CN102095234A - 太阳能热泵与动力热管复合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能热泵与动力热管复合系统。该系统包括压缩机、水冷冷凝器、蒸发器、节流机构、室内风冷换热器、室外风冷换热器、电磁阀和管路连接组成的热泵系统；增设了热管蒸发管和热管回流管；热管蒸发管的一端连通着水冷冷凝器入口，另一端连通着蒸发器出口，热管蒸发管上设有电磁阀；热管回流管的一端连通着水冷冷凝器出口，另一端连通着蒸发器入口，热管回流管上设有回流工质泵和电磁阀；所述热管蒸发管、水冷冷凝器、热管回流管和蒸发器构成环形动力回路。本发明根据太阳能热泵与动力热管的运行机理，将二者结合起来，通过热泵与热管之间的切换运行实现多种功能；不仅提高了系统的实用性，减少常规能源的消耗，还提高了系统的综合效率。
Description
太阳能热泵与动力热管复合系统
技术领域
[0001] 本发明属于太阳能应用领域，涉及太阳能热泵热管系统。 技术背景
[0002] 能源问题是当今社会经济发展面临的首要问题。能源短缺和能源利用效率低下严 重限制了经济发展。太阳能因为作为可再生能源以及环保的特点，成为重要的传统能源替 代物。
[0003] 太阳能热泵技术，是太阳能光-热转换与热泵循环系统相结合的一种利用方式。 根据相关研究可知，与传统的风冷热泵相比，以太阳能辐照为热源，热泵系统的热泵性能更 好。但是太阳能热泵的运行过程中，压缩机的压缩过程需要消耗较多的电能，而在夏天和其 他较热的气候下是不需要供暖的，只需要提供生活热水。于是当太阳辐照较好的时候，被动 的热管制取热水已经可以满足热水需要，若仍然采用太阳能热泵系统制取热水就会造成能 源的浪费。
[0004] 热管技术，利用热传导原理和致冷介质的快速热传递性质，蒸发时工质处于两相 区，温度接近于恒温，热管是一种很好的热量传递工具。将热管与热泵结合在一起，不但可 以全年提供热水，而且节省能源消耗。若单纯使用重力热管，在大型回路上效率明显会因为 沿程阻力增大而大大降低，而且重力热管的冷凝水箱的相对位置必须是高于蒸发器位置， 水箱位置安排上比较麻烦。
发明内容
[0005] 为解决上述中热管回路效率低下以及冷凝水箱相对位置难以改变的问题，本发明 采用环形动力热管，并与太阳能热泵系统相结合提出了一种太阳能热泵与动力热管复合系 统。
[0006] 实现上述目的的技术解决方案如下：
太阳能热泵与动力热管复合系统，包括压缩机、水冷冷凝器、蒸发器、节流机构、室内风 冷换热器、室外风冷换热器、电磁阀和管路连接组成的热泵系统；压缩机通过四通阀连通冷 凝器、蒸发器和节流机构；水冷冷凝器并联着室内风冷换热器，蒸发器并联着室外风冷换热
ο
[0007] 还包括热管蒸发管和热管回流管；热管蒸发管的一端连通着水冷冷凝器入口，另 一端连通着蒸发器出口，热管蒸发管上设有电磁阀V8 ；热管回流管的一端连通着水冷冷凝 器出口，另一端连通着蒸发器入口，热管回流管上设有回流工质泵5和电磁阀V9 ；所述热管 蒸发管、水冷冷凝器、热管回流管和蒸发器构成环形动力回路。
[0008] 所述蒸发器上设有液位传感器。
[0009] 本发明的有益技术效果体现在热管与工质泵的结合上，通过工质泵调节热管的工 质流量和导热功率，控制热管的效率；由于有了工质泵提供动力，冷凝水箱的位置就比较灵 活，可以放在需要热水的地方或者其他方便的地方；动力热管与太阳能热泵内部可以使用相同的制冷工质。根据太阳能热泵与动力热管的运行机理，将二者结合起来组成复合系统， 并根据外界条件以及供暖和制冷的需要，在热泵与热管之间切换运行来实现多种功能的应 用。本发明太阳能热泵与动力热管复合系统不仅提高了系统的实用性，减少常规能源的消 耗，还提高了系统的综合效率。
[0010] 动力热管的运行方式：液体工质在蒸发器中吸收太阳能辐照蒸发，气体由于压力 作用进入到水冷冷凝器中，在冷凝器中凝结成液体，被工质泵抽回蒸发器中实现循环，蒸发 器中有液位传感器，通过液位控制工质泵的功率，从而控制循环中的工质流量。
[0011] 太阳能热泵的制冷运行方式：液体工质在室内吸热蒸发成气体，气体经过压缩机 压缩成高压气体，高压气体进入室外冷凝器中等压冷凝成液体，高压液体经过节流阀变成 低压液体进入室内蒸发器吸热完成一个循环。
