CN116358076A - 顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种顺流锯齿式集热蒸发器太阳‑空气能供冷热装置，包括M型太阳能集热蒸发器，进风格栅，太阳‑空气能供冷热装置，M型太阳能集热蒸发器，进风格栅位于太阳‑空气能供冷热装置上部，透明钢化玻璃盖板、透明玻璃罩孔洞位于太阳‑空气能供冷热装置顶部，太阳‑空气能供冷热装置侧面有混流排风机，管壳式换热器，压缩机则位于太阳‑空气能供冷热装置的底部。顺流锯齿式集热蒸发器太阳‑空气能供冷热装置气流组织更加合理，加强了空气流动，且不干扰相邻室外机的进排风，提高了工作效率。并且由于重力作用冷空气下沉，被处理过的冷空气不会再次进入集热蒸发器从而提高了换热效率。
Description
技术领域
本专利涉及供冷热装置技术领域。具体涉及一种顺流锯齿式集热蒸发器太阳 -空气能供冷热装置。
背景技术
随着经济社会发展，人民生活水平提高，用户对空调系统的需求不再局限于简单的夏季能制冷，冬季能供暖。现代用户需要的智能化空调系统需要具备初投资低、运行费用省、高效节能、减排环保等性能优点，并要求更高的系统功能保障性，尤其在冬季供暖和夏季制冷时，能在更低的运行费用下，维持用户个性化设定的室内温度，故需求新型空调系统。
空气源热泵机组吸收空气中的能量，利用电能输送给空调系统中的工质从而进行供暖和制冷。与其它供热方式相比，空气源热泵技术既降低了能源消耗，又减少环境污染。在能源紧张、环境压力剧增的今天，空气源热泵技术为建筑节能的发展提供了有效途径。
在冬季制热工况下，环境冷风被吸入空气源热泵的垂直式集热蒸发器，在制冷剂蒸发吸热的作用下，空气温度进一步降低，同时将自身的热量释放于制冷剂。集热蒸发器的进风口温度大幅度降低，影响下一次运行。在夏季制冷工况下，环境热风被垂直式集热蒸发器中制冷剂吸收冷量，空气温度进一步升高。夏季集热蒸发器的进风温度大幅度升高从而影响其工作性能。现有结构冬季空气从空气源热泵室外机的侧面进入，通过蒸发器表面，被制冷剂吸收热量后，室外空气温度降低，通过室外机上方风口流出。由于冷空气会自动向下流动，已经被冷却后的低温冷空气由于温度降低，再次进入蒸发器时会影响蒸发器效率，规模化布置后相邻室外机间的相互影响更加明显。
结霜是蒸发器内工质过饱和蒸气与室外低温空气换热的结果，机组多在空气温度-5～7℃时出现结霜。随室外温度的降低，空气含湿量的减少，结霜概率不增反降。目前空气源热泵室外机除霜技术分为机组倒转、辅助电加热、辅助蓄热除霜、智能机械除霜等。机组倒转除霜即启动夏季空调模式，工质在室外结霜蒸发器处放热除霜，但在室内吸热制冷，导致室温波动，严重影响系统连续供暖，使用舒适性欠佳；辅助电加热、辅助蓄热除霜、智能机械除霜技术都属于机组外接除霜设备，额外占用空间，不利于设备灵活布置，且配套设备衔接工作易出现不稳定。另外在短时间尖峰负荷工况下，全靠空气源热泵出力供暖势必导致满足热负荷要求的机组功率过高、初投资过大，机组在其他大部分时段长期低功率、低负荷运行不利于提高用电效率和延长机组寿命。
太阳能是一种清洁的可再生能源，目前成熟的太阳能与空气源热泵联合供暖技术虽然都有效利用了太阳能，但其形式均为空气源热泵机组外接太阳能辅助系统，因此造成了初投资过大并且额外占用了大量空间，而且由于是两套设备的配套连接，可能会出现配套设备之间外露管路连接冗长复杂、泄漏率高，且配套设备衔接工作操作不便，不稳定。
发明内容
本发明的目的在于：为有效合理利用室外空气中的能量及太阳能，满足用户供冷热负荷的需求，并缓解空气源热泵室外机耗能的损失，提出一种综合考虑降低初投资并维持低运营成本的顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置，其内部结构合理、使用舒适，是一种经济性、节能性、环保性俱佳的供冷热装置。
