CN112503626A - 一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，属于节能环保技术领域，包括太阳能热水器和室内采暖器，所述太阳能热水器安装在室外，所述室内采暖器安装在室内，所述太阳能热水器的一侧设置有空气源热泵，且太阳能热水器的顶部设置有水箱，所述水箱的内部安装有换热管。本发明利用水作为相变蓄热材料，价格便宜，环保，且能量密度大，在采暖季可以复合使用，在夏季，可利用太阳能热水器提供热水，利用空气源热泵制冷，使用者可以利用农户家原有的太阳能热水器进行改装，从而降低初装成本，进而提高了空气源热泵在严寒时的工作效率，降低运行费用，且此方案可复合使用，不影响单独使用，使用效率高。

Description

一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统。
背景技术
近几年来，国家大力推广“煤改电”工程，号召很多农户冬天不再用煤采暖，不仅环保绿色，而且更加安全。但在低温及潮湿环境下，空气源热泵机组蒸发器表面极易结霜冻冰，机组的出力(能效比)和运行稳定性受到很大的影响，通过大量的工程实践证明，冬季，在南方潮湿地区、北方寒冷地区，都有不同程度的结霜和宕机情况，影响了空气源热泵的推广使用。空气源热泵技术是利用少量电能带动压缩机，从低温空气中获得能量，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温获得高温热能，从而实现采暖的需要。
现有的采暖系统利用空气源热泵热风机或者空气源热泵热水器来直接或者间接采暖，由于空气能是分散能源，制热速度慢，热效率不是很高，另外，空气源热泵容易出现结霜问题，受地域影响较大。
发明内容
为此，本发明提供一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，以解决现有技术中空气源热泵在严寒地区无法使用或使用效果不好的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，包括太阳能热水器和室内采暖器，所述太阳能热水器安装在室外，所述室内采暖器安装在室内，所述太阳能热水器的一侧设置有空气源热泵，且太阳能热水器的顶部设置有水箱，所述水箱的内部安装有换热管，所述换热管的一端部位于水箱的外侧连接有进风管，所述进风管的端部安装有第一风机，所述换热管的另一端位于水箱的外侧连接有出风管，所述出风管上安装有气体电磁阀，且出风管的一端位于空气源热泵的内部连接有蒸发器，所述空气源热泵的内部位于蒸发器的一侧安装有压缩机，所述压缩机的一侧安装有空气冷凝器，所述空气源热泵的一侧安装有板式换热器，所述板式换热器与空气冷凝器之间连接有管体，管体上安装有第二风机，所述板式换热器与室内采暖器的连接管体之间安装有第三风机。
进一步地，所述第一风机与太阳能热水器之间设置有升降机构，所述升降机构包括升降转轴和若干个蜗杆，所述升降转轴的一端固定连接有转盘，所述蜗杆并列且等距设置，所述升降转轴的外部对应蜗杆的位置处安装有升降齿轮，所述升降转轴与太阳能热水器外壁固定连接，所述太阳能热水器外壁位于升降齿轮两侧的位置处均安装有支撑杆，所述蜗杆的两端分别穿过支撑杆，所述蜗杆螺旋齿两侧的位置处安装有连接块，所述第一风机的外部设置有防护箱体，所述防护箱体内部设置有支撑板，所述第一风机位于支撑板上方，所述防护箱体与蜗杆通过连接块相连接。
进一步地，板式换热器的外部安装有防护机构，所述防护机构包括防护外壳，所述板式换热器位于防护外壳内部，所述防护外壳底端安装有底板，所述底板和防护外壳端部均开设有螺纹孔，所述底板的螺纹孔和防护外壳端部的螺纹孔相通，所述螺纹孔内部安装有固定螺栓，所述板式换热器与防护外壳之间设置有保温泡沫层，所述板式换热器底端安装有若干个滑轮，所述滑轮位于板式换热器底端四角边缘位置处。
进一步地，所述水箱的内壁对应进风管和出风管的外部位置处均安装有密封圈，所述太阳能热水器采用传统真空管式/金属热管真空管太阳能热水器。
进一步地，所述进风管端部与第一风机的出风端之间通过法兰固定连接，所述水箱的内壁设置有隔热层，隔热层采用玻璃纤维材质的构件。
进一步地，所述空气源热泵的内壁对应出风管的外部位置处设置有密封圈。
进一步地，所述蒸发器、压缩机和空气冷凝器均通过螺栓固定连接在空气源热泵的内壁。
进一步地，所述蒸发器与压缩机的连接管体之间安装有电磁阀，所述板式换热器与室内采暖器之间的连接管体上也安装有电磁阀。
本发明具有如下优点：