[0012] 冬季系统切换到热泵供暖状态，为建筑供暖。太阳辐照好的时候，动力热管可以单 独提供生活热水。同时通过工质泵控制在一个稳定的工作状态下。
[0013] 夏季系统切换到热泵制冷状态，进行制冷。太阳辐照好时，动力热管工作提供生活 热水，同时通过工质泵控制在一个稳定的工作状态下。
[0014] 通过动力热管与太阳能热泵之间的切换，满足人们不同时期的需求。
[0015] 本发明结构的有益技术效果体现在以下方面：
1、在热管回流管路上设有工质泵，为热管循环提供动力，可以调节热管回路上的工质 流量。
[0016] 2、在蒸发器内设有液位传感器，传感器连接的控制系统控制工质泵的功率，使流
量稳定。
[0017] 3、与重力热管相比，由工质泵来提供动力，冷凝水箱无需放在相对高处，可以按需 要放置。
[0018] 4、系统不同管路上均设有电磁阀，控制不同电磁阀来切换系统的各种功能。 附图说明
[0019] 图1为本发明系统的结构示意图。 具体实施方式
[0020] 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
[0021] 实施例：
参见图1，太阳能热泵与动力热管复合系统包括压缩机1、四通阀2、水冷冷凝器3、蒸发 器4、节流机构、室内风冷换热器6、室外风冷换热器7、电磁阀和管路连接组成的热泵系统； 压缩机1通过四通阀2连通水冷冷凝器3、蒸发器4和节流机构；水冷冷凝器3并联室内风 冷换热器6，蒸发器4并联室外风冷换热器7 ；水冷冷凝器3的进口和出口分别安装有冷凝 进口电磁阀Vl和冷凝出口电磁阀V5 ；蒸发器4的进口和出口分别安装有蒸发进口电磁阀 V3和蒸发出口电磁阀V2 ；室内风冷换热器6和室外风冷换热器7上分别安装有室内电磁阀 V6和室外电磁阀V7 ；冷凝出口电磁阀V5的出口和蒸发进口电磁阀V3进口之间设有电磁阀 V4。蒸发器4上安装有液位传感器。
[0022] 还包括热管蒸发管9和热管回流管10 ；热管蒸发管9的一端连通着水冷冷凝器3入口，另一端连通着蒸发器4出口，热管蒸发管9上安装有电磁阀V8 ；热管回流管10的一 端连通着水冷冷凝器3出口，另一端连通着蒸发器4入口，热管回流管10上安装有回流工 质泵5和电磁阀V9。热管蒸发管9、水冷冷凝器3、热管回流管10和蒸发器4构成环形动力 回路。
[0023] 本发明的工作原理如下： (1)、冬季建筑采暖
热泵运行方式，循环如下：压缩机1 —室内风冷换热器6 —节流阀一蒸发器4 (或室外 风冷换热器7)—压缩机1，见图1中空心箭头方向。
[0024] (2)、全年制取生活热水
太阳辐照较好时，用动力热管运行方式，循环如下：蒸发器4 —热管蒸发管9 —水冷冷 凝器3 —热管回流管10 —蒸发器4，见图1中虚线箭头；
太阳辐照不好时，用热泵运行方式，循环如下：压缩机1 —水冷冷凝器3 —节流阀一蒸 发器4 (或室外风冷换热器7)—压缩机1。
[0025] (3)、夏季制冷兼制热水
热管和热泵同时运行，制冷循环：压缩机1—室外风冷换热器7—节流阀一室内风冷换 热器6 —压缩机1，见图1中黑色箭头方向；热管制热水循环：蒸发器4 —热管蒸发管9 — 水冷冷凝器3 —热管回流管10 —蒸发器4，见图1中虚线箭头。
Claims (1)
1.太阳能热泵与动力热管复合系统，包括压缩机、水冷冷凝器、蒸发器、节流机构、室内 风冷换热器、室外风冷换热器、电磁阀和管路连接组成的热泵系统；压缩机通过四通阀连通 冷凝器、蒸发器和节流机构；水冷冷凝器并联着室内风冷换热器，蒸发器并联着室外风冷换 热器，其特征在于：还包括热管蒸发管和热管回流管；热管蒸发管的一端连通着水冷冷凝器入口，另一端 连通着蒸发器出口，热管蒸发管上设有电磁阀（V8)；热管回流管的一端连通着水冷冷凝器 出口，另一端连通着蒸发器入口，热管回流管上设有回流工质泵（5)和电磁阀（V9)；所述热 管蒸发管、水冷冷凝器、热管回流管和蒸发器构成环形动力回路； 所述蒸发器上设有液位传感器。
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