本发明的技术方案如下：一种顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置，包括M型太阳能集热蒸发器，进风格栅，太阳-空气能供冷热装置，M型太阳能集热蒸发器，进风格栅位于太阳-空气能供冷热装置上部，透明钢化玻璃盖板、透明玻璃罩孔洞位于太阳-空气能供冷热装置顶部，太阳-空气能供冷热装置侧面有混流排风机，管壳式换热器，压缩机则位于太阳-空气能供冷热装置的底部；
管壳式换热器与供暖末端地板辐射供暖盘管连通；
还包括压缩机、四通换向阀，M型太阳能集热蒸发器连接管壳式换热器，管壳式换热器连接四通换向阀，四通换向阀还与压缩机连通。
一种供暖方法，包括以下步骤：
S1：空气从进风格栅、透明玻璃罩孔洞进入太阳能集热蒸发器，在太阳能集热蒸发器进行换热，热量被吸收后，排出太阳-空气能供冷热装置；
S2：太阳能集热蒸发器吸收太阳能，混流排风机与空气对流换热，使太阳能集热蒸发器吸收热量；太阳能集热蒸发器内部的过饱和制冷剂蒸气吸热升温升压成为过热蒸气；
S3：过热蒸气经四通换向阀导入压缩机进气口，压缩机压缩由太阳能集热蒸发器1处理的制冷剂过热蒸气至完全过热状态；
S4：完全过热蒸气从压缩机排气口输出，进入套管式换热器与水进行对流换热后，完全过热蒸汽温度降低冷凝成为饱和液体；
S5：从套管式换热器流出的制冷剂液体进入太阳能集热蒸发器吸收太阳能，混流排风机与空气对流换热。
所述S1中，通过左右两侧风机作用，排出太阳-空气能供冷热装置。
所述S2中，太阳能集热蒸发器1通过辐射和对流换热两种方式吸收热量。
还包括S6：室内侧水从套管式换热器6吸收热量后，进入辐射供暖盘管9 进行辐射供暖。
一种制冷方法，包括以下步骤：
S1：压缩机通过路径bc吸收从套管式换热器流出的过热制冷剂蒸气，并至完全过热状态；
S2：完全过热蒸气经四通换向阀的路径ad导入太阳能集热蒸发器与空气对流换热，进行绝热节流膨胀，成为过饱和蒸气；
S3：过饱和蒸气进入套管式换热器，吸收室内水的热量，进行对流制冷；
S4：过饱和制冷剂蒸气在套管式换热器吸热蒸发成为过热蒸气，通过路径bc 进入太阳-空气能供冷热装置室外机内部压缩机进气口，制冷剂蒸气被多变压缩至完全过热状态。
所述S3中，过饱和制冷剂蒸气经温度压力监测在温度为7℃左右、压力为 0.4MPa。
还包括S5：室内侧水从套管式换热器吸收冷量后，进入地板辐射盘管进行辐射供冷。
本发明的显著效果在于：顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置气流组织更加合理，加强了空气流动，且不干扰相邻室外机的进排风，提高了工作效率。并且由于重力作用冷空气下沉，被处理过的冷空气不会再次进入集热蒸发器从而提高了换热效率。
原空气源热泵没有合理利用太阳能，运行成本较高，改进后的机组采用太阳能与空气源热泵一体式耦合的技术，利用透明钢化玻璃盖使得太阳能可以直接射入集热蒸发器表面提高蒸发器表面温度，从而提高蒸发器效率，节约电耗，降低运行费用。尤其在冬季能充分高效吸收太阳能供暖，大幅提高太阳能集热蒸发器系统制热量，并降低太阳能集热蒸发器在冬季易结霜气温范围内的结霜频次。
集热蒸发器的结构由垂直式改为锯齿式，原有垂直式结构太阳能的得热量较少，改为锯齿式的M和W型结构后，太阳辐射接近于直射集热蒸发器表面，在相同太阳辐射强度下，锯齿式集热蒸发器的结构与传统垂直式结构相比得到的太阳辐射量更多。
附图说明
