CN109654574A - 一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，包括空气能与太阳能串联循环回路、太阳能循环回路以及空气能循环回路，所述空气能与太阳能串联循环回路主要用于天气冷时需要制热的时候使用，所述太阳能循环回路主要在不太冷时需要制热的时候使用，而所述空气能循环回路主要用在天气热时需要制冷的时候使用。本发明具有如下有益效果：有利于循环与聚焦线上的防冻液能够获取更多的太阳能；可以在有限体积里有更多的导热面积，可以使热泵机组能效比大幅提高；提高能效比；使得热泵机组功能作用多样化。

Description

一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组
【技术领域】
本发明涉及热泵机组制造技术领域，尤其涉及一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组。
【背景技术】
矿物化石能源过多消耗所给人类带来不利气象灾害已日益凸显，减少温室气体排放全人类已达成共识，寻求新的能源替代已是当务之急，研发高效节能技术是政府鼎力支持的事业。采暖耗能指标居高不下刻骨铭怀，热源塔新技术已让我们看到希望所在，但在极寒地区能效比低下难以问鼎北方市场，虽然环境第一，但也要兼顾经济利益，由此我们找到太阳能与空气能相结合的新路。
空气能是风能、太阳能、潮汐能之后被人类开发利用广泛的新能源，它不仅能效比高而且低碳环保，利用后不会排放二氧化碳更不会产生有害气体，重要它是可再生的，有很高的利用价值，是国内积极鼓励开发利用的重点新能源。空气能热泵的热量来源就是我们都必须要的空气，而作为一种节能产品其节能程度的好坏都与COP值能效比密切相关。由于市场上大部分的空气能热泵设计正常工作温度在0-40℃。故在环境温度比较高的南方，空气能热泵往往有上佳的表现。而冬季气温只有-10℃的北方城市空气能热泵很难达到设计中预想的效果。如果气温为-20℃机组甚至都不能启动。尤其现行空气能热泵化霜依然采用反向运行化霜，这就严重影响到用户的体验，并且耗费许多时间在化霜上面，却需要停止制热工作。
在相关技术中，若把太阳能与空气能结合起来利用可以有效防止蒸发器结霜，完全可以杜绝蒸发器铜管被胀坏。我们知道现行风冷式热泵机组不仅能效比低，而且化霜也是一大难题，由此而开发出来的热源塔便应运而生，但依然会遇到防冻液冰点温度上移问题，也就是说当空气中水汽不断凝结并融入防冻液后其浓度相应变稀，那么它的冰点温度会上移，超过冰点相应温度就会造成结冰事故发生，所以必须想办法解决此问题，当然会有多种浓缩防冻液办法。
【发明内容】
本发明提供一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其用于解决背景技术中提及的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，包括空气能与太阳能串联循环回路、太阳能循环回路以及空气能循环回路，其中，
所述空气能与太阳能串联循环回路包括依次连通设置的主机蒸发器、第一组合式阀门、两用塔、第一阀门、太阳能收集装置以及第一循环泵，所述空气能与太阳能串联循环回路还包括压缩机、冷凝器、节流装置、第二循环泵以及第二组合式阀门，所述压缩机与所述节流装置分别串接于所述主机蒸发器与所述冷凝器之间，所述冷凝器一端通过所述第一组合式阀门与用户端的进口端连通，另一端依次通过所述第二循环泵、所述第二组合式阀门与用户端的出口端连通；
所述太阳能循环回路包括依次连通设置的所述太阳能收集装置、第二阀门、所述第二组合式阀门、所述第二循环泵、所述冷凝器以及所述第一组合式阀门，所述太阳能收集装置一端依次通过所述第二阀门、所述第二组合式阀门以及所述第二循环泵与所述冷凝器连通，另一端通过所述第二组合式阀门与用户端的出口端连通，用户端的进口端通过所述第一组合式阀门与所述冷凝器连通；
所述空气能循环回路包括依次连通设置的主机蒸发器、第一组合式阀门、两用塔、第三阀门、所述第二组合式阀门以及所述第一循环泵，所述空气能循环回路还包括所述压缩机、所述冷凝器、所述节流装置以及所述第二循环泵，所述压缩机与所述节流装置分别串接于所述主机蒸发器与所述冷凝器之间，所述第三阀门、所述第二组合式阀门以及所述第二循环泵依次串接于所述两用塔和所述冷凝器之间，所述主机蒸发器依次通过所述第一循环泵、所述第二组合式阀门与用户端的进口端连通，所述冷凝器通过所述第一组合式阀门与用户端的出口端连通。
