[发明专利]应用太阳能及热泵制热的开水炉及其制热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开水炉具及其制热方法，具体涉及一种应用太阳能及热泵制热的开水炉具及其制热方法。 

背景技术

开水炉具是人类生活的必需品，而目前现有的各类开水炉具普遍具有以下缺点：1）消耗大量能源，包括柴、煤、燃油、燃气、电能等；2）以柴、煤、燃油、燃气为能源的开水炉具，产生明火，导致火灾危险产生的几率较大，同时使用时也会对环境产生污染，而使用电能的开水炉具，热效率低，耗电量大。 

太阳能集热器的应用越来越广泛，技术也越来越成熟，一般情况下太阳能热水器可将水温提升至60-80℃左右。然而，太阳能本身又存在利用时间不稳定的缺陷。 

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，克服现有技术的缺陷，利用太阳能集热器及热泵技术提供一种环保节能的开水炉具及其制热方法。 

本发明的技术方案是： 

一种应用太阳能及热泵制热的开水炉，包括机箱、集能系统和控制系统。

所述机箱中设有开水箱、储水箱，储水箱的出口与开水箱的入口连接，开水箱设置有开水出水口，储水箱设置有自来水进水口。 

所述集能系统包括： 

1）太阳能制热单元，包括太阳能集热器、换热箱以及在太阳能集热器和换热箱之间流动传递热量的液态热载体，所述太阳能集热器和换热箱通过太阳能供热管、太阳能回流管构成循环回路，在所述循环回路中设有液泵；

2）低温制热单元，包括通风系统、低温热泵集热器、低温热泵压缩机、设置在换热箱中的低温热泵冷凝器以及低温热泵节流装置，所述低温热泵集热器、低温热泵压缩机、设置在换热箱中的低温热泵冷凝器以及低温热泵节流装置依次串联连接并构成循环回路；

3）高温制热单元，包括设置在换热箱中的高温热泵蒸发器、高温热泵压缩机、开水箱加热器、高温热泵节流装置；所述高温热泵蒸发器、高温热泵压缩机、开水箱加热器、高温热泵节流装置依次串联连接并构成循环回路。

前述的应用太阳能及热泵制热的开水炉，其特征在于：太阳能集热器通过太阳能供热管、太阳能回流管与换热箱相连，低温热泵冷凝器、高温热泵蒸发器设置在换热箱内。 

前述的应用太阳能及热泵制热的开水炉，其特征在于：所述换热箱内设有饮用水预热盘管，储水箱中的冷水经由饮用水预热盘管到达开水箱。储水箱中的冷水经由饮用水预热盘管时吸收换热箱中的热量使其温度得以提升。 

一种应用太阳能及热泵制热的开水炉的制热方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）设置机箱内的开水箱、储水箱：

储水箱的进水口与自来水管连接，储水箱的出水口通过管路连接至开水箱对开水箱进行补水，储水箱设置有水位控制装置

2)集热与低温制热：当天气晴好时，由太阳能集热器采集热能，液泵推动携带热能的液态热载体经由换热箱流过，将热能传递给换热箱；当阴天无阳光时，低温热泵单元启动，由低温热泵集热器从环境空气中采集热量并经低温热泵系统将温度提升后传送给换热箱；换热箱设置有高温热泵蒸发器，所述高温热泵蒸发器中的制热工质吸收换热箱中的热能而蒸发，给高温热泵单元提供热源；

3)高温制热：换热箱内高温热泵蒸发器中的制热工质吸收热量后蒸发为蒸汽，这些蒸汽通过高温热泵压缩机加压升温，加压升温后的制热工质蒸汽在开水箱的加热器内部流过，传递热量给开水箱中的水并加热至沸点，在开水箱加热器中释放热量后由气态转换为液态的制热工质，通过高温热泵节流装置回流至换热箱中的高温热泵蒸发器进行循环制热；

前述的应用太阳能及热泵制热的开水炉的制热方法，其特征在于：储水箱中的冷水经由饮用水预热盘管从换热箱中获取热量使其温度得到一定提升，然后进入开水箱，由高温热泵进一步加热。

前述的应用太阳能及热泵制热的开水炉的制热方法，其特征在于：所述控制系统包括设置在机箱内的控制单元、机箱正面的控制面板、设置在太阳能集热器上的太阳能温度传感器、设置在开水箱上的开水箱温度传感器。所述控制面板与控制单元相连。控制单元通过太阳能温度传感器、开水箱温度传感器采集数据，控制低温热泵单元、高温热泵单元、太阳能回流管中的液泵协调运行，控制面板上设置有操作按键和工作状态显示装置。