复合式太阳能热水器

摘要

本发明系有关一种复合式太阳能热水器，系利用热管及热泵两种操作模式的结合，使其能够不分阴晴的制造热水，且耗电量比传统太阳能热水器的辅助电热器更少。本发明系将热泵热水器中的蒸发器当做吸热单元，以吸收太阳辐射能与大气热能；将冷凝器当做放热单元，并置于一储水槽中，以加热热水。利用管路及电路切换动作，在晴天时，使冷凝器与蒸发器形成一个「虹吸式(thermosiphon)热管」，并关闭压缩机，利用虹吸热管的原理来吸收太阳能并进行热交换以加热水。如此，不需开启压缩机亦可达到提升水温的效果，以避免消耗电能。在太阳辐射较低或阴雨天与夜晚时，切换成热泵运作模式，开动压缩机，由大气抽取热能来制造热水。此时，形成一个大气取热式热泵式热水器。本发明可充分利用太阳能以及热泵热水器的高能源效率，使热水器耗电大为降低。

主权项

1.一种复合式太阳能热水器,其包括一热泵循环路径及一热管循环路径,其中:热泵循环路径系为一封闭之循环管路,其中充填有可冷凝之工作流体,其包括:一集热蒸发器(吸热单元),用以吸收太阳辐射能及大气热能,而令内部之工作流体蒸发而形成蒸气;一气液分离器,用以对该集热蒸发器中之蒸气进行液气分离,并用以调节热泵运作模式与热管运作模式两者所需的冷媒量差异;一压缩机,用以压缩由该气液分离器吸入之蒸气成为高压气体;一冷凝器(放热器元),设置于一储水槽中,该冷凝器用以将该压缩机排出之工作流体进行冷凝、放热,而对该储水槽中的水加热;一膨胀装置,连接设置于该冷凝器与该集热蒸发器之间,用以将该冷凝器导出之工作流体降压后导回该集热蒸发器中;热管循环路径系为一封闭之循环管路,其中充填有可冷凝之工作流体,其包括:前述之集热蒸发器,其一端连接该冷凝器,另端连接该气液分离器,用以吸收外界热量而令内部之工作流体蒸发而形成蒸气;前述之气液分离器,用以对该集热蒸发器中之流出蒸气进行液气分离;前述设置于储水槽中之冷凝器,该冷凝器用以将该气液分离器中导出之蒸气进行冷凝、放热,而对该储水槽中的水加热;另设有四个电磁阀,用来进行热泵模式与热管模式之切换,一个设置在该压缩机与冷凝器之间,一个设置在该气液分离器与冷凝器之间,一个设置在冷凝器与与集热蒸发器之间,一个设置在气液分离器与集热蒸发器之间;藉此,在进行热泵模式运作时,设置在该压缩机与冷凝器之间的电磁阀开启,其余三个电磁阀关闭;在进行热管模式运作时,设置在该压缩机与冷凝器之间的电磁阀关闭,其余三个电磁阀开启。2.如申请专利范围第1项所述之复合式太阳能热水器,当其采热泵模式运作,工作流体于蒸发器(吸热单元)吸热、蒸发,进入气液分离器,蒸气经液气分离后,被压缩机吸入加压,进入冷凝器(散热单元)冷凝、放热,冷媒进入膨胀装置降压,再回到蒸发器(吸热单元)下方,完成热泵模式循环。3.如申请专利范围第1项所述之复合式太阳能热水器,当其采热管模式运作,工作流体由吸热单元(集热蒸发器)下方进入,经吸热后形成蒸气,进入气液分离器,蒸气经液气分离后,直接进入散热单元(冷凝器)冷凝、放热,工作流体再经由一膨胀装置之旁通管直接回流至吸热单元(集热蒸发器)。4.如申请专利范围第3项所述之复合式太阳能热水器,其中该吸热单元(集热蒸发器)设置高度低于散热单元(冷凝器)。5.如申请专利范围第2项或第3项所述之复合式太阳能热水器,其中该集热蒸发器(吸热单元)之构造采管一板式结构。6.如申请专利范围第2项或第3项所述之复合式太阳能热水器,其中该热泵与热管模式切换动作,系依据一太阳辐射感测元件的输出信号来切换。图式简单说明:第一图:习知之「太阳能热泵热水器」构造。第二图:「太阳能热泵热水器」之测试结果。第三图:本发明「复合式太阳能热水器」流程图。第四图:本发明「复合式太阳能热水器」实例配置图。