CN107883608A - 太阳能空气源热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能空气源热泵机组，包括：空气源热泵系统，与供热用户的水循环系统相连并进行换热，空气源热泵系统包括蒸发器；太阳能集热系统，包括首尾相连的太阳能集热器和换热器，太阳能集热器能够通过太阳能对内部导热介质进行加热并将加热后的导热介质输送至换热器内，换热器能够将换热后的导热介质输送回太阳能集热器，且换热器与蒸发器并行布置，换热器能够将室外空气预热后输送至蒸发器处，并能够将预热后的室外空气与蒸发器内冷媒换热后排出。本发明的有益效果是，能够有效地解决在冬季室外环境极低的情况下热泵机组正常运行，同时改善空气源热泵系统结霜的问题。

Description

太阳能空气源热泵机组
技术领域
本发明涉及空气热源泵领域，具体是一种太阳能空气源热泵机组。
背景技术
热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，产生高品位能量，供用户冬季采暖使用，该产品使用方便，安装费用较低，成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。
空气源热泵在环境温度相对较高时，运行性能良好。但在室外环境较低情况下，热泵系统并不能高效、可靠、稳定的运行。随着冬季室外温度的降低，蒸发器表面温度会低于0℃，室外空气流过蒸发器表面会形成霜层，导致蒸发器传热恶化，从而影响压缩机及热泵的整体性能。当室外气温很低时，启动时间过长，在极端情况下机组无法正常工作。在低温环境下，空气源热泵的制热量已经不能满足用户采暖的需求。同时，随着压缩机压力比的增加，其能效比(COP)急剧下降，排气温度迅速升高，从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。这些因素直制约着空气源热泵的发展和推广应用。
发明内容
本发明提供了一种太阳能空气源热泵机组，以达到利用太阳能对空气源热泵空气进行预热的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能空气源热泵机组，包括：空气源热泵系统，与供热用户的水循环系统相连并进行换热，空气源热泵系统包括蒸发器；太阳能集热系统，包括首尾相连的太阳能集热器和换热器，太阳能集热器能够通过太阳能对内部导热介质进行加热并将加热后的导热介质输送至换热器内，换热器能够将换热后的导热介质输送回太阳能集热器，且换热器与蒸发器并行布置，换热器能够将室外空气预热后输送至蒸发器处，并能够将预热后的室外空气与蒸发器内冷媒换热后排出。
进一步地，太阳能集热器包括集热器导热介质入口和集热器导热介质出口，换热器包括换热器导热介质入口和换热器导热介质出口，集热器导热介质出口与换热器导热介质入口连接，换热器导热介质出口与集热器导热介质入口连接。
进一步地，换热器导热介质出口与集热器导热介质入口的连接管路上设置有循环泵。
进一步地，太阳能集热器内设置有电辅热组件或电伴热组件。
进一步地，空气源热泵系统包括压缩机和冷凝器，蒸发器、压缩机和冷凝器依次首尾连通，冷凝器与供热用户的水循环系统相连并进行换热。
进一步地，蒸发器具有蒸发器冷媒入口和蒸发器冷媒出口，压缩机具有压缩机冷媒入口和压缩机冷媒出口，冷凝器具有冷凝器冷媒入口和冷凝器冷媒出口，蒸发器冷媒出口与压缩机冷媒入口连接，压缩机冷媒出口与冷凝器冷媒入口连接，冷凝器冷媒出口与蒸发器冷媒入口连通。
进一步地，冷凝器冷媒出口与蒸发器冷媒入口的连接管路上设置有膨胀阀。
进一步地，空气源热泵系统还包括风扇，设置在蒸发器处。
进一步地，供热用户的水循环系统包括用户连接管路和用户供暖组件，用户供暖组件设置在用户连接管路上，用户连接管路具有换热段，换热段设置在冷凝器内并能够与冷凝器换热。
进一步地，用户连接管路上设置有用户水循环泵。
本发明的有益效果是，本发明可以充分利用太阳能预热空气源热泵系统的空气，提高了流过空气源热泵系统的空气温度，能够有效地解决在冬季室外环境极低的情况下空气源热泵系统正常运行问题和结霜的问题，不仅保证了空气源热泵系统高效、可靠、稳定的启动及运行，而且充分利用了清洁能源太阳能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图。