1、本发明太阳能热水器选用传统真空管式/金属热管真空管太阳能热水器，集热效率高，产品简单稳定，且利用水作为相变蓄热材料，价格便宜，环保，且能量密度大；在采暖季可以复合使用，在夏季，可利用太阳能热水器提供热水，利用空气源热泵制冷，使用者可以利用农户家原有的太阳能热水器进行改装，从而降低初装成本，进而提高了空气源热泵在严寒时的工作效率，降低运行费用，且此方案可复合使用，不影响单独使用，使用效率高；
2、本发明通过设置升降机构，使第一风机可以在相关结构的带动下进行上下移动，从而调节第一风机的相对位置，一方面方便第一风机与太阳能热水器的连接，另一方面将第一风机进行了一次防护，可以有效的减少外界环境对第一风机的损坏，从而有效的保护第一风机的内部结构，延长第一风机的使用寿命；
3、本发明通过设置防护机构，防护外壳可以对内部的板式换热器进行第一层防护，有效降低外界环境中入石子、沙砾等杂物对板式换热器的磨损、碰撞和堵塞，之后内部设置的保温泡沫曾可以在冬天或其他温度较低的工作环境中有效起到对板式换热器的御寒作用，若是处于夏天或其他温度较高的环境中，可以拆除保温泡沫层，另一方面，保温泡沫层可以起到第二层缓冲防护的作用，当防护外壳受到冲击时，防护外壳将动能传递给保温泡沫层，保温泡沫层吸收动能，进行第二层防护，双层防护，防护效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的外部结构示意图；
图3为本发明中太阳能热水器的结构示意图；
图4为本发明升降机构的结构示意图；
图5为本发明升降机构蜗杆的结构示意图；
图6为本发明防护机构的内部结构示意图；
图7为本发明图6中A处结构放大图。
图中：1、太阳能热水器；2、水箱；3、换热管；4、进风管；5、第一风机；6、出风管；7、气体电磁阀；8、空气源热泵；9、蒸发器；10、压缩机；11、空气冷凝器；12、板式换热器；13、第二风机；14、第三风机；15、室内采暖器；16、升降转轴；17、蜗杆；18、升降齿轮；19、支撑杆；20、连接块；21、防护箱体；22、支撑板；23、防护外壳；24、底板；25、螺纹孔；26、固定螺栓；27、保温泡沫层；28、滑轮；29、转盘。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。
参照说明书附图1-3，一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，包括太阳能热水器1和室内采暖器15，所述太阳能热水器1安装在室外，所述室内采暖器15安装在室内，所述太阳能热水器1的一侧设置有空气源热泵8，且太阳能热水器1的顶部设置有水箱2，所述水箱2的内部安装有换热管3，所述换热管3的一端部位于水箱2的外侧连接有进风管4，所述进风管4的端部安装有第一风机5，所述换热管3的另一端位于水箱2的外侧连接有出风管6，所述出风管6上安装有气体电磁阀7，且出风管6的一端位于空气源热泵8的内部连接有蒸发器9，所述空气源热泵8的内部位于蒸发器9的一侧安装有压缩机10，所述压缩机10的一侧安装有空气冷凝器11，所述空气源热泵8的一侧安装有板式换热器12，所述板式换热器12与空气冷凝器11之间连接有管体，管体上安装有第二风机13，所述板式换热器12与室内采暖器15的连接管体之间安装有第三风机14。
参照说明书附图4、5，所述第一风机5与太阳能热水器1之间设置有升降机构，所述升降机构包括升降转轴16和若干个蜗杆17，所述升降转轴16的一端固定连接有转盘29，所述蜗杆17并列且等距设置，所述升降转轴16的外部对应蜗杆17的位置处安装有升降齿轮18，所述升降转轴16与太阳能热水器1外壁固定连接，所述太阳能热水器1外壁位于升降齿轮18两侧的位置处均安装有支撑杆19，所述蜗杆17的两端分别穿过支撑杆19，所述蜗杆17螺旋齿两侧的位置处安装有连接块20，所述第一风机5的外部设置有防护箱体21，所述防护箱体21内部设置有支撑板22，所述第一风机5位于支撑板22上方，所述防护箱体21与蜗杆17通过连接块20相连接，在室外安装时，首先将若干个第一风机5安装在支撑板22上并进行固定，之后将防护箱体21与连接块20相连接，之后可以转动转盘29，转盘29转动带动升降转轴16转动，从而使相匹配的蜗杆17上升或下降，从而带动防护箱体21的上升与下降，通过设置升降机构，使第一风机5可以在相关结构的带动下进行上下移动，从而调节第一风机5的相对位置，一方面方便第一风机5与太阳能热水器1的连接，另一方面将第一风机5进行了一次防护，可以有效的减少外界环境对第一风机5的损坏，从而有效的保护第一风机5的内部结构，延长第一风机5的使用寿命。
