CN110631291A - 一种与光伏系统结合的空气源热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与光伏系统结合的空气源热泵系统，空气源热泵系统包括通过第一管路连接的压缩机、电磁四通换向阀、翅片换热器和电子膨胀阀，所述第一管路内有制冷剂，光伏系统包括通过第二管路依次连接形成循环回路的光伏板、板式换热器和第二循环水泵，所述第二管路内有防冻液；所述电磁四通换向阀的接口分别连接压缩机的出口、翅片换热器、电子膨胀阀和压缩机的入口，所述第一管路对应电磁四通换向阀与压缩机的入口之间处穿过板式换热器，本发明使空气源系统的制冷剂不再经过光伏板，光伏板单独采用防冻液进行循环，空气源与光伏相互作用，相互提高工作能效，绿色环保。

Description

一种与光伏系统结合的空气源热泵系统
技术领域
本发明属于空气源热泵系统领域，更具体的说涉及一种与光伏系统结合的空气源热泵系统。
背景技术
空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。它是热泵的一种形式。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热量)转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能(如煤、燃气、油、电能等)的目的。
传统的空气源与光伏结合的工艺是直接采用制冷剂与光伏余热进行热交换，现场要布置很多铜管，焊点多，需要专业人员焊接和抽真空，操作复杂还容易发生泄漏问题。另外，光伏发电板背面的散热板内部传热管洁净度不能保证，会引起系统脏堵和系统污染，影响机器的正常使用等风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种使空气源系统的制冷剂不再经过光伏板，光伏板单独采用防冻液进行循环，制冷剂和防冻液在板式换热器处进行换热，现场安装难度系数大大降低，不存在因现场焊接和充注制冷剂造成的制冷剂泄漏和系统洁净度不达标等隐患，空气源与光伏相互作用，相互提高工作能效，绿色环保。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种与光伏系统结合的空气源热泵系统，空气源热泵系统包括通过第一管路连接的压缩机、电磁四通换向阀、翅片换热器和电子膨胀阀，所述第一管路内有制冷剂，光伏系统包括通过第二管路依次连接形成循环回路的光伏板、板式换热器和第二循环水泵，所述第二管路内有防冻液；所述电磁四通换向阀的接口分别连接压缩机的出口、翅片换热器、电子膨胀阀和压缩机的入口，所述第一管路对应电磁四通换向阀与压缩机的入口之间处穿过板式换热器。
进一步的所述电磁四通换向阀与板式换热器之间设置有气液分离器。
进一步的所示第一管路上设置有与电子膨胀阀并联的旁通管路，所述旁通管路包括依次设置的旁通电磁阀和毛细管。
进一步的所述第二循环水泵与光伏板之间设置有储液箱。
进一步的还包括地暖系统，所述地暖系统包括通过第三管路依次连接形成循环回路的地暖、套管换热器、第三循环水泵和缓冲水箱，所述第三管路上对应地暖处并联有风机盘管，所述第一管路对应电磁四通换向阀与电子膨胀阀之间处穿过套管换热器。
进一步的所述第一管路对应压缩机的出口处设置有温度传感器，温度传感器与旁通电磁阀电连接。
与现有技术性相比，本发明的有益效果是：光伏板背面的散热板内部使用防冻液，防冻液在板式换热器内与制冷剂进行热交换，现场施工使用PPR管对接就可以了，不需抽真空，也不存在制冷系统泄漏和脏堵风险，换热效率高，安全；采用防冻液(水)和制冷剂换热，经济、高效、安全。节约用工成本和材料成本，施工效率高。可节约施工成本40％左右，施工效率提高30％左右；使用光伏发电预热给机组提供补充热源，空气源热泵使用常温压缩机即可完成从低温吸热过程，不用专门采购喷气增焓压缩机，大大节约了身产成本；利用制冷剂蒸发吸热原理，带走光伏发电产生的热量，使得光伏发电更高效，单位发电量大大提升，光伏发电量大约可提高≥30％；利用光伏发电余热为空气源热泵提供热源，使得制冷剂换热更充分，吸收了更过的热能，从而保证了机组的低温运行安全，机组能效相对提高30％左右。。
附图说明
图1为本发明与光伏系统结合的空气源热泵系统的结构原理图。
附图标记：1、第一管路；11、压缩机；117、温度传感器；12、电磁四通换向阀；13、翅片换热器；14、调向阀；15、储液罐；16、干燥过滤器；17、电子膨胀阀；18、旁通管路；181、旁通电磁阀；182、毛细管；19、气液分离器；2、第二管路；21、板式换热器；22、第二循环水泵；23、储液箱；3、第三管路；31、套管换热器；32、缓冲水箱；33、地暖；34、风机盘管；35、第三循环水泵。
具体实施方式
参照图1对本发明与光伏系统结合的空气源热泵系统的实施例做进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“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或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种与光伏系统结合的空气源热泵系统，空气源热泵系统包括通过第一管路1连接的压缩机11、电磁四通换向阀12、翅片换热器13和电子膨胀阀17，所述第一管路1内有制冷剂，光伏系统包括通过第二管路2依次连接形成循环回路的光伏板、板式换热器21和第二循环水泵22，所述第二管路2内有防冻液；所述电磁四通换向阀12的接口分别连接压缩机11的出口、翅片换热器13、电子膨胀阀17和压缩机11的入口，所述第一管路1对应电磁四通换向阀12与压缩机11的入口之间处穿过板式换热器21。
