CN202885342U

CN202885342U - 可调热管式太阳能热泵

Info

Publication number: CN202885342U
Application number: CN 201220438648
Authority: CN
Inventors: 王强
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-08-31

Abstract

本实用新型提供一种可调热管式太阳能热泵，通过管道依次串联的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流器，并构成第一回路；进一步，包括与压缩机并联的第一旁通阀，与节流器并联的第二旁通阀，通过管道依次串联的蒸发器、第一旁通阀、冷凝器和第二旁通阀，并构成第二回路；其中，所述蒸发器具有调整太阳能集热面积的调控阀。本可调热管式太阳能热泵在日照充足和日照不足的环境交替时，调节调控阀，可使热量输出稳定。

Description

可调热管式太阳能热泵

技术领域

本实用新型涉及能源类供热技术领域，尤其是涉及一种可调热管式太阳能热泵。

背景技术

空气源热泵是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种供暖设备。空气源热泵系统通过从环境中获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来供暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。空气源热泵节能，设备利用率高，调节控制方便。但在，空气源热泵冬季供热运行时，室外蒸发器在容易结霜，如不及时化霜，霜层会越结越厚，影响空气实际流通量，并阻碍蒸发器的换热效率。目前，市场上大部分机组采用反向循环来化霜，系统供热量明显受到影响。

相比较而言，从理论上讲，太阳能热泵比空气源热泵系统更有优势：阳光充沛时，它能够获得比空气源热泵系统高得多的蒸发温度，从而获得更高的能效比；即使在夜间或者阴雨天，也可以从空气、雨水中捕获足够的热能，而且在寒冷季节，太阳能集热板可以容纳比空气源热泵的更多的霜层，在变化的气候中，可以在多数时间内，由大自然自行进行除霜，在系统进行除霜作业时，它的除霜效率更高。

但是，太阳能热泵也有其自身的缺点，比如太阳能集热板的面积难以匹配，较大的集热面积，会提高系统的制热效率，但在阳光充沛的时候，却容易造成回气压力和温度过高，使得机组无法稳定定工作；如果集热面积过小，又会使机组在夜间和阴雨天气下销量大幅度降低，实际上不可能存在一种合理的面积配比，使它能够满足不同季节的要求。

其次，在太阳能热泵的实际应用中，往往会出现蒸发器温度远高于冷凝器温度的情况，在以太阳能或废热为热源的热泵装置中，就经常出现这样的工况：按照传热的原理，高温物体的热量传递至低温应该是可以自动进行的，但是按太阳能热播循环的方式却只能开动压缩机，驱动工质不断重复以完成循环，这不但浪费了宝贵的能源，还使得压缩机的吸气温度过高，使装置的故障机会增加，以上两点是太阳能热泵不能得以广泛应用的主要原因。

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种可调热管式太阳能热泵，该可调热管式太阳能热泵可以控制工作状态的太阳能集热面积（即蒸发器的实际面积），来稳定进入压缩机的工质的温度，从而使太阳能热泵在稳定工况的条件下稳定工作的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种可调热管式太阳能热泵，包括通过管道依次串联的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流器，并构成第一回路；进一步，包括与压缩机并联的第一旁通阀，与节流器并联的第二旁通阀，通过管道依次串联的蒸发器、第一旁通阀、冷凝器和第二旁通阀，并构成第二回路；其中，所述蒸发器具有调整太阳能集热面积的调控阀。

进一步的，所述蒸发器包括：至少一传热板；至少一换热管，每一所述换热管对应一所述传热板，且所述换热管固定安装于所述传热板上；进管道，连接于所述换热管的下端；出管道，连接于所述换热管的上端；所述调控阀，由至少一调控阀组成，设置于所述进管道上，用于控制集热面积。

进一步的，每一所述换热管分别连接于所述进管道上，所述调控阀设于每两相邻的所述换热管之间的所述进管道上。

进一步的，可调热管式太阳能热泵包括风机，安装于所述蒸发器的上方或者一侧，用于加快所述蒸发器周围的空气的流通。

本实用新型可调热管式太阳能热泵利用太阳能辐射，可消除蒸发器在低温环境下结霜的问题，同时在日照充足和日照不足的环境交替时，通过动态调节调控阀，可以使可调热管式太阳能热泵输出稳定。

附图说明

图1为本实用新型可调热管式太阳能热泵的工作原理图。

图2为本实用新型蒸发器的一个实施例的结构图。

其中：

蒸发器100 压缩机200 节流器300

水箱400 风机500

第一旁通阀X1 第二旁通阀X2

进管道1 出管道2 温度传感装置3

第一传热板4 第二传热板5 第三传热板6

第一换热管7 第二换热管8 第三换热管9

百叶风孔10 第一调控阀11 第二调控阀12。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步描述。

如图1所示，本实用新型可调热管式太阳能热泵包括通过管道依次串联的蒸发器100、压缩机200、冷凝器和节流器300，并构成第一回路；进一步，包括与压缩机200并联的第一旁通阀X1，与节流器300并联的第二旁通阀X2，通过管道依次串联的蒸发器100、第一旁通阀X1、冷凝器和第二旁通阀X2，并构成第二回路，冷凝器与水箱400进行热量交换。

