CN105783086A - 一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，用于解决现有太阳能热利用受季节和天气影响较大、热流密度低的问题。本发明实施例中一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，包括：微通道平板环路热管模块、水箱和热泵模块；所述微通道平板环路热管模块包括蒸发端、绝热端和冷凝端；所述蒸发端、绝热端和冷凝端依次通过管道连接形成回路，所述冷凝端安装在所述水箱内；所述热泵模块包括蒸发器、换向阀、压缩机、节流装置和冷凝器；所述蒸发器、压缩机和冷凝器依次通过管道连接形成回路，其管道上安装有所述换向阀和节流装置；所述蒸发器安装在水箱内。

Description

一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统
技术领域
本发明涉及新能源及建筑节能技术领域，尤其涉及一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统。
背景技术
随着国家倡导的节能减排发展战略的实施，研发和利用新能源成为当前社会发展形势之一。自20世纪70年代能源危机以来，太阳能以其取之不尽、安全、无需运输、清洁无污染等特点越来越受到人们的重视。然而，太阳能受季节和天气影响较大、热流密度低，导致各种形式的太阳能直接热利用系统在应用上都受到很大的限制。
发明内容
本发明实施例公开了一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，用于解决现有太阳能热利用受季节和天气影响较大、热流密度低的问题。
本发明实施例提供的一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，包括：微通道平板环路热管模块、水箱和热泵模块；
所述微通道平板环路热管模块包括蒸发端、绝热端和冷凝端；所述蒸发端、绝热端和冷凝端依次通过管道连接形成回路，所述冷凝端安装在所述水箱内；
所述热泵模块包括蒸发器、换向阀、压缩机、节流装置和冷凝器；所述蒸发器、压缩机和冷凝器依次通过管道连接形成回路，其管道上安装有所述换向阀和节流装置；所述蒸发器安装在水箱内。
可选地，所述太阳能热泵系统还包括用于对所述微通道平板环路热管模块和所述热泵模块实现运行控制的控制器，以及所述安装在水箱内的温度传感器。
可选地，所述蒸发端铺设到建筑墙体外表面或取代建筑外墙。
可选地，所述绝热端外包裹保温材料。
可选地，所述微通道平板环路热管模块还包括安装在所述蒸发端的上方的玻璃盖板。
可选地，所述玻璃盖板为玻璃平板或玻璃管，所述玻璃平板或玻璃管中间抽真空或填充惰性气体。
可选地，所述玻璃盖板为圆形或半圆形横截面的玻璃管。
可选地，所述蒸发端的微通道的横截面为多边形。
可选地，所述蒸发端的微通道的横截面为三角形或矩形。
可选地，所述水箱安装有辅助加热器。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，包括：微通道平板环路热管模块、水箱和热泵模块；所述微通道平板环路热管模块包括蒸发端、绝热端和冷凝端；所述蒸发端、绝热端和冷凝端依次通过管道连接形成回路，所述冷凝端安装在所述水箱内；所述热泵模块包括蒸发器、换向阀、压缩机、节流装置和冷凝器；所述蒸发器、压缩机和冷凝器依次通过管道连接形成回路，其管道上安装有所述换向阀和节流装置；所述蒸发器安装在水箱内。在本发明实施例中，微通道平板环路热管模块和热泵模块相互结合和弥补，充分发挥各自的优势，不仅能够克服太阳能热利用受天气影响较大的问题，并且可以提高热泵模块在低温时的集热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统的结构图；
图2为本发明实施例中微通道平板环路热管模块的结构剖视图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，能够解决现有太阳能热利用受季节和天气影响较大、热流密度低的问题。
图1为本发明中一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统的结构图，该太阳能热泵系统包括微通道平板环路热管模块1、水箱12和热泵模块。
其中，该微通道平板环路热管模块1包括蒸发端10、绝热端2和冷凝端3，该蒸发端10、绝热端2和冷凝端3依次通过管道连接形成回路，该冷凝端3安装在水箱12内。如图2所示：蒸发端10铺设到普通建筑墙体(或阳台)外表面或取代普通建筑外墙(或阳台)，以实现与建筑一体化。由于蒸发端10安装在户外，为了保护蒸发端10，还可以在蒸发端10的上方安装玻璃盖板9，避免蒸发端10受到沙尘、雨水侵袭的同时不会影响蒸发端10吸收太阳光。该蒸发端10外还可以包裹有保温材料11，避免蒸发端热量散失。该绝热端2外可以包裹保温材料以实现热损失最小，冷凝端3位于水箱12内，将蒸发端10吸收太阳光转换而成的热能，经由冷凝端3传递给水箱12里的水。