图1是本发明所述的顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置示意图。
图2是后视图
图3是发明系统图
图中：M型太阳能集热蒸发器1，进风格栅2，透明钢化玻璃盖板3，透明玻璃罩孔洞4，混流排风机5，管壳式换热器6，压缩机7，四通换向阀8，供暖末端地板辐射供暖盘管9，太阳-空气能供冷热装置10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置，包括M型太阳能集热蒸发器1，进风格栅2，太阳-空气能供冷热装置10，M型太阳能集热蒸发器1，进风格栅2位于太阳-空气能供冷热装置10上部，透明钢化玻璃盖板3、透明玻璃罩孔洞4位于太阳-空气能供冷热装置10顶部，太阳-空气能供冷热装置10侧面有混流排风机5，管壳式换热器6，压缩机7则位于太阳-空气能供冷热装置10的底部；
管壳式换热器6与供暖末端地板辐射供暖盘管9连通，
还包括压缩机7、四通换向阀8，M型太阳能集热蒸发器1连接管壳式换热器6，管壳式换热器6连接四通换向阀8，四通换向阀8还与压缩机7连通；
本发明的供暖方法包括以下步骤：
S1：空气从进风格栅2、孔洞4进入太阳能集热蒸发器1，在太阳能集热蒸发器1进行换热，热量被吸收后，通过左右两侧风机作用，排出太阳-空气能供冷热装置10；
S2：太阳能集热蒸发器1吸收太阳能，并联动风机5与空气对流换热，使太阳能集热蒸发器1通过辐射和对流换热两种方式吸收热量。太阳能集热蒸发器1 内部的过饱和制冷剂蒸气吸热升温升压成为过热蒸气。
S3：过热蒸气经四通换向阀8导入压缩机7进气口，压缩机7压缩由太阳能集热蒸发器1处理的制冷剂过热蒸气至完全过热状态。
S4：完全过热蒸气从压缩机7排气口输出，进入套管式换热器6与水进行对流换热后，完全过热蒸汽温度降低冷凝成为饱和液体。
S5：从套管式换热器6流出的制冷剂液体进入太阳能集热蒸发器1吸收太阳能，并联动风机5与空气对流换热，至此完成一次供暖循环，并开始下一次工作循环。
S6：室内侧水从套管式换热器6吸收热量后，进入辐射供暖盘管9进行辐射供暖。
本发明制冷的具体实施方式是：
S1：在太阳-空气能供冷热装置10上方设有活动太阳能反射遮阳帘，夏季时高效抵挡90～96％的太阳辐射能并使太阳能集热蒸发器1避光。纳米水性太阳能反射钢外壳使太阳-空气能供冷热装置10内部压缩机7等部件的工作环境温度低于40℃，保证制冷量无衰减，提高系统制冷能效。
S2：压缩机7通过路径bc吸收从套管式换热器6流出的略过热制冷剂蒸气，自动控制多变过程压缩制冷剂蒸气至完全过热状态。
S3：完全过热蒸气经四通换向阀8的路径ad导入联动风机5的太阳能集热蒸发器1与空气对流换热，制冷剂蒸气在此放热冷凝成为饱和液体，然后制冷剂饱和液体流经电子膨胀阀进行绝热节流膨胀，成为过饱和蒸气。
S4：过饱和制冷剂蒸气经温度压力监测在温度为7℃左右、压力为0.4MPa 左右的正常范围内，排出太阳-空气能供冷热装置室外机，进入套管式换热器6，吸收室内水的热量，进行对流制冷。
S5：过饱和制冷剂蒸气在套管式换热器6吸热蒸发成为略过热蒸气，通过虚线路径bc进入太阳-空气能供冷热装置室外机10内部压缩机7进气口，制冷剂蒸气被多变压缩至完全过热状态。至此完成一次制冷循环，并开始下一次工作循环。
S6：室内侧水从套管式换热器6吸收冷量后，进入地板辐射盘管9进行辐射供冷。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明权利要求的范围内。
Claims (8)