如图2所示，蒸发器100包括：传热板组、换热管组、进管道1、出管道2和调控阀。所述传热板组件包括第一传热板4、第二传热板5、第三传热板6，所述传热板的材质为铝或铝合金；所述换热管组件包括第一换热管7、第二换热管8、第三换热管9，所述换热管与传热板为一体成型的两个部件，即第一传热板4与第一换热管7一体成型，第二传热板5与第二换热管8一体成型，第三传热板6与第三换热管9一体成型。所述换热管位于传热板的中部，便于传热板将热量传递给换热管，且所述换热管通过焊接，或者挤压在一起，或一体成型的方式固定安装，在本实施例中，优选一体成型的方式。应该理解，所述传热板组件可以由任意数量（至少为一个）的传热板组成，传热板的数量根据蒸发器的最大输出热量来选择；所述换热管的数量与传热板的数量相同。

所述传热板上设有百叶风孔10，空气可以通过百叶风孔10从传热板的一侧流动至另一侧，空气在流动的过程中，将热量传递给传热板。所述传热板将吸收的能量传递给换热管，再由换热管将热量传递给流经换热管的工质，使工质的温度升高。

所述换热管的一端与进管道1相接，另一端与出管道2相接。所述调控阀包括第一调控阀11及第二调控阀12。所述第一换热管7与第二换热管8之间的进管道1上设有第一调控阀11；所述第二换热管8与第三换热管9之间的进管道1上设有第二调控阀12。第一调控阀11及第二调控阀12均关闭时，工质经进管道1，第一换热管7、出管道2流经可调集热式蒸发器，工质吸收的热量由第一传热板4提供；第一调控阀11关启，而第二调控阀12关闭时，工质经进管道1、第一换热管7、第二换热管8、出管道2流经可调集热式蒸发器，工质吸收的热量由第一传热板4及第二传热板5提供；第一调控阀11及第二调控阀12均开启时，工质经进管道1、第一换热管7、第二换热管8、第三换热管9、、出管道2流经可调集热式蒸发器，工质吸收的热量第一传热板4、第二传热板5及第三传热板6提供。当然，调控阀的数量可以按照调节精度的需要进行增加。

如图1所示，所述可调集热式蒸发器还包括风机500，所述风机500固定安装于传热板的上方或者一侧。所述风机500可加快传热板周围空气的流通，从而加快空气与传热板的传热效率。

如图1所示，在日照良好的情况下，系统进入太阳能提供热水的工况，压缩机200停止运行，采用调控阀系统，即采用第二回路，以及采用风机500加快低温时空气的流通，当达到一定的条件时，第一旁通阀X1和第二旁通阀X2打开，进行热管效应。蒸发集热板收集太阳能的热量，制冷剂在其中蒸发为气态，通过第一旁通阀X1进入设置在水箱400内的冷凝器，放热冷凝为液态后，在重力作用下通过第二旁通阀X2回到蒸发集热板再次吸收热量。如此循环，加热水箱400内的热水。

当太阳辐射状态不佳时（比如阴雨天气或者夜间），压缩机200启动，第一旁通阀X1和第二旁通阀X2都关闭，系统进入热泵工况，即采用第一回路，此时系统与普通热泵系统循环类似，制冷剂在蒸发集热板吸收外界热量汽化，经压缩机200加压加温后进入冷凝器散热冷凝为液态，在经过节流器300降压降温后返回蒸发集热板吸热，此时空气和雨水都可以作为热源。

在采用了调控阀的系统，会随着环境温度和工质温度逐渐变化，通过调控阀1到N（可按调节精度增加调控阀）控制处于工作状态的太阳能集热面积（即蒸发器的实际面积），来稳定进入压缩机200的工质的温度，从而使太阳能热泵在稳定工况的条件下稳定工作。

可调热管式太阳能热泵，在采用了调控阀的系统，会随着环境温度和工质温度逐渐变化，通过调控阀1到N（可按调节精度增加调控阀）控制投入使用的太阳能集热面积（即蒸发器的实际面积），来稳定进入压缩机的工质的温度，从而使太阳能热泵在稳定工况的条件下稳定工作。同时具备太阳能和热泵热水器的优点，避免了太阳能热泵在阳光充沛是依然需要启动压缩机制热的弊病，同时避免了回气温度过高可能对压缩机产生的损害，在冬季的表现更优于太阳能和热泵两者简单的组合，具有太阳能热泵冬季工作的所有优点，风光雨雪都可以作为热源。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种可调热管式太阳能热泵，其特征在于，包括：通过管道依次串联的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流器，并构成第一回路；进一步，包括与压缩机并联的第一旁通阀，与节流器并联的第二旁通阀，通过管道依次串联的蒸发器、第一旁通阀、冷凝器和第二旁通阀，并构成第二回路；其中，所述蒸发器具有调整太阳能集热面积的调控阀。

2.根据权利要求1所述的可调热管式太阳能热泵，其特征在于，所述蒸发器包括：至少一传热板；至少一换热管，每一所述换热管对应一所述传热板，且所述换热管固定安装于所述传热板上；进管道，连接于所述换热管的下端；出管道，连接于所述换热管的上端；所述调控阀，由至少一调控阀组成，设置于所述进管道上，用于控制集热面积。

3.根据权利要求2所述的可调热管式太阳能热泵，其特征在于，每一所述换热管分别连接于所述进管道上，所述调控阀设于每两相邻的所述换热管之间的所述进管道上。

4.根据权利要求1所述的可调热管式太阳能热泵，其特征在于，进一步，包括风机，安装于所述蒸发器的上方或者一侧，用于加快所述蒸发器周围的空气的流通。