CN115247909A - 一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，属于太阳能供热技术领域，包括太阳能集热板、水箱组件、中间换热器和压缩机，所述水箱组件的外部设置有水箱流路，所述水箱流路上设置有节流阀，所述太阳能集热板设置在水箱组件的一侧，所述水箱组件的一侧通过导热管设置有中间换热器，所述中间换热器的一端通过换热管连接有第二室内换热器；本发明中，该设备结构简单，操作方便，成本较低，大部分情况下，可以以光照作为能源，来实现能源的自给自足，两系统相辅相成，可以将太阳能梯级利用，充分使用太阳能，能耗相比其他供热系统较低，符合可持续发展观念，并且又与传统的供热装备的使用方式并无两异，可以使用户快速上手。

Description

一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备
技术领域
本发明属于太阳能供热技术领域，尤其涉及一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备。
背景技术
北方冬季燃煤供暖是造成空气污染的重要因素之一。因此国家“煤改电”政策提出使用清洁能源代替燃煤供暖。空气源热泵作为当前主推的供暖技术之一，其在使用过程中的供热量及效率随温度下降而显著下降，低温运行时过大的耗电量是影响其推广的关键制约因素之一。太阳能供暖系统因其节能环保的优势在我国得到了迅猛的发展，但是常规的太阳能供暖系统加热周期长，无法全天候供暖，在冬季和阴雨天气下需要辅助热源加热，依然消耗较多的高品位能源。结合太阳能供暖系统和空气源热泵的各自特点，可将两个系统进行有机结合，组成太阳热泵系统的方案，该方案既克服了太阳能低密度、不稳定的缺陷，又弥补了空气源热泵寒冷季节效率较低的不足。但是由于系统结构复杂，尽管太阳能使用过程简单，仍无法充分利用太阳能，导致相关的太阳能热泵系统无法在实际中应用。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的太阳能供暖系统由于系统结构复杂，尽管太阳能使用过程简单，仍无法充分利用太阳能，导致相关的太阳能热泵系统无法在实际中应用的问题，而提出的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，包括太阳能集热板、水箱组件、中间换热器和压缩机，所述水箱组件的外部设置有水箱流路，所述水箱流路上设置有节流阀，所述太阳能集热板设置在水箱组件的一侧，所述水箱组件的一侧通过导热管设置有中间换热器，所述中间换热器的一端通过换热管连接有第二室内换热器，所述中间换热器的外部通过管道连接有室外换热器，所述室外换热器的一侧通过管道连接有压缩机，所述压缩机的一侧通过管道连接有第一室内换热器。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述水箱组件包括水箱壳，所述水箱壳的顶部固定安装有进水管，所述水箱壳的底部固定安装有底壳。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述底壳的中部位置处设置有出水孔，所述出水孔内固定安装有出水管，所述水箱壳的侧壁上固定安装有补水管。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述水箱壳的内部滑动安装有具有限位滑头的内浮板，所述水箱壳的内部设置有自疏通组件。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述自疏通组件包括螺纹杆与安装杆架，所述安装杆架固定安装在水箱壳的内壁上，所述螺纹杆转动安装在安装杆架内。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述螺纹杆的一端固定安装有疏通端轴，所述疏通端轴位于出水管内，所述内浮板通过其内部设置的螺纹孔与螺纹杆螺纹连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述太阳能集热板、水箱组件、中间换热器与第二室内换热器组成太阳能集热系统。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述中间换热器、室外换热器、第一室内换热器与压缩机组成空气源热泵系统。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，该装置结构简单，操作方便，成本较低，大部分情况下，可以以光照作为能源，来实现能源的自给自足，两系统相辅相成，可以将太阳能梯级利用，充分使用太阳能，能耗相比其他供热系统较低，符合可持续发展观念，并且又与传统的供热装备的使用方式并无两异，可以使用户快速上手。
2、本发明中，该设备有六种不同的工作模式，利用太阳能提供热量，水箱储存热量，以及其他基础设施控制热量的流动和循环，满足不同天气条件下的需求，该设备在原有空气源供热的基础上，加上了太阳能供热和储热水箱，可以很好的节约能源，积极相应国家号召，该装置也觉有智能化的特点，与平常的家用空调无异，可通过遥控器，控制该装置的打开关闭状态，该设备采用水箱作为储热装置，水的比热容较大，降温慢，可以很好地储存热量，且水对环境的污染小，使用安全。
