CN108489095A - 太阳能热泵系统及供热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调的技术领域，尤其是涉及一种太阳能热泵系统及供热水系统。该太阳能热泵系统包括：压缩机、换向阀、储水箱、蒸发器、集热板和气液分离器；储水箱内设置有冷凝器；压缩机的输出端依次与换向阀、冷凝器的输入端连通，冷凝器的输出端连接有两条并联的支路，其中一条支路依次与第一节流装置、蒸发器、换向阀、气液分离器连通，另一条支路依次与第二节流装置、集热板、气液分离器连通，气液分离器的输出端与压缩机的输入端连通。该太阳能热泵系统解决了空气能热泵系统能源来源单一，且开启蒸发器的侧风机整体耗电较高的技术效果。

Description

太阳能热泵系统及供热水系统
技术领域
本发明涉及空调的技术领域，尤其是涉及一种太阳能热泵系统及供热水系统。
背景技术
随着经济的发展人们对生活质量的要求也越来越高，热水量需求量也越来越多，而空气能热泵热水器由于节能效果显著逐渐成为家庭里常见的家用电器。其中，空气能热泵的工作原理是通过热泵把空气中的低温热能吸收进来，低温热能经过压缩机压缩后转化为高温热能，从而达到加热水温的目的，通过空气能热泵能全天24小时提供全家不同热水需求，同时又能消耗最少的能源完成上述要求的热水器。
目前，空气能热泵系统主要利用能源是空气能，通过压缩机获取能量，能源来源单一，且开启蒸发器的侧风机整体耗电较高，不能使能源被合理应用。
发明内容
本发明的目的在于提供太阳能热泵系统，以缓解现有空气能热泵系统仅利用空气能，能源来源单一，且开启蒸发器的侧风机整体耗电较高，的技术问题。
本发明提供的太阳能热泵系统，包括：压缩机、换向阀、换热器、蒸发器、集热板和气液分离器；
所述换热器包括冷凝器和储水箱，所述冷凝器设置在所述储水箱内；
所述压缩机的输出端依次与所述换向阀、所述冷凝器的输入端连通，所述冷凝器的输出端连接有两条并联的支路，其中一条所述支路依次与第一节流装置、所述蒸发器、所述换向阀、气液分离器连通，另一条所述支路依次与第二节流装置、所述集热板、所述气液分离器连通，所述气液分离器的输出端与所述压缩机的输入端连通。
在上述技术方案中，进一步的，所述集热板为太阳能异聚态集热板。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述的太阳能热泵系统还包括用于控制所述蒸发器的侧风机的开启关闭的控制模块和用于感应光照的阳光传感器；
所述阳光传感器与所述控制模块电连接。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述的太阳能热泵系统还包括油气分离器；
所述油气分离器的输入端与所述压缩机的输出端连通；所述油气分离器的出气口与所述换向阀的输入端连通；所述油气分离器的出油口与所述气液分离器连通。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述集热板能够设置多个，且多个所述集热板并联。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述第一节流装置为电子膨胀阀，所述第一节流装置为热力膨胀阀。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述的太阳能热泵系统还包括储液罐；所述储液罐的输入端与所述冷凝器的输出端连通，所述储液罐的输出端连通所述两条支路。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述蒸发器为翅片蒸发器。
在上述任一技术方案中，进一步的，所述储水箱的外壳设置有保温层。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供的太阳能热泵系统，压缩机的输出端排出高温高压制冷剂，制冷剂经过换向阀到达换热器的冷凝器，并与储水箱的水进行冷热交换，使储水箱的水温升高，制冷剂变为常温高压液体；然后，制冷剂流向两条支路，一条支路的制冷剂通过第一节流装置进行节流降压，使制冷剂为常温低压的液体，然后通过蒸发器蒸发吸收空气中的热能，使制冷剂的进行吸热汽化，并流经换向阀，最后，流向气液分离器，另一条支路的制冷剂通过第一节流装置进行节流降压，使制冷剂为常温低压的液体，通过集热板吸收太阳或者空气中的热能，再流向气液分离器。也就是，两条支路的制冷剂在气液分离器中汇集，进行气液分离，并共同流向压缩机的输入端，能够进行下次循环。
在本发明中，通过蒸发器吸收冷却空气所放出的显热和空气中水蒸气冷凝时放出的潜热，实现提高制冷剂的焓值目的；通过集热板吸收太阳能和空气能的热量，使制冷剂的焓值的升高，通过蒸发器和集热板共同作用提高制冷剂焓值，使能源不仅来自于空气能，太阳能也起到作用，使能源被合理利用，提高了能源的利用率；同时，也减缓了蒸发器的侧风机的耗电量和压缩机的耗电量，从而减少整体设备的电耗。
本发明的目的在于提供的供热水系统，以缓解现有空气能热泵系统仅利用空气能，能源来源单一，且开启蒸发器的侧风机整体耗电较高，的技术问题。