图中附图标记：10、空气源热泵系统；11、蒸发器；12、压缩机；13、冷凝器；14、膨胀阀；15、风扇；20、太阳能集热系统；21、太阳能集热器；22、换热器；23、循环泵；31、用户连接管路；32、用户供暖组件；33、用户水循环泵。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳能空气源热泵机组，包括空气源热泵系统10和太阳能集热系统20。空气源热泵系统10与供热用户的水循环系统相连并进行换热，空气源热泵系统10包括蒸发器11。太阳能集热系统20包括首尾相连的太阳能集热器21和换热器22，太阳能集热器21能够通过太阳能对内部导热介质进行加热并将加热后的导热介质输送至换热器22内。换热器22内能进行换热操作，换热后的导热介质能够输送回太阳能集热器21。且换热器22与蒸发器11并行布置，换热器22能够将室外空气预热后输送至蒸发器11处，并能够将预热后的所述室外空气与蒸发器11内冷媒换热后排出。
本发明可以充分利用太阳能预热空气源热泵系统10的空气，提高了流过空气源热泵系统10的空气温度，能够有效地解决在冬季室外环境极低的情况下空气源热泵系统10正常运行问题和结霜的问题，不仅保证了空气源热泵系统10高效、可靠、稳定的启动及运行，而且充分利用了清洁能源太阳能。
具体地，太阳能集热器21包括集热器导热介质入口和集热器导热介质出口，换热器22包括换热器导热介质入口和换热器导热介质出口，集热器导热介质出口与换热器导热介质入口连接，换热器导热介质出口与集热器导热介质入口连接。换热器导热介质出口与集热器导热介质入口的连接管路上设置有循环泵23。
上述太阳能集热器21具有导热介质注入口，用于向太阳能集热器21内部注入导热介质，其中本发明实施例中的导热介质为水。在工作时，太阳能集热器21内部注满水，通过该太阳能集热器21能够对内部水进行加热，经太阳能加热后的水经过与换热器22相连的管路输送至换热器22内。
上述加热后的水经过换热后通过循环泵23输送至太阳能集热器21处再次加热并循环输送至换热器22内。被加热的室外空气经过空气源热泵系统10中进行换热。
优选地，太阳能集热器21内设置有电辅热组件或电伴热组件。在阴雨天气及太阳能不稳定时，利用电辅热组件或电伴热组件来加热太阳能集热器21中的水，以保证换热器22能够正常工作，进一步保证空气源热泵系统10的稳定运行。其中，以电辅热组件为例，该电辅热组件设置在太阳能集热器21内部，其中一端与电源连接，另一端能够伸入导热介质中对导热介质进行加热。
如图1所示，空气源热泵系统10包括蒸发器11、压缩机12和冷凝器13，蒸发器11、压缩机12和冷凝器13依次首尾连通，冷凝器13与供热用户的水循环系统相连并进行换热。
具体地，蒸发器11具有蒸发器冷媒入口和蒸发器冷媒出口，压缩机12具有压缩机冷媒入口和压缩机冷媒出口，冷凝器13具有冷凝器冷媒入口和冷凝器冷媒出口，蒸发器冷媒出口与压缩机冷媒入口连接，压缩机冷媒出口与冷凝器冷媒入口连接，冷凝器冷媒出口与蒸发器冷媒入口连通。冷凝器冷媒出口与蒸发器冷媒入口的连接管路上设置有膨胀阀14。
被加热的气体被输送至蒸发器11处，并与蒸发器11外表面换热，被加热的气体的热能被蒸发器11内的冷媒吸收，被加热的气体温度迅速降低并排出。同时，吸收了被加热的气体热能的冷媒蒸发变成气态流到压缩机12处，压缩机12将低压冷媒压缩后，变成高温高压的冷媒排到冷凝器13内。在冷凝器13内，高温高压冷媒与供热用户的水循环系统(例如暖气回水)换热，被冷却的冷媒变成液态经过膨胀阀14后进入蒸发器11进行下一个循环。被加热的高温采暖水送到用户用于采暖供热，采暖供热后的回水再次进入冷凝器13进行下一个循环。
优选地，空气源热泵系统10还包括风扇15，设置在蒸发器11处。该风扇15用于增加蒸发器11外空气流量