3、本发明中，通过在水箱组件内设置有自疏通组件，在水箱组件内的水流液面发生变化时，内浮板的位置也会实时发生变动，在内浮板发生位移时，可带动与其螺纹连接的螺纹杆旋转，螺纹杆转动时，疏通端轴也会同步转动，从而可对于出水管进行实时疏通，设计合理巧妙，通过联动结构工作，可实现该水箱组件出水的自动疏通效果，无需额外驱动源，降低了整体设备能耗，也可有效避免设备出水堵塞，保证出水畅通性，使用效果较好。
附图说明
图1为一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备的立体结构示意图。
图2为一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备中水箱组件的立体结构示意图。
图3为一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备中水箱组件的爆炸立体结构示意图。
图4为一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备中内浮板、自疏通组件与底壳组合的立体结构示意图。
图例说明：
1、太阳能集热板；2、水箱流路；3、节流阀；4、水箱组件；41、进水管；42、水箱壳；43、补水管；44、内浮板；45、限位滑头；46、自疏通组件；461、螺纹杆；462、安装杆架；463、疏通端轴；47、出水孔；48、底壳；49、出水管；5、中间换热器；6、室外换热器；7、第一室内换热器；8、第二室内换热器；9、压缩机。
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，所描述的实施例仅仅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作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1-4，本发明提供一种技术方案：一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，包括太阳能集热板1、水箱组件4、中间换热器5和压缩机9，所述水箱组件4的外部设置有水箱流路2，所述水箱流路2上设置有节流阀3，所述太阳能集热板1设置在水箱组件4的一侧，所述水箱组件4的一侧通过导热管设置有中间换热器5，所述中间换热器5的一端通过换热管连接有第二室内换热器8，所述中间换热器5的外部通过管道连接有室外换热器6，所述室外换热器6的一侧通过管道连接有压缩机9，所述压缩机9的一侧通过管道连接有第一室内换热器7。
所述水箱组件4包括水箱壳42，所述水箱壳42的顶部固定安装有进水管41，所述水箱壳42的底部固定安装有底壳48，所述底壳48的中部位置处设置有出水孔47，所述出水孔47内固定安装有出水管49，所述水箱壳42的侧壁上固定安装有补水管43，所述水箱壳42的内部滑动安装有具有限位滑头45的内浮板44，所述水箱壳42的内部设置有自疏通组件46，所述自疏通组件46包括螺纹杆461与安装杆架462，所述安装杆架462固定安装在水箱壳42的内壁上，所述螺纹杆461转动安装在安装杆架462内，所述螺纹杆461的一端固定安装有疏通端轴463，所述疏通端轴463位于出水管49内，所述内浮板44通过其内部设置的螺纹孔与螺纹杆461螺纹连接。
其具体实施方式为：在水箱组件4内的水流液面发生变化时，内浮板44的位置也会实时发生变动，在内浮板44发生位移时，可带动与其螺纹连接的螺纹杆461旋转，螺纹杆461转动时，疏通端轴463也会同步转动，从而可对于出水管49进行实时疏通，设计合理巧妙，通过联动结构工作，可实现该水箱组件4出水的自动疏通效果，无需额外驱动源，降低了整体设备能耗，也可有效避免设备出水堵塞，保证出水畅通性。
所述太阳能集热板1、水箱组件4、中间换热器5与第二室内换热器8组成太阳能集热系统，所述中间换热器5、室外换热器6、第一室内换热器7与压缩机9组成空气源热泵系统。
其具体实施方式为：太阳能集热系统内利用太阳能集热板1，吸收太阳能转化为热能，并通过水箱流路2送入水箱组件4，因为水的比热容比较大，可以很好的储存热能，其后，在夜间为用户供暖，或者将管道中的热能直接或者间接通过第二室内换热器8送入室内，空气源热泵系统内利用中间换热器，将太阳能集热系统中的热能转化入空气源热泵系统内，通过室外换热器6，打开节流阀3和压缩机9，为该系统提供动力，随后通过第一室内换热器7将热量送入室内，为住户送去温暖。
本实施例中，需要说明的是，该设备具体还具有六种工作模式，如下：
模式一：当阳光强烈，太阳能充足时，水箱流路2和第二室内换热器8流路开启。此时太阳能集热板1产生大量热量，一部分热水经第二室内换热器8向室内提供热量，另一部分多余的热量储存于水箱组件4内，此时空气源热泵系统关闭，能耗主要在于循环水泵，所以系统能耗低。