本发明提供的一种供热水系统，包括：所述的太阳能热泵系统。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供的供热水系统，通过太阳能热泵系统将常温的水温度变高，方便人们使用，其中，太阳能热泵系统的结构和有益效果上述已经进行了详细的阐述，这里不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的太阳能热泵系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的太阳能热泵系统中包括储液罐的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的太阳能热泵系统中包括油液分离器的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的太阳能热泵系统中包括多个集热板的结构示意图。
图标：10－压缩机；20－油气分离器；30－换向阀；40－储水箱；50－储液罐；60－蒸发器；70－集热板；80－气液分离器；41－冷凝器；61－电子膨胀阀；71－进液截止阀；72－热力膨胀阀；73－出液截止阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的太阳能热泵系统，包括：压缩机10、换向阀30、换热器、蒸发器60、集热板70和气液分离器80；换热器包括冷凝器41和储水箱40，冷凝器41设置在储水箱40内；压缩机10的输出端依次与第一节流装置、换向阀30、冷凝器41的输入端连通，冷凝器41的输出端连接有两条并联的支路，其中一条支路依次与蒸发器60、换向阀30、气液分离器80连通，另一条支路依次与第二节流装置、集热板70、气液分离器80连通，气液分离器80的输出端与压缩机10的输入端连通。
本实施例提供的太阳能热泵系统，压缩机10的输出端排出高温高压制冷剂，制冷剂经过换向阀30到达换热器的冷凝器41，并与储水箱40的水进行冷热交换，使储水箱40的水温升高，制冷剂变为常温高压液体；然后，制冷剂流向两条支路，一条支路的制冷剂通过第一节流装置进行节流降压，使制冷剂为常温低压的液体，然后通过蒸发器60蒸发吸收空气中的热能，使制冷剂的进行吸热汽化，并流经换向阀30，最后，流向气液分离器80，另一条支路的制冷剂通过第一节流装置进行节流降压，使制冷剂为常温低压的液体，通过集热板70吸收太阳或者空气中的热能，再流向气液分离器80。也就是，两条支路的制冷剂在气液分离器80中汇集，进行气液分离，并共同流向压缩机10的输入端，能够进行下次循环。
在本实施例中，通过蒸发器60吸收冷却空气所放出的显热和空气中水蒸气冷凝时放出的潜热，实现提高制冷剂焓值的目的；通过集热板70吸收太阳能和空气能的热量，使制冷剂的焓值的升高，通过蒸发器60和集热板70共同作用提高制冷剂焓值，使能源不仅来自于空气能，太阳能也起到作用，使能源被合理利用，提高了能源的利用率；同时，也减缓了蒸发器60的侧风机的耗电量和压缩机10的耗电量，从而减少整体设备的电耗。
需要说明的是，如图1－图4所示，太阳能热泵系统还包括进液截止阀71和出液截止阀73。在连接有集热板70的一条支路中，进液截止阀71、第二节流装置、集热板70、出液截止阀73和气液分离器80依次连通。
需要说明的是，在储水箱40的外壳上设有进水口和出水口，用于实现与外界水的交换和流动。
需要说明的是，在本实施例中，如图1所示，换向阀30包括两个换向输入端和两个换向输出端，其中一个换向输入端与压缩机10的输出端连通，对应的换向输出端与冷凝器41连通；另一个换向输入端与蒸发器60的输出端连通，对应的换向输出端与气液分离器80连通。
另外，集热板70能够设置多个，且多个集热板70串联或并联，通过设置多个集热板70能够增加换热面积，充分利用热源。在本实施例中多个集热板70并联，参考图4所示。具体的集热板70的个数需要根据蒸发器60的工作效率与太阳能的利用率决定。
为了能够提高集热板70的利用，使集热板70能够被充分利用，在本实施例中，集热板70为太阳能异聚态集热板。根据太阳能异聚态高效原理，太阳能异聚态集热板可以从太阳辐射、光线、风能、雨能和电磁能中获取热量，把周围的太阳辐射、热量、气流、光线等吸收进太阳能异聚态集热板内而完全不会散发出去。
也就是，太阳能异聚态集热板不仅能够吸收太阳能和空气能，也能够吸收雨水能、电磁能和风能，使太阳能异聚态集热板不管在什么样的天气都能够吸收外界的热量，充分利用自然能。
另外，在本实施例中，太阳能热泵系统还包括用于控制蒸发器60的侧风机的开启关闭的控制模块和用于感应光照的阳光传感器；阳光传感器与控制模块电连接。
也就是，通过阳光传感器能够感测外界的光照的强度，并将感测的光照强度数据反馈到控制模块，控制模块根据该数据判断蒸发器60工作状态，当光照强度大于或等于预设值时，蒸发器60的侧风机关闭，停止工作；当光照强度小于预设值时，蒸发器60的侧风机开启，开始工作，这样能够减少蒸发器60的侧风机的耗电量。
需要说明是，从压缩机10的输出端排出高温高压的制冷剂的同时带走部分润滑油，为了减少甚至避免润滑油对系统的影响，在本实施例中，如图3所示，太阳能热泵系统还包括油气分离器20；油气分离器20的输入端与压缩机10的输出端连通；油气分离器20的出气口与换向阀30的输入端连通；油气分离器20的出油口与气液分离器80连通。
