CN110285472A - 一种能提高空气能热泵能效比的集热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，包括空气能热泵，还包括暖房和太阳能吸热板，空气能热泵和太阳能吸热板均设置在暖房中，所述暖房用于在空气能热泵外部构建封闭保暖空间，且阳光能透射至暖房内，所述太阳能吸热板用于吸收太阳能并加热暖房室内空气。本发明在低温环境中，能提高空气能热泵处于高能效比，降低空气能热泵能耗。

Description

一种能提高空气能热泵能效比的集热系统

技术领域

本发明涉及于供热技术领域，具体涉及一种能提高空气能热泵能效比的集热系统。

背景技术

热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置，按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器、空气能热水器，暖气热水器等。如今节能减排是国家倡导的发展方向，具有更少能源消耗量的产品将是未来发展的一个方向，所以太阳能热水器和空气能热水器作为低能耗的产品发展势头较好。

现有的空气能热泵是非常好的节能设备，它能够通过逆卡诺原理从空气中提取热量从而来达到加热冷水的作用，它的工作原理是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高地冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水，热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环，在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入冷媒中，冷媒再导入水中，产生热水。形象地说，就是“室外机”像打气筒一样压缩空气，使空气温度升高，然后通过一种-17℃就会沸腾的液体传导热量到室内的储水箱内，再将热量释放传导到水中。根据空气能热泵的工作原理可知，与太阳能热水器相比，空气能热泵无需阳光，能24小时全天候运行，而且空气能热泵不直接与水接触，避免了太阳能热水器容易爆管、储水结冰的问题，性能更加稳定，安装也更加方便。

现实中我们用能效比来评价空气能热泵的能耗、性能。空气能热泵能效比的定义是制热量与输入功率的比值，输入功率即耗电量。能效比高的空气能热泵，说明其能耗低、效率高，能效比低的空气能热泵，说明其能耗高、效率低，由于空气能热泵是从利用空气中的热量加热冷水，而且安装时常把空气能热泵放置在室外，所以环境温度对空气能热泵的能效比有很大的影响。环境温度越高，则空气中的热量越多，空气能热泵的能效比就越高；反之，空气中的热量越少，空气能热泵的能效比就越低。空气能热泵能有效工作的环境温度一般是 5～50℃，当环境温度低于5℃时，能效比会逐步下降至2.0以下，此时现有的空气能热泵制热量少，能耗高，十分不实用，特别的如我国北方地区，冬季低温天气或者冰冻天气时间较长，亦或如高寒地区，光照充足但大部时间都处于低温中，这时利用空气能热泵就非常不实用。

发明内容

本发明所要解决的是当环境温度过低时，空气能热泵能效比降低而不实用、耗能高的技术问题，目的在于提供一种适用于低温环境且能提高空气能热泵能效比、降低能耗的供热系统。

本发明通过下述技术方案实现：一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，包括空气能热泵，还包括暖房和太阳能吸热板，空气能热泵和太阳能吸热板均设置在暖房中，所述暖房用于在空气能热泵外部构建封闭保暖空间，且阳光能透射至暖房内，所述太阳能吸热板用于吸收太阳能并加热暖房室内空气。

当环境温度过低时，为了提高空气能热泵的能效比，降低能耗，本技术方案设置暖房和太阳能吸热板，将空气能热泵和太阳能吸热板放置暖房中，暖房为空气能热泵设置了一个封闭保暖的空间，此处封闭的空间是指相对封闭的空间，在暖房上设置有门、窗或者天窗。本技术方案中的暖房由透明的、具有高透光率和保温功能的材料制成，保证日间阳光能透射至暖房内部，维持房内热量不散失至外部，维持空气能热泵周围较高的环境温度，同时避免夜间暖房内的热量未经空气能热泵利用而流失至外部，为提高空气能热泵的环境温度和能效比提供保障；而且暖房可以是在房屋本身的楼顶层上，用透明的、具有高透光率和保温功能的材料搭建房顶，也可以是用透明的、具有高透光率和保温功能的材料独立搭建且设置在任意合理位置的暖房。本技术方案中的太阳能吸热板是指能吸收太阳能，对太阳能辐射具有高吸收率和低发射率的板材，当日间阳光投射至暖房内部，照射在太阳能吸热板上被太阳能吸热板吸收，太阳能吸热板自身的温度不断上升，当太阳能吸热板自身的温度高于环境温度时，太阳能吸热板相当于一个热源在加热暖房内的空气，而且暖房是一个封闭保暖的空间，这就使得在低温条件下，太阳能吸热板吸收太阳能不断加热暖房内的空气，暖房又能保温，暖房内就能维持较高的温度，从而达到提高空气能热泵能效比、降低能耗的目的。此外，在环境温度过低时，通过设置暖房和太阳能吸热板，提高空气能热泵的周边温度，还能避免空气能热泵置于室外导致结霜的问题。