作为本发明的一种改进，太阳能收集装置包括用于聚焦收集太阳能的矩形抛物镜面和与所述矩形抛物镜面组配的换热管。
作为本发明的一种改进，所述换热管包括玻璃真空管和收容于所述玻璃真空管内的黑体吸热管和设置于所述黑体吸热管外侧的导热翅片。
作为本发明的一种改进，所述两用塔可作热源塔和冷却塔。
作为本发明的一种改进，所述两用塔包括防冻液浓缩装置，用于浓缩被稀释的防冻液。
作为本发明的一种改进，所述太阳能收集装置还包括与所述换热管串接的第四阀门。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明太阳能收集装置采用矩形抛物镜面，将太阳光聚焦在一条线上，有利于循环与聚焦线上的防冻液能够获取更多的太阳能；
2、本发明太阳能收集装置采用真空玻璃管隔热，且真空玻璃管内管道内外都有导热翅片，管外导热翅片涂有吸热黑体材料，这样可以在有限体积里有更多的导热面积，可以使热泵机组能效比大幅提高；
3、本发明将太阳能与空气能相结合，实现两级升温，提高能效比；
4、采用第一组合式阀门和第二组合式阀门，使得热泵机组功能作用多样化。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1本发明一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组100，包括空气能与太阳能串联循环回路、太阳能循环回路以及空气能循环回路，所述空气能与太阳能串联循环回路主要用于天气冷时需要制热的时候使用，所述太阳能循环回路主要在不太冷时需要制热的时候使用，而所述空气能循环回路主要用在天气热时需要制冷的时候使用。
所述空气能与太阳能串联循环回路包括依次连通设置的主机蒸发器4、第一组合式阀门6、两用塔1、第一阀门9、太阳能收集装置(未标示)以及第一循环泵13，所述空气能与太阳能串联循环回路还包括压缩机5、冷凝器7、节流装置12、第二循环泵10以及第二组合式阀门11，所述压缩机5与所述节流装置12分别串接于所述主机蒸发器4与所述冷凝器7之间，所述冷凝器7一端通过所述第一组合式阀门6与用户端8的进口端连通，另一端依次通过所述第二循环泵10、所述第二组合式阀门11与用户端8的出口端连通。
在本发明中，所述两用塔1可作热源塔和冷却塔，所述两用塔1包括防冻液浓缩装置(未图示)，用于浓缩被稀释的防冻液。太阳能收集装置包括用于聚焦收集太阳能的矩形抛物镜面14和与所述矩形抛物镜面14组配的换热管15，所述换热管15包括玻璃真空管和收容于所述玻璃真空管内的黑体吸热管和设置于所述黑体吸热管外侧的导热翅片，这样可以在有限体积里有更多的导热面积，可以使热泵机组能效比大幅提高。每一组所述太阳能集热装置前后连接管上都装有与所述换热管15串接的第四阀门16，所述第四阀门16用于方便维修。
所述空气能与太阳能串联循环回路的工作原理如下：当从主机蒸发器4而来的低温防冻液进入热源塔1喷淋时，充分与逆流而上的空气进行热量交换，从而使防冻液得到第一次升温，然后过第一阀门9，分别流进各太阳能集热装置里去获得第二次升温，防冻液获得第二次升温后便被所述第一循环泵13打入所述主机蒸发器4内释放潜热给所述主机蒸发器4另一侧的制冷剂，而制冷剂获得潜热便蒸发，蒸发后的制冷剂被所述压缩机5压入所述冷凝器7里，并在所述冷凝器7里释放潜热给所述冷凝器7另一侧的暖媒水，而制冷剂便冷凝成液态制冷剂了，该液态制冷剂在压差作用下，通过所述节流装置12再次进入所述主机蒸发器4内就这样周而复始地实现了制冷剂的相变循环过程。而所述冷凝器7内暖媒水这一侧的暖媒水获得热量后通过所述第二循环泵10使暖媒水过所述第一组合式阀门6再到用户端8，通过用户端8热量消耗后，降温后的暖媒水回流至所述第二组合式阀门11，再次被所述第二循环泵10打入所述冷凝器7内获热，就这样周而复始地实现了暖媒水循环过程。
所述太阳能循环回路包括依次连通设置的所述太阳能收集装置、第二阀门2、所述第二组合式阀门11、所述第二循环泵10、所述冷凝器7以及所述第一组合式阀门6，所述太阳能收集装置一端依次通过所述第二阀门2、所述第二组合式阀门11以及所述第二循环泵10与所述冷凝器7连通，另一端通过所述第二组合式阀门11与用户端8的出口端连通，用户端的进口端通过所述第一组合式阀门6与所述冷凝器7连通。
所述太阳能循环回路的工作原理如下：暖媒水通过所述第二循环泵10进入所述冷凝器7，在所述冷凝器7内获热升温后，通过所述第一组合式阀门6至用户端8，暖媒水自用户端8出来后，回流到所述第二组合式阀门11，再回到太阳能集热装置组内升温，升温后的暖媒水通过所述第二阀门2、所述第二组合式阀门11进入所述第二循环泵10，进而进入所述冷凝器7，实现暖媒水循环过程。