模式二：当阳光适宜时，第二室内换热器8流路开启。此时太阳能集热板1产生的热量基本满足室内供暖需求，产生的热水全部经第二室内换热器8向室内提供热量。此时空气源热泵系统关闭，能耗主要在于循环水泵，所以系统能耗低。
模式三：当阳光偏弱时，太阳能集热单元和热泵单元流路均开启。此时太阳能集热板1产生的热量过少，无法满足室内供暖需求，其产生的热水经中间换热器5传递给热泵系统，从压缩机9出来的高温制冷剂经第二室内换热器8向室内提供热量。此模式下通过中间换热器5向热泵系统提供热量，蒸发温度提高，吸排气压差减小，热泵系统能耗降低。
模式四：当没有阳光，而水箱组件4中存储有热水时，水箱循环流路和热泵单元流路均开启。此时太阳能集热板1不产生热量，水箱组件4中存储的热量经中间换热器5传递给热泵系统，从压缩机9出来的高温制冷剂经第一室内换热器7向室内提供热量。此模式下通过中间换热器5向热泵系统提供热量，蒸发温度提高，吸排气压差减小，热泵系统能耗降低。
模式五：当没有阳光，且水箱组件4中无存储的热水时，仅空气源热泵单元流路开启。该模式下系统运行能耗与常规空气源热泵相同。
模式六：当有阳光，但室内不需要供暖时，此时太阳能集热板及水箱流路开启。太阳能集热板1产生的能量存储于水箱组件4中，为热泵系统开启时储备热量，实现储能目的。
工作原理：太阳能集热系统内利用太阳能集热板1，吸收太阳能转化为热能，并通过水箱流路2送入水箱组件4，因为水的比热容比较大，可以很好的储存热能，其后，在夜间为用户供暖，或者将管道中的热能直接或者间接通过第二室内换热器8送入室内，空气源热泵系统内利用中间换热器，将太阳能集热系统中的热能转化入空气源热泵系统内，通过室外换热器6，打开节流阀3和压缩机9，为该系统提供动力，随后通过第一室内换热器7将热量送入室内，为住户送去温暖，工作时，在水箱组件4内的水流液面发生变化时，内浮板44的位置也会实时发生变动，在内浮板44发生位移时，可带动与其螺纹连接的螺纹杆461旋转，螺纹杆461转动时，疏通端轴463也会同步转动，从而可对于出水管49进行实时疏通，设计合理巧妙，通过联动结构工作，可实现该水箱组件4出水的自动疏通效果，无需额外驱动源，降低了整体设备能耗，也可有效避免设备出水堵塞，保证出水畅通性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，包括太阳能集热板(1)、水箱组件(4)、中间换热器(5)和压缩机(9)，其特征在于：所述水箱组件(4)的外部设置有水箱流路(2)，所述水箱流路(2)上设置有节流阀(3)，所述太阳能集热板(1)设置在水箱组件(4)的一侧，所述水箱组件(4)的一侧通过导热管设置有中间换热器(5)，所述中间换热器(5)的一端通过换热管连接有第二室内换热器(8)，所述中间换热器(5)的外部通过管道连接有室外换热器(6)，所述室外换热器(6)的一侧通过管道连接有压缩机(9)，所述压缩机(9)的一侧通过管道连接有第一室内换热器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述水箱组件(4)包括水箱壳(42)，所述水箱壳(42)的顶部固定安装有进水管(41)，所述水箱壳(42)的底部固定安装有底壳(48)。
3.根据权利要求2所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述底壳(48)的中部位置处设置有出水孔(47)，所述出水孔(47)内固定安装有出水管(49)，所述水箱壳(42)的侧壁上固定安装有补水管(43)。
4.根据权利要求3所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述水箱壳(42)的内部滑动安装有具有限位滑头(45)的内浮板(44)，所述水箱壳(42)的内部设置有自疏通组件(46)。
5.根据权利要求4所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述自疏通组件(46)包括螺纹杆(461)与安装杆架(462)，所述安装杆架(462)固定安装在水箱壳(42)的内壁上，所述螺纹杆(461)转动安装在安装杆架(462)内。
6.根据权利要求5所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述螺纹杆(461)的一端固定安装有疏通端轴(463)，所述疏通端轴(463)位于出水管(49)内，所述内浮板(44)通过其内部设置的螺纹孔与螺纹杆(461)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述太阳能集热板(1)、水箱组件(4)、中间换热器(5)与第二室内换热器(8)组成太阳能集热系统。
8.根据权利要求1所述的一种自适应调节工作方式的太阳能热泵设备，其特征在于，所述中间换热器(5)、室外换热器(6)、第一室内换热器(7)与压缩机(9)组成空气源热泵系统。
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