本实施例优选的所述电磁四通换向阀12与板式换热器21之间设置有气液分离器19。
本实施例优选的所示第一管路1上设置有与电子膨胀阀17并联的旁通管路18，所述旁通管路18包括依次设置的旁通电磁阀181和毛细管182。
本实施例优选的所述第二循环水泵22与光伏板之间设置有储液箱23。
本实施例优选的还包括地暖33系统，所述地暖33系统包括通过第三管路3依次连接形成循环回路的地暖33、套管换热器31、第三循环水泵35和缓冲水箱32，所述第三管路3上对应地暖33处并联有风机盘管34，所述第一管路1对应电磁四通换向阀12与电子膨胀阀17之间处穿过套管换热器31，如图1所示，此时优选的在第一管路1中增设一调向阀14，调向阀14的结构及工作原理可参照申请号为CN201420756936.2的专利，在调向阀14的后方设置有储液罐15和干燥过滤器16，调向阀14的四个接口分别接翅片换热器13、储液罐15、套管换热器31和电子膨胀阀17。
本实施例优选的所述第一管路1对应压缩机11的出口处设置有温度传感器117，温度传感器117与旁通电磁阀181电连接。
参照图1所示，其工作原理，空气源热泵系统制热原理：如图1中虚线箭头，制冷剂由压缩机11压缩排出高温高压的气态制冷剂，经过电磁四通换向阀12换向后流经套管换热器31进行冷却，使之成为中温中压的液态制冷剂，然后经调向阀14、储液罐15和干燥过滤器16后再经过电子膨胀阀17节流变成气液混合状态，再进入翅片换热器13吸热，再然后经过电磁四通换向阀12进入气液分离器19，再由压缩机11吸入压缩，如此往复循环；空气源热泵系统制冷原理：如图1中实线箭头，制冷剂由压缩机11压缩排出高温高压的气态制冷剂，经过电磁四通换向阀12换向后流经翅片换热器13散热，使之成为中温中压的液态制冷剂，然后经过调向阀14、储液罐15和干燥过滤器16后再经电子膨胀阀17节流变成气液混合状态，再进入套管换热器31进行吸热，再然后经过电磁四通换向阀12进入气液分离器19，再由压缩机11吸入压缩，如此往复循环。
光伏空气能系统原理：在空气源的基础上，在气液分离器19前增加了板式换热器21，让光伏板发电时产生的热量在板式换热器21里释放，制冷剂在经过气液分离器19后在板式换热器21里吸热汽化，这样既可以使热泵系统产生更多的热量，在产生同等的热量下消耗的电能也会相对减少，COP相应提高。还可以给光伏发电板降温，从而提高光伏发电板的单位发电量，提高了光伏发电板的发电效率。
在空气源热泵制热时，制冷剂由压缩机11压缩排出高温高压的气态制冷剂，在经过套管换热器31时，将热量转移给第三管路3，第三管路3给地暖33进行提供热量。
温度传感器117连接控制器，同时在现有技术中温度传感器117还连接电子膨胀阀17，通过温度传感器117反馈的过热度和排气温度，自动调节电子膨胀阀17开度，当过热度大于设定值时，电子膨胀阀17开度变大，当过热度小于设定值时，电子膨胀阀17开度变小，使系统始终保持在最佳的运行状态。
本实施例在控制器内部逻辑设置排气温度的上限值，当温度传感器117检测到排气温度达到设置上限时，旁通电磁阀181上电开启，制冷剂经过毛细管182节流后进入蒸发器与外界进行热量交换，并回到压缩机11，在最短时间内增加蒸发器内部制冷剂的质量流量，降低排气温度；当排气温度降低到设定下限时，旁通电磁阀181断电关闭。
其为防止夏季光伏板冷却液温度过高，热交换后吸气温度过高引起排气温度保护(电子膨胀阀17开启最大也满足不了系统要求)，特在电子膨胀阀17处增加了旁通电磁阀181和辅助毛细管182，在排气温度高于设定温度时开启，以增加系统制冷剂的质量流量，提高压缩比，降低排气温度，提高换热能效和系统稳定运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种与光伏系统结合的空气源热泵系统，空气源热泵系统包括通过第一管路连接的压缩机、电磁四通换向阀、翅片换热器和电子膨胀阀，所述第一管路内有制冷剂，其特征在于：光伏系统包括通过第二管路依次连接形成循环回路的光伏板、板式换热器和第二循环水泵，所述第二管路内有防冻液；所述电磁四通换向阀的接口分别连接压缩机的出口、翅片换热器、电子膨胀阀和压缩机的入口，所述第一管路对应电磁四通换向阀与压缩机的入口之间处穿过板式换热器。
2.根据权利要求1所述的与光伏系统结合的空气源热泵系统，其特征在于：所述电磁四通换向阀与板式换热器之间设置有气液分离器。
3.根据权利要求2所述与光伏系统结合的空气源热泵系统，其特征在于：所示第一管路上设置有与电子膨胀阀并联的旁通管路，所述旁通管路包括依次设置的旁通电磁阀和毛细管。
4.根据权利要求3所述的与光伏系统结合的空气源热泵系统，其特征在于：所述第二循环水泵与光伏板之间设置有储液箱。
5.根据权利要求4所述的与光伏系统结合的空气源热泵系统，其特征在于：还包括地暖系统，所述地暖系统包括通过第三管路依次连接形成循环回路的地暖、套管换热器、第三循环水泵和缓冲水箱，所述第三管路上对应地暖处并联有风机盘管，所述第一管路对应电磁四通换向阀与电子膨胀阀之间处穿过套管换热器。
6.根据权利要求5所述的与光伏系统结合的空气源热泵系统，其特征在于：所述第一管路对应压缩机的出口处设置有温度传感器，温度传感器与旁通电磁阀电连接。
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