进一步的，所述暖房包括楼顶层和房顶，房顶设置在楼顶层上，所述房顶由阳光板或钢化玻璃制成。

为了简化安装，降低生产成本，本技术方案利用楼顶层，用阳光板或钢化玻璃直接在楼顶层上搭建房顶，使楼顶层和房顶形成一个相对封闭、保暖的空间，为提高空气能热泵的环境温度和能效比提供保障。阳光板采用透明的阳光板，具有高透光率、质轻、保温、超高抗冲击强度、耐冷耐热、耐久的特点，既能保证日间阳光能透射至暖房内，又能保温，而且耐久耐用。此外，钢化玻璃具有高安全性、高强度、良好的热稳定性、高强度和高透光率的特点，而且采用双层结构搭建暖房，既能保证日间阳光能透射至暖房内，又能保温。

进一步的，所述暖房包括由阳光板或钢化玻璃单体设置的暖房。

由于空气能热泵可以根据实际情况安装在任意合理位置，为了适用于安装在平地上或者处楼顶层以外的室外的空气能热泵，本技术方案采用阳光板或钢化玻璃搭建一个单体的暖房，以提高空气能热泵的能效比，降低能耗。

进一步的，还包括自动窗，所述自动窗设置在暖房上，并用于调节暖房内的室温。

由于暖房能保温、太阳能吸热板能吸收太阳能加热暖房内空气，即使在低温天气下，当日光非常强烈的时候，暖房内的温度能达到60～70℃，这就超过了空气能热泵适用的最高环境温度50℃，影响空气能热泵的正常运转，导致能效比和使用寿命降低，为了在暖房内温度过高时降低暖房室温，本技术方案设置自动窗，自动窗为现有技术，为市场直接购买所得，自动窗上设置有温度传感器和控制器，使用前在控制器中设置感应最高温度为50℃，当暖房室温超过50℃，自动窗自动打开，使暖房与外界冷空气连通，降低暖房室温，保证空气能热泵能正常工作，当暖房室温降至50℃时，自动窗自动关闭，维持暖房内的温度。

还有，根据空气能热泵的工作原理可知，空气能热泵利用了空气中的热量并吹出冷空气，所以在夜间时，太阳能吸热板无法吸收太阳能，空气能热泵利用的是日间留下的热量，当日间留下的热量用尽时，空气能热泵的能效比就会降低，所以设置自动窗，并设定感应最低温度为5℃，当暖房室温低于5℃时，自动窗自动打开，暖房与外界连通，使空气能热泵可以利用外界空气中的热量，以提高能效比。

进一步的，所述太阳能吸热板包括设置有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板。

为了提高太阳能吸热板对太阳能的吸收率和对暖房内空气的加热效率，本技术方案采用设置有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板，蓝膜涂层或黑膜涂层是一种太阳能选择性吸收涂层，太阳能吸热板是由表面设置有太阳能选择性吸收涂层的金属板材制成，为现有技术，通过市场购买所得。本技术方案中直接利用有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板吸收太阳能，以此加热暖房内的空气，提高空气能热泵的环境温度，以达到提高提高空气能热泵的能效比、降低能耗。