1.一种顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置，其特征在于：包括M型太阳能集热蒸发器(1)，进风格栅(2)，太阳-空气能供冷热装置(10)，M型太阳能集热蒸发器(1)，进风格栅(2)位于太阳-空气能供冷热装置(10)上部，透明钢化玻璃盖板(3)、透明玻璃罩孔洞(4)位于太阳-空气能供冷热装置(10)顶部，太阳-空气能供冷热装置(10)侧面有混流排风机(5)，管壳式换热器(6)，压缩机(7)则位于太阳-空气能供冷热装置(10)的底部；
管壳式换热器(6)与供暖末端地板辐射供暖盘管(9)连通；
还包括压缩机(7)、四通换向阀(8)，M型太阳能集热蒸发器(1)连接管壳式换热器(6)，管壳式换热器(6)连接四通换向阀(8)，四通换向阀(8)还与压缩机(7)连通。
2.一种应用如权利要求1所述的顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置的供暖方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：空气从进风格栅(2)、透明玻璃罩孔洞(4)进入太阳能集热蒸发器(1)，在太阳能集热蒸发器(1)进行换热，热量被吸收后，排出太阳-空气能供冷热装置(10)；
S2：太阳能集热蒸发器(1)吸收太阳能，混流排风机(5)与空气对流换热，使太阳能集热蒸发器(1)吸收热量；太阳能集热蒸发器(1)内部的过饱和制冷剂蒸气吸热升温升压成为过热蒸气；
S3：过热蒸气经四通换向阀(8)导入压缩机(7)进气口，压缩机(7压缩由太阳能集热蒸发器(1)处理的制冷剂过热蒸气至完全过热状态；
S4：完全过热蒸气从压缩机(7)排气口输出，进入套管式换热器(6)与水进行对流换热后，完全过热蒸汽温度降低冷凝成为饱和液体；
S5：从套管式换热器(6)流出的制冷剂液体进入太阳能集热蒸发器1吸收太阳能，混流排风机(5)与空气对流换热。
3.根据权利要求2所述的一种供暖方法，其特征在于：所述S1中，通过左右两侧风机作用，排出太阳-空气能供冷热装置(10)。
4.根据权利要求2所述的一种供暖方法，其特征在于：所述S2中，太阳能集热蒸发器(1)通过辐射和对流换热两种方式吸收热量。
5.根据权利要求2所述的一种供暖方法，其特征在于：还包括S6：室内侧水从套管式换热器(6)吸收热量后，进入辐射供暖盘管(9)进行辐射供暖。
6.一种应用如权利要求1所述的顺流锯齿式集热蒸发器太阳-空气能供冷热装置的制冷方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：压缩机(7)通过路径bc吸收从套管式换热器(6)流出的过热制冷剂蒸气，并至完全过热状态；
S2：完全过热蒸气经四通换向阀(8)的路径ad导入太阳能集热蒸发器(1)与空气对流换热，进行绝热节流膨胀，成为过饱和蒸气；
S3：过饱和蒸气进入套管式换热器(6)，吸收室内水的热量，进行对流制冷；
S4：过饱和制冷剂蒸气在套管式换热器(6)吸热蒸发成为过热蒸气，通过路径bc进入太阳-空气能供冷热装置室外机(10)内部压缩机(7)进气口，制冷剂蒸气被多变压缩至完全过热状态。
7.根据权利要求6所述的一种制冷方法，其特征在于，所述S3中，过饱和制冷剂蒸气经温度压力监测在温度为7℃左右、压力为0.4MPa。
8.根据权利要求6所述的一种制冷方法，其特征在于，还包括S5：室内侧水从套管式换热器(6)吸收冷量后，进入地板辐射盘管(9)进行辐射供冷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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