如图1所示，供热用户的水循环系统包括用户连接管路31和用户供暖组件32，用户供暖组件32设置在用户连接管路31上，用户连接管路31具有换热段，换热段设置在冷凝器13内并能够与冷凝器13换热。用户连接管路31上设置有用户水循环泵33。本发明实施例中，上述用户供暖组件32可以为暖气片或者换热翅片，上述用户连接管路31能够将换热后的热水输送至用户供暖组件32，并将用户供暖组件32供暖后的冷水依靠用户水循环泵33输送至冷凝器13处进行循环换热。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明可以充分利用太阳能预热空气源热泵系统10的空气，提高了流过空气源热泵系统10的空气温度，能够有效地解决在冬季室外环境极低的情况下空气源热泵系统10结霜的问题，不仅保证了空气源热泵系统10高效、可靠、稳定的启动及运行，而且充分利用了清洁能源太阳能。
本发明实施例能够解决空气源热泵结霜问题，促进了空气源热泵在低温地区的发展和推广应用。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种太阳能空气源热泵机组，其特征在于，包括：
空气源热泵系统(10)，与供热用户的水循环系统相连并进行换热，空气源热泵系统(10)包括蒸发器(11)；
太阳能集热系统(20)，包括首尾相连的太阳能集热器(21)和换热器(22)，太阳能集热器(21)能够通过太阳能对内部导热介质进行加热并将加热后的所述导热介质输送至换热器(22)内，换热器(22)能够将换热后的导热介质输送回太阳能集热器(21)，且换热器(22)与蒸发器(11)并行布置，换热器(22)能够将室外空气预热后输送至蒸发器(11)处，并能够将预热后的所述室外空气与蒸发器(11)内冷媒换热后排出。
2.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，太阳能集热器(21)包括集热器导热介质入口和集热器导热介质出口，换热器(22)包括换热器导热介质入口和换热器导热介质出口，所述集热器导热介质出口与所述换热器导热介质入口连接，所述换热器导热介质出口与所述集热器导热介质入口连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，所述换热器导热介质出口与所述集热器导热介质入口的连接管路上设置有循环泵(23)。
4.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，太阳能集热器(21)内设置有电辅热组件或电伴热组件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于所述空气源热泵系统(10)包括压缩机(12)和冷凝器(13)，蒸发器(11)、压缩机(12)和冷凝器(13)依次首尾连通，经过换热器(22)预热后的所述空气能够与蒸发器(11)换热，冷凝器(13)能够与供热用户的水循环系统相连并进行换热。
6.根据权利要求5所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，蒸发器(11)具有蒸发器冷媒入口和蒸发器冷媒出口，压缩机(12)具有压缩机冷媒入口和压缩机冷媒出口，冷凝器(13)具有冷凝器冷媒入口和冷凝器冷媒出口，所述蒸发器冷媒出口与所述压缩机冷媒入口连接，所述压缩机冷媒出口与所述冷凝器冷媒入口连接，所述冷凝器冷媒出口与所述蒸发器冷媒入口连通。
7.根据权利要求6所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，所述冷凝器冷媒出口与所述蒸发器冷媒入口的连接管路上设置有膨胀阀(14)。
8.根据权利要求5所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，空气源热泵系统(10)还包括风扇(15)，设置在蒸发器(11)处。
9.根据权利要求5所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，所述供热用户的水循环系统包括用户连接管路(31)和用户供暖组件(32)，用户供暖组件(32)设置在用户连接管路(31)上，用户连接管路(31)具有换热段，所述换热段设置在冷凝器(13)内并能够与冷凝器(13)换热。
10.根据权利要求9所述的太阳能空气源热泵机组，其特征在于，用户连接管路(31)上设置有用户水循环泵(33)。
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