该热泵模块包括蒸发器4、换向阀5、压缩机6、节流装置7和冷凝器8。该蒸发器4、压缩机6和冷凝器8依次通过管道连接形成回路，其管道上安装有该换向阀5和节流装置7。该蒸发器4安装在水箱12内。
该太阳能热泵系统还可以包括用于对该微通道平板环路热管模块1和该热泵模块实现运行控制的控制器，以及该安装在水箱12内的温度传感器。当太阳光透过玻璃盖板9，照射到微通道平板环路热管模块1的蒸发端10表面时，其外壁面受热，热量以导热的形式通过管壁和微通道内的工质传递到气液界面，蒸发腔内处于真空状态的工作液体在气液界面上蒸发变为饱和蒸气，并在微小压差作用下从蒸发端10，经由绝热端2，流向位于水箱12中的冷凝端3，然后在冷凝端3内的气液界面上凝结，释放出热量，从而实现热量从蒸发端10到冷凝端3的传递。这一部分冷凝热以导热的形式从气液界面通过冷凝端3管壁传出，被水箱12里面的冷水吸收，而冷凝的工作液体(例如水、氟利昂等等)在微通道提供的毛细力驱动下沿着微通道流回到蒸发端10，从而完成一次热量循环。水箱12中的水可以为用户提供热水。另外，该水箱12可以安装有辅助加热器，如电热水器、燃气热水器等，满足无太阳辐射或太阳辐射较低时的用水需求。
冬季取暖时，在水箱12中温度传感器和控制器的作用下，换向阀5转向热泵工作位置，蒸发器4中的制冷剂(如R134a)从水箱12吸热，经过压缩机6、换向阀5、冷凝器8，散发出热量将室内空气加热，达到室内取暖目的；夏季空调降温时，在水箱12中温度传感器和控制器的作用下，将换向阀5转向制冷工作位置，蒸发器4中制冷剂从水箱12吸热，经过节流装置7(毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等)后，通过冷凝器8(用作蒸发器4)吸收室内环境热量，达到室内制冷目的。
与现有技术中传统的太阳能热泵系统相比，本发明的一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统的优点在于：
(1)采用了微通道平板环路热管，不仅其蒸发端10外形扁平，方便与换热面贴合，增大换热接触面积，有利于与建筑一体化，而且轴向和径向导热系数高，热阻小，冷凝端3与蒸发端10之间温差非常小，等温性和导热性良好，热量传递损失小，此外由于其本身全为吸热体，可阵列式密排实现最大限度采光和传热，其集热性能更优；
(2)微通道平板环路热管模块1的蒸发端10支撑结构有多种形式，如横截面呈矩形或三角形，支撑结构和管壁采用牢固的焊接方式，故具有良好的支撑性能，整体机械强度和刚度较高，在工作状态下不会出现内部气压变化而导致的管壁变形问题。
以上对本发明所提供的一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种利用微通道平板环路热管的太阳能热泵系统，其特征在于，包括：微通道平板环路热管模块、水箱和热泵模块；
所述微通道平板环路热管模块包括蒸发端、绝热端和冷凝端；所述蒸发端、绝热端和冷凝端依次通过管道连接形成回路，所述冷凝端安装在所述水箱内；
所述热泵模块包括蒸发器、换向阀、压缩机、节流装置和冷凝器；所述蒸发器、压缩机和冷凝器依次通过管道连接形成回路，其管道上安装有所述换向阀和节流装置；所述蒸发器安装在水箱内。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述太阳能热泵系统还包括用于对所述微通道平板环路热管模块和所述热泵模块实现运行控制的控制器，以及所述安装在水箱内的温度传感器。
3.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述蒸发端铺设到建筑墙体外表面或取代建筑外墙。
4.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述绝热端外包裹保温材料。
5.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述微通道平板环路热管模块还包括安装在所述蒸发端的上方的玻璃盖板。
6.根据权利要求5所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述玻璃盖板为玻璃平板或玻璃管，所述玻璃平板或玻璃管中间抽真空或填充惰性气体。
7.根据权利要求6所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述玻璃盖板为圆形或半圆形横截面的玻璃管。
8.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述蒸发端的微通道的横截面为多边形。
9.根据权利要求8所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述蒸发端的微通道的横截面为三角形或矩形。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述水箱安装有辅助加热器。
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