此外，在现有技术中，有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板作为平板太阳能集热器的核心部件，以平板太阳能集热器集成产品的形式公开，但是平板太阳能集热器制造工艺复杂，成本较高、安装不便和故障率高。而本技术方案中单独使用有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板，既达到了吸收太阳能的目的，又比平板太阳能集热器简单易得，也大大降低了生产、安装成本，避免了平板太阳能集热器所能产出的故障。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置暖房和太阳能吸热板，将空气能热泵和太阳能吸热板放置暖房中，暖房为空气能热泵设置了一个相对封闭且保暖的空间，当日间阳光投射至暖房内部的太阳能吸热板上，被太阳能吸热板吸收，太阳能吸热板自身的温度不断上升，当太阳能吸热板自身的温度高于环境温度时，太阳能吸热板相当于一个热源在加热暖房内的空气，而且暖房是一个相对封闭保暖的空间，这就使得在低温条件下，太阳能吸热板吸收太阳能不断加热暖房内的空气，暖房又能保温，暖房内就能维持较高的温度，从而达到提高空气能热泵能效比、降低能耗的目的，还避免了空气能热泵置于室外导致结霜的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的俯视图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1楼顶层，2供水管，3回水管，4空气能热泵，5自动窗，6房顶，7太阳能吸热板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～2所示，一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，包括空气能热泵4，还包括暖房和太阳能吸热板7，空气能热泵4和太阳能吸热板7均设置在暖房中，所述暖房用于在空气能热泵4外部构建封闭保暖空间，且阳光能透射至暖房内，所述太阳能吸热板7用于吸收太阳能并加热暖房室内空气。

当环境温度过低时，为了提高空气能热泵4的能效比，降低能耗，本技术方案设置暖房和太阳能吸热板7，将空气能热泵和太阳能吸热板7放置暖房中，暖房为空气能热泵4设置了一个封闭保暖的空间，此处封闭的空间是指相对封闭的空间，在暖房上设置有门、窗或者天窗。本技术方案中的暖房由透明的、具有高透光率和保温功能的材料制成，保证日间阳光能透射至暖房内部，维持房内热量不散失至外部，维持空气能热泵4周围较高的环境温度，同时避免夜间暖房内的热量未经空气能热泵利用而流失至外部，为提高空气能热泵4的环境温度和能效比提供保障；而且暖房可以是在房屋本身的楼顶层1上，用透明的、具有高透光率和保温功能的材料搭建房顶6，也可以是用透明的、具有高透光率和保温功能的材料独立搭建且设置在任意合理位置的暖房。本技术方案中的太阳能吸热板7是指能吸收太阳能，对太阳能辐射具有高吸收率和低发射率的板材，当日间阳光投射至暖房内部，照射在太阳能吸热板7上被太阳能吸热板7吸收，太阳能吸热板7自身的温度不断上升，当太阳能吸热板7 自身的温度高于环境温度时，太阳能吸热板7相当于一个热源在加热暖房内的空气，而且暖房是一个封闭保暖的空间，这就使得在低温条件下，太阳能吸热板7吸收太阳能不断加热暖房内的空气，暖房又能保温，暖房内就能维持较高的温度，从而达到提高空气能热泵4能效比、降低能耗的目的。此外，在环境温度过低时，通过设置暖房和太阳能吸热板7，提高空气能热泵的周边温度，还能避免空气能热泵置于室外导致结霜的问题。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明作进一步的说明。

进一步的，所述暖房包括楼顶层1和房顶6，房顶6设置在楼顶层1上，所述房顶6由阳光板或钢化玻璃制成。

为了简化安装，降低生产成本，本技术方案利用楼顶层1，用阳光板或钢化玻璃直接在楼顶层1上搭建房顶6，使楼顶层1和房顶6形成一个相对封闭、保暖的空间，为提高空气能热泵4的环境温度和能效比提供保障。阳光板采用透明的阳光板，具有高透光率、质轻、保温、超高抗冲击强度、耐冷耐热、耐久的特点，既能保证日间阳光能透射至暖房内，又能保温，而且耐久耐用。此外，钢化玻璃具有高安全性、高强度、良好的热稳定性、高强度和高透光率的特点，而且采用双层结构搭建暖房，既能保证日间阳光能透射至暖房内，又能保温。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明作进一步的说明。