参照说明书附图6、7，板式换热器12的外部安装有防护机构，所述防护机构包括防护外壳23，所述板式换热器12位于防护外壳23内部，所述防护外壳23底端安装有底板24，所述底板24和防护外壳23端部均开设有螺纹孔25，所述底板24的螺纹孔25和防护外壳23端部的螺纹孔25相通，所述螺纹孔25内部安装有固定螺栓26，所述板式换热器12与防护外壳23之间设置有保温泡沫层27，所述板式换热器12底端安装有若干个滑轮28，所述滑轮28位于板式换热器12底端四角边缘位置处，使用板式换热器12时，利用板式换热器12底部的滑轮28和底板24对板式换热器12进行支撑，并且板式换热器12可以通过滑轮28进行移动，使板式换热器12在防护外壳23包裹的空间范围之内转变位置，移动到指定位置后吗，向防护外壳23和板式换热器12之间填充保温泡沫，作为保温泡沫层27，之后利用固定螺栓26拧进螺纹孔25，对防护外壳23进行固定，通过设置防护机构，防护外壳23可以对内部的板式换热器12进行第一层防护，有效降低外界环境中入石子、沙砾等杂物对板式换热器12的磨损、碰撞和堵塞，之后内部设置的保温泡沫曾可以在冬天或其他温度较低的工作环境中有效起到对板式换热器12的御寒作用，若是处于夏天或其他温度较高的环境中，可以拆除保温泡沫层27，另一方面，保温泡沫层27可以起到第二层缓冲防护的作用，当防护外壳23受到冲击时，防护外壳23将动能传递给保温泡沫层27，保温泡沫层27吸收动能，进行第二层防护，双层防护，防护效果更好。
参照说明书附图1-3，所述水箱2的内壁对应进风管4和出风管6的外部位置处均安装有密封圈，便于提高进风管4和出风管6与水箱2连接处的密封性能，所述太阳能热水器1采用传统真空管式/金属热管真空管太阳能热水器，使得集热效率高，产品简单稳定。
参照说明书附图1-3，所述进风管4端部与第一风机5的出风端之间通过法兰固定连接，便于进风管4与第一风机5之间的连接固定，所述水箱2的内壁设置有隔热层，隔热层采用玻璃纤维材质的构件，便于提高水箱2的隔热性能，减少热能的损耗。
参照说明书附图1，所述空气源热泵8的内壁对应出风管6的外部位置处设置有密封圈，便于提高出风管6与空气源热泵8连接处的密封性能。
参照说明书附图1，所述蒸发器9、压缩机10和空气冷凝器11均通过螺栓固定连接在空气源热泵8的内壁，便于蒸发器9、压缩机10和空气冷凝器11在空气源热泵8内部的安装固定。
参照说明书附图1，所述蒸发器9与压缩机10的连接管体之间安装有电磁阀，所述板式换热器12与室内采暖器15之间的连接管体上也安装有电磁阀。
本发明的使用过程如下：
本发明设置的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统由太阳能热水器1、空气源热泵8和室内采暖器15三部分组成，其中，太阳能热水器1安装在室外，室内采暖器15安装在室内，空气源热泵8根据实际需要选择位置安装，通过在太阳能热水器1顶部水箱2的内部安装换热管3，换热管3的一端部位于水箱2的外侧连接有进风管4，进风管4的端部安装有第一风机5，换热管3的另一端位于水箱2的外侧连接有出风管6，在使用过程中，能够有效的利用太阳能热水器1集热对水箱2内部的水加热后的热能，使产生的热量吹至蒸发器9的外表面，避免出现结霜和宕机的情况，改进后太阳能热水器1配合空气源热泵8实现对室内采暖器15的供暖，本系统中所用到的提高空气温度的新型太阳能热水器1，在保留传统真空管太阳能热水器的直接加热效率高这一优点的前提下，将换热装置即换热管嵌入水箱2内，类似于管壳式换热器(气/液固)，在日照条件充裕时，水箱2内水温上升，如果气温过低，则启动第一风机5，将空气通过水箱2内的换热管3升温，利用出风管6直接吹到空气源热泵8的蒸发器9表面，空气源热泵8利用经水箱2内加热后的空气，提高空气源热泵8的能效，从而节约能源，在标准大气压下，水凝结成冰发生相变，可放出336kJ/kg左右的热量，而本系统采用的新型太阳能热水器1不仅可以通过冷空气将热水的温度带走，也可以通过更冷的空气把水结冰时的潜热带走，本发明太阳能热水器1选用传统真空管式/金属热管真空管太阳能热水器，集热效率高，产品简单稳定，且利用水作为相变蓄热材料，价格便宜，环保，且能量密度大；在采暖季可以复合使用，在夏季，可利用太阳能热水器1提供热水，利用空气源热泵8制冷，使用者可以利用农户家原有的太阳能热水器进行改装，从而降低初装成本，进而提高了空气源热泵8在严寒时的工作效率，降低运行费用，且此方案可复合使用，不影响单独使用，使用效率高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (8)