所述空气能循环回路包括依次连通设置的所述主机蒸发器4、所述第一组合式阀门6、所述两用塔1、第三阀门3、所述第二组合式阀门11以及所述第一循环泵13，所述空气能循环回路还包括所述压缩机5、所述冷凝器7、所述节流装置12以及所述第二循环泵10，所述压缩机5与所述节流装置12分别串接于所述主机蒸发器4与所述冷凝器7之间，所述第三阀门3、所述第二组合式阀门11以及所述第二循环泵10依次串接于所述两用塔1和所述冷凝器7之间，所述主机蒸发器4依次通过所述第一循环泵13、所述第二组合式阀门11与用户端8的进口端连通，所述冷凝器7通过所述第一组合式阀门6与用户端8的出口端连通。
所述空气能循环回路的工作原理如下：所述主机蒸发器4内的冷媒水依次通过所述第一循环泵13、所述第二组合式阀门11输送到用户端8，通过用户端8热量消耗后，冷媒水通过所述第一组合式阀门6进入所述冷凝器7内，然后依次通过所述第二循环泵10、所述第二组合式阀门11以及所述第三阀门3进入所述两用塔1，从而实现冷媒水循环过程。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明太阳能收集装置采用矩形抛物镜面，将太阳光聚焦在一条线上，有利于循环与聚焦线上的防冻液能够获取更多的太阳能；
2、本发明太阳能收集装置采用真空玻璃管隔热，且真空玻璃管内管道内外都有导热翅片，管外导热翅片涂有吸热黑体材料，这样可以在有限体积里有更多的导热面积，可以使热泵机组能效比大幅提高；
3、本发明将太阳能与空气能相结合，实现两级升温，提高能效比；
4、采用第一组合式阀门和第二组合式阀门，使得热泵机组功能作用多样化。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，包括空气能与太阳能串联循环回路、太阳能循环回路以及空气能循环回路，其中，
所述空气能与太阳能串联循环回路包括依次连通设置的主机蒸发器、第一组合式阀门、两用塔、第一阀门、太阳能收集装置以及第一循环泵，所述空气能与太阳能串联循环回路还包括压缩机、冷凝器、节流装置、第二循环泵以及第二组合式阀门，所述压缩机与所述节流装置分别串接于所述主机蒸发器与所述冷凝器之间，所述冷凝器一端通过所述第一组合式阀门与用户端的进口端连通，另一端依次通过所述第二循环泵、所述第二组合式阀门与用户端的出口端连通；
所述太阳能循环回路包括依次连通设置的所述太阳能收集装置、第二阀门、所述第二组合式阀门、所述第二循环泵、所述冷凝器以及所述第一组合式阀门，所述太阳能收集装置一端依次通过所述第二阀门、所述第二组合式阀门以及所述第二循环泵与所述冷凝器连通，另一端通过所述第二组合式阀门与用户端的出口端连通，用户端的进口端通过所述第一组合式阀门与所述冷凝器连通；
所述空气能循环回路包括依次连通设置的主机蒸发器、第一组合式阀门、两用塔、第三阀门、所述第二组合式阀门以及所述第一循环泵，所述空气能循环回路还包括所述压缩机、所述冷凝器、所述节流装置以及所述第二循环泵，所述压缩机与所述节流装置分别串接于所述主机蒸发器与所述冷凝器之间，所述第三阀门、所述第二组合式阀门以及所述第二循环泵依次串接于所述两用塔和所述冷凝器之间，所述主机蒸发器依次通过所述第一循环泵、所述第二组合式阀门与用户端的进口端连通，所述冷凝器通过所述第一组合式阀门与用户端的出口端连通。
2.如权利要求1所述的一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，太阳能收集装置包括用于聚焦收集太阳能的矩形抛物镜面和与所述矩形抛物镜面组配的换热管。
3.如权利要求2所述的一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，所述换热管包括玻璃真空管和收容于所述玻璃真空管内的黑体吸热管和设置于所述黑体吸热管外侧的导热翅片。
4.如权利要求1所述的一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，所述两用塔可作热源塔和冷却塔。
5.如权利要求4所述的一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，所述两用塔包括防冻液浓缩装置，用于浓缩被稀释的防冻液。
6.如权利要求1所述的一种空气能与太阳能串联式热源热泵机组，其特征在于，所述太阳能收集装置还包括与所述换热管串接的第四阀门。
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