也就是，从压缩机10的输出端排出的高温高压的气体流向油气分离器20，使润滑油与制冷剂分离，润滑油通过油气分离器20的出油口流向气液分离器80，并回流到压缩机10中。这样设置减少润滑油的损失，防止出现压缩机10内油量不足的情况，实现了对压缩机10的保护作用，延长了压缩机10使用寿命；同时，油气分离器20可防止润滑油积聚在系统的管道中，影响效率。这里需要说明的是，油气分离器20的输入端设置在油气分离器20的顶部，油气分离器20的出油口设置在油气分离器20的底部，油气分离器20的出气口设置在油气分离器20的侧部且靠近底部的位置。
需要说明的是，节流装置的种类有多种，例如，膨胀阀或者毛细管。其中，节流装置通过改变制冷剂的压力变化，让制冷剂实现气化。在本实施例中，第一节流装置和第二节流装置均为膨胀阀。
具体的，第一节流装置为电子膨胀阀61，第二节流装置为热力膨胀阀72。其中，电子膨胀阀61优点是能够精确控制制冷剂流量，从而达到精确控制蒸发温度，通过电子膨胀阀61和热力膨胀阀72配合使用能够使制冷剂的流量分配更加均匀，提高了蒸发器60和集热板70的利用率。
此外，当太阳能热泵系统为大型系统时，在本实施例中，如图2和图3所示，太阳能热泵系统还包括储液罐50；储液罐50的输入端与冷凝器41的输出端连通，储液罐50的输出端连通两条支路。其中，储液罐50承装有液态的制冷剂。
也就是，高温高压的气态制冷剂通过冷凝器41后转变为常温高压的液态，然后通过储液罐50，流向两条支路后，使液态的制冷剂转变为气态。其中，通过储液罐50能够对负荷变化造成的冷凝器41液位变化进行补偿。
同时，储液罐50也能够帮助液态制冷剂与气态制冷剂分离，确保离开储液罐50的是纯液态制冷剂。
需要说明的是，蒸发器60的种类有多种，例如，冷却液体载冷剂的蒸发器、冷却空气蒸发器。其中，冷却液体载冷剂的蒸发器包括水箱式蒸发器、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器或壳管式蒸发器，冷却空气蒸发器包括翅片蒸发器或排管蒸发器等。其中，在本实施例中，蒸发器60为翅片蒸发器，翅片蒸发器主要采用清水膜的铝箔，桥装的透风系统，让空气充分与传热面积接触，更高效的吸收空气中的热量，且具有较高的传热效率和导热性。
需要说明的是，在换热器中，制冷剂在冷凝器41内进行放热，使储水箱40内的水温度升高，方便人们使用。为了能够使热量被充分的利用，在本实施例中，储水箱40的外壳设置有保温层，通过保温层，能够减少热量散到外界，从而使热量被充分的应用。
实施例二
本实施例提供的一种供热水系统，包括：实施例一提供的太阳能热泵系统。
本实施例提供的供热水系统，通过太阳能热泵系统将常温的水温度变高，方便人们使用，其中，太阳能热泵系统的结构和有益效果上述已经进行了详细的阐述，这里不再进行赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能热泵系统，其特征在于，包括：压缩机(10)、换向阀(30)、换热器、蒸发器(60)、集热板(70)和气液分离器(80)；
所述换热器包括冷凝器(41)和储水箱(40)，所述冷凝器(41)设置在所述储水箱(40)内；
所述压缩机(10)的输出端依次与所述换向阀(30)、所述冷凝器(41)的输入端连通，所述冷凝器(41)的输出端连接有两条并联的支路，其中一条所述支路依次与第一节流装置、所述蒸发器(60)、所述换向阀(30)、所述气液分离器(80)连通，另一条所述支路依次与第二节流装置、所述集热板(70)、所述气液分离器(80)连通，所述气液分离器(80)的输出端与所述压缩机(10)的输入端连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述集热板(70)为太阳能异聚态集热板(70)。
3.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，还包括用于控制所述蒸发器(60)的侧风机的开启关闭的控制模块和用于感应光照的阳光传感器；
所述阳光传感器与所述控制模块电连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，还包括油气分离器(20)；
所述油气分离器(20)的输入端与所述压缩机(10)的输出端连通；所述油气分离器(20)的出气口与所述换向阀(30)的输入端连通；所述油气分离器(20)的出油口与所述气液分离器(80)连通。
5.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述集热板(70)能够设置多个，且多个所述集热板(70)并联。
6.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述第一节流装置为电子膨胀阀(61)，所述第二节流装置为热力膨胀阀(72)。
7.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，还包括储液罐(50)；所述储液罐(50)的输入端与所述冷凝器(41)的输出端连通，所述储液罐(50)的输出端连通所述两条支路。
8.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述蒸发器(60)为翅片蒸发器(60)。
9.根据权利要求1所述的太阳能热泵系统，其特征在于，所述储水箱的外壳设置有保温层。
10.一种供热水系统，其特征在于，包括：权利要求1－9任一项所述的太阳能热泵系统。
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