新型太阳能热水器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型太阳能热水器，属于太阳能利用技术和热水器技术领域。该太阳能热水器具有太阳能光伏电池组、超级电容器组、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。太阳能光伏电池把太阳能转换成电能；超级电容器将电能储存起来并驱动热泵电机制热；控制器根据设定的水温和超级电容器充电电压的上下限值，适时地启动或停止热泵；并且可以接通或断开太阳能光伏电池，控制器还可以人工切换到使用市电制热的模式；电源适配器用于将电能转换成合适热泵电机工作的电流。本实用新型专利技术实际应用后既节能环保，又方便安装和维护，特别适合住楼房(非顶层)的住户。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术采用以下技术方案来实现新型太阳能热水器包括太阳能光伏电池组、超级电容器组、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。所述空气能热泵系统通过导线和所述控制器控制的B开关组件与所述超级电容器组连接，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、一个配有电动风机的蒸发器，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。在所述控制器的控制下，所述太阳能光伏电池组产生的电能由所述超级电容器组储存起来并用此电能来驱动所述空气能热泵系统制热，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。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。所述控制器包括一微处理器控制系统、一控制面板、一显示器、一传感器系统，所述控制面板、显示器、传感器系统分别连接所述微处理器控制系统；所述传感器系统包括设置在所述保温罐中的水温传感器、并联到所述超级电容器组的两端的电压传感器，所述水温传感器、电压传感器分别连接到所述微处理器控制系统；所述各开关组件的控制端分别连接到所述微处理器控制系统。所述超级电容器组内部每个超级电容器都连接有防止过电压的保护电路。另外所述控制器能根据所述超级电容器组的充电电压是否超过最高值，来自动控制所述A开关组件，断开或接通充电回路，以防止超级电容器过电压损坏。所述控制器能根据所述电压传感器所测得的充电电压的高低自动适时地控制所述B开关组件，接通或断开太阳能驱动回路。当电压达到设定的最高值时启动所述空气能热泵系统制热；当电压降到设定的最低值时停止。本技术进一步完善的是所述空气能热泵系统从停机到再启动需要一段“保护时间”以卸掉管路中的压力。当所述超级电容器组充电电压达到设定的最高电压而所述空气能热泵系统的“保护时间”还没到时，所述控制器暂时断开所述A开关组件，切断充电回路，以防止所述超级电容器组过电压损坏。当“保护时间”到达时，再接通所述空气能热泵系统制热，同时恢复所述太阳能光伏电池组的输出电路。本技术进更一步完善的是在使用市电驱动所述空气能热泵系统制热的模式时，当水温到达设定值后，所述控制器能断开所述C开关组件，自动回复到使用太阳能的模式。本技术进更一步完善的是所述电动机可选配调速部件，使所述电动机具有低速和高速运转的能力，其调速控制端连接到所述微处理器控制系统。当阳光强烈时，所述超级电容器组的充电电压上升，所述控制器能自动调高所述电动机的转速，以加快制热速度；当阳光减弱时，所述超级电容器组的充电电压下降，所述控制器能自动调低所述电动机的转速，以提高制热效率。有益效果由于采用上述技术方案，本技术利用超级电容器组的快速、大电流充放电的特性和长寿命的特点(充放电循环次数> I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。利用太阳能和空气能联合制热，能大幅度地提升热能输出，即使在冬季、多云、阴天时也能获得较好的制热效果，具有明显的节能性。同时具有较好的可安装性和易维护性，能够促进太阳能热水器的普及，进而促进相关技术的发展。以下结合附图对本技术作进一步说明。图I是本技术实施例一的示意图。图中 I——太阳能光伏电池组3——超级电容器组6——储存热水的保温罐7—空气能热泵系统(图I所示该系统采用直流电动机驱动)8—电源适配器(交流输入直流输出)以下是受控制器控制的部件或者是与控制器连接的部件2——A开关组件4——电压传感器5——B开关组件9——C开关组件图2是本技术实施例二的示意图。图中I——太阳能光伏电池组3——超级电容器组6——储存热水的保温罐7—空气能热泵系统(图2所示该系统采用单相交流电动机驱动)8—电源适配器(直流输入交流输出)以下是受控制器控制的部件或者是与控制器连接的部件2——A开关组件4——本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型太阳能热水器，包括太阳能光伏电池组、超级电容器组、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，其特征在于：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；所述空气能热泵系统通过导线和所述控制器控制的B开关组件与所述超级电容器组连接，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、一个配有电动风机的蒸发器，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；在所述控制器的控制下，所述太阳能光伏电池组产生的电能由所述超级电容器组储存起来并用此电能来驱动所述空气能热泵系统制热，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制热的模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宜梁，
申请(专利权)人：王宜梁，
类型：实用新型
国别省市：