储水水箱（1）侧面和顶面外设置有太阳能受热水腔（2），所述太阳能受热水腔（2）通过第四电磁阀（6）与加热水腔（3）连通，太阳能受热水腔（2）上设置有用以与市政管网连通的补水口和第三电磁阀（5）；所述加热水腔（3）的出水口通过第八电磁阀（7）与保温水腔（4）的出口和供水热水水泵（8）进口之间的用户侧热水循环管路连接，供水热水水泵（8）出口依次通过出水压力罐（9）、第五电磁阀（10）与保温水腔（4）的进水口连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能预热的热泵热水系统，其特征在于，该系统包括储水水箱加热循环回路、市政管网补水管路、用户侧热水循环回路；
所述储水水箱加热循环回路包括沿水循环方向依次连接的储水水箱（1）、加热循环水泵（13）、热泵热水机组（14），所述热泵热水机组（14）的热水出口通过第一电磁阀（15）与储水水箱（1）中设置的加热水腔（3）的进水口连接，热泵热水机组（14）的热水出口通过第二电磁阀（16）与储水水箱（1）中设置的保温水腔（4）的进水口连接；
所述储水水箱（1）侧面和顶面外设置有太阳能受热水腔（2），所述太阳能受热水腔（2）通过第四电磁阀（6）与加热水腔（3）连通，太阳能受热水腔（2）上设置有用以与市政管网连通的补水口和第三电磁阀（5）；
所述加热水腔（3）的出水口通过第八电磁阀（7）与保温水腔（4）的出口和供水热水水泵（8）进口之间的用户侧热水循环管路连接，供水热水水泵（8）出口依次通过出水压力罐（9）、第五电磁阀（10）与保温水腔（4）的进水口连接。
2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁彩华，鹿琳，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32