1.一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：包括太阳能热水器(1)和室内采暖器(15)，所述太阳能热水器(1)安装在室外，所述室内采暖器(15)安装在室内，所述太阳能热水器(1)的一侧设置有空气源热泵(8)，且太阳能热水器(1)的顶部设置有水箱(2)，所述水箱(2)的内部安装有换热管(3)，所述换热管(3)的一端部位于水箱(2)的外侧连接有进风管(4)，所述进风管(4)的端部安装有第一风机(5)，所述换热管(3)的另一端位于水箱(2)的外侧连接有出风管(6)，所述出风管(6)上安装有气体电磁阀(7)，且出风管(6)的一端位于空气源热泵(8)的内部连接有蒸发器(9)，所述空气源热泵(8)的内部位于蒸发器(9)的一侧67安装有压缩机(10)，所述压缩机(10)的一侧安装有空气冷凝器(11)，所述空气源热泵(8)的一侧安装有板式换热器(12)，所述板式换热器(12)与空气冷凝器(11)之间连接有管体，管体上安装有第二风机(13)，所述板式换热器(12)与室内采暖器(15)的连接管体之间安装有第三风机(14)。
2.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述第一风机(5)与太阳能热水器(1)之间设置有升降机构，所述升降机构包括升降转轴(16)和若干个蜗杆(17)，所述升降转轴(16)的一端固定连接有转盘(29)，所述蜗杆(17)并列且等距设置，所述升降转轴(16)的外部对应蜗杆(17)的位置处安装有升降齿轮(18)，所述升降转轴(16)与太阳能热水器(1)外壁固定连接，所述太阳能热水器(1)外壁位于升降齿轮(18)两侧的位置处均安装有支撑杆(19)，所述蜗杆(17)的两端分别穿过支撑杆(19)，所述蜗杆(17)螺旋齿两侧的位置处安装有连接块(20)，所述第一风机(5)的外部设置有防护箱体(21)，所述防护箱体(21)内部设置有支撑板(22)，所述第一风机(5)位于支撑板(22)上方，所述防护箱体(21)与蜗杆(17)通过连接块(20)相连接。
3.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：板式换热器(12)的外部安装有防护机构，所述防护机构包括防护外壳(23)，所述板式换热器(12)位于防护外壳(23)内部，所述防护外壳(23)底端安装有底板(24)，所述底板(24)和防护外壳(23)端部均开设有螺纹孔(25)，所述底板(24)的螺纹孔(25)和防护外壳(23)端部的螺纹孔(25)相通，所述螺纹孔(25)内部安装有固定螺栓(26)，所述板式换热器(12)与防护外壳(23)之间设置有保温泡沫层(27)，所述板式换热器(12)底端安装有若干个滑轮(28)，所述滑轮(28)位于板式换热器(12)底端四角边缘位置处。
4.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述水箱(2)的内壁对应进风管(4)和出风管(6)的外部位置处均安装有密封圈，所述太阳能热水器(1)采用传统真空管式/金属热管真空管太阳能热水器。
5.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述进风管(4)端部与第一风机(5)的出风端之间通过法兰固定连接，所述水箱(2)的内壁设置有隔热层，隔热层采用玻璃纤维材质的构件。
6.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述空气源热泵(8)的内壁对应出风管(6)的外部位置处设置有密封圈。
7.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述蒸发器(9)、压缩机(10)和空气冷凝器(11)均通过螺栓固定连接在空气源热泵(8)的内壁。
8.如权利要求1所述的一种水相变储热式的太阳能空气能双能源采暖系统，其特征在于：所述蒸发器(9)与压缩机(10)的连接管体之间安装有电磁阀，所述板式换热器(12)与室内采暖器(15)之间的连接管体上也安装有电磁阀。
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