进一步的，所述暖房包括由阳光板或钢化玻璃单体设置的暖房。

由于空气能热泵可以根据实际情况安装在任意合理位置，为了适用于安装在平地上或者处楼顶层以外的室外的空气能热泵4，本技术方案采用阳光板或钢化玻璃搭建一个单体的暖房，以提高空气能热泵4的能效比，降低能耗。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明作进一步的说明。

进一步的，还包括自动窗5，所述自动窗5设置在暖房上，并用于调节暖房内的室温。

由于暖房能保温、太阳能吸热板7能吸收太阳能加热暖房内空气，即使在低温天气下，当日光非常强烈的时候，暖房内的温度能达到60～70℃，这就超过了空气能热泵4适用的最高环境温度50℃，影响空气能热泵4的正常运转，导致能效比和使用寿命降低，为了在暖房内温度过高时降低暖房室温，本技术方案设置自动窗5，自动窗5为现有技术，为市场直接购买所得，自动窗5上设置有温度传感器和控制器，使用前在控制器中设置感应最高温度为 50℃，当暖房室温超过50℃，自动窗5自动打开，使暖房与外界冷空气连通，降低暖房室温，保证空气能热泵4能正常工作，当暖房室温降至50℃时，自动窗5自动关闭，维持暖房内的温度。

还有，根据空气能热泵4的工作原理可知，空气能热泵4利用了空气中的热量并吹出冷空气，所以在夜间时，太阳能吸热板7无法吸收太阳能，空气能热泵4利用的是日间留下的热量，当日间留下的热量用尽时，空气能热泵4的能效比就会降低，所以设置自动窗5，并设定感应最高温度为5℃，当暖房室温低于5℃时，自动窗5自动打开，暖房与外界连通，使空气能热泵4可以利用外界空气中的热量，以提高能效比。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明作进一步的说明。

进一步的，所述太阳能吸热板7包括设置有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板。

为了提高太阳能吸热板7对太阳能的吸收率和对暖房内空气的加热效率，本技术方案采用设置有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板7，蓝膜涂层或黑膜涂层是一种太阳能选择性吸收涂层，太阳能吸热板7是由表面设置有太阳能选择性吸收涂层的金属板材制成，为现有技术，通过市场购买所得。本技术方案中直接利用有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板7 吸收太阳能，以此加热暖房内的空气，提高空气能热泵4的环境温度，以达到提高提高空气能热泵4的能效比、降低能耗。

此外，在现有技术中，有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板作为平板太阳能集热器的核心部件，以平板太阳能集热器集成产品的形式公开，但是平板太阳能集热器制造工艺复杂，成本较高、安装不便和故障率高。而本技术方案中单独使用有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板，既达到了吸收太阳能的目的，又比平板太阳能集热器简单易得，也大大降低了生产、安装成本，避免了平板太阳能集热器所能产出的故障。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，包括空气能热泵(4)，其特征在于：还包括暖房和太阳能吸热板(7)，空气能热泵(4)和太阳能吸热板(7)均设置在暖房中，所述暖房用于在空气能热泵(4)外部设置封闭保暖空间，且阳光能透射至暖房内，所述太阳能吸热板(7)用于吸收太阳能并加热暖房室内空气。

2.根据权利要求1所述的一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，其特征在于：所述暖房包括楼顶层(1)和房顶(6)，房顶(6)设置在楼顶层(1)上，所述房顶(6)由阳光板或钢化玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，其特征在于：所述暖房包括由阳光板或钢化玻璃单体设置的暖房。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，其特征在于：还包括自动窗(5)，所述自动窗(5)设置在暖房上，并用于调节暖房内的室温。

5.根据权利要求1所述的一种能提高空气能热泵能效比的集热系统，其特征在于：所述太阳能吸热板(7)包括设置有蓝膜涂层或黑膜涂层的太阳能吸热板。