CN204987535U - 蓄能式空气源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蓄能式空气源热泵机组，包括太阳能空气能复合热泵主机、太阳能集热装置、室内末端及相应的连接管道还包括第一相变储热装置和第二相变储热装置；本实用新型可以满足不同工况下的制冷、供热要求，太阳能热能提高热泵在冬季的工作效率，避免或减少除霜过程，降低能耗；本实用新型中的第一相变储热装置和第二相变出热装置在高效的参与热交换和能量循环的过程冲，还能够对多余的热能及时的进行储存，错开热能转换高峰期，使得整个热泵的效能得到最大化的提高，避免了热泵因自然环境的原因出现效能时段波峰的情况，提高了空气能和太阳能的综合利用率，扩大空气源热泵的使用范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵技术领域，具体为一种蓄能式空气源热泵机组。
背景技术
空气能热泵技术以其节能降耗及环保方面的良好表现普遍受到人们的关注，其结构简单，安装使用方便，运行费用为电采暖的1/4、天然气采暖的1/3。但是空气能热泵的使用受到环境温度的限制，其供热能力和供热性能系数会随着室外气温的降低而降低，制冷量和制热量很难与建筑冷热负荷相适应。冬季还有室外结霜问题，常规空气能热泵并不适用于我国东北、西北、华北等寒冷地区。
太阳能和空气能都属于可再生能源。如果将太阳能和空气能两种低品位能源作为热源，进行有机结合利用，不仅可以很好地解决空气能热泵低温下的性能下降问题，提高空气源热泵的可靠性和适用性，而且，还可以解决太阳能的间歇性，避免阴雨天气无太阳能热可利用的问题。太阳能-空气能复合热泵系统实现了这两种热源的复合利用，它可以满足冬季供热、夏季制冷的需求，设备利用率高。
按照热能存储方式不同，目前国际上太阳能高温储热技术主要可分为显热蓄热和潜热蓄热两种方式。其中双罐融盐储热是目前相对成熟且具有商业可行性的显热储热方式，但此技术所用储热设备成本较高，储热能量密度较低，储热温差较大，实施风险大。相变蓄热技术具有相变温区窄、相变潜热大、储热能量密度高，制作成本低等特点。但相变储热技术换热困难以及相变过程中的材料体积变化所造成的应力问题一直难以解决。国际上均采用导热流体强迫对流换热，这一技术存在换热温度不均，充放热时传热流体的流量变化大，控制难，传热过程复杂，难于建模等缺点
间接式太阳能与空气能组合型热泵设置有两个串联或并联的蒸发器(换热器)，系统根据制冷制热不同工况，采用两台蒸发器(换热器)交替运行方式。但是，间接式组合型热泵不仅增加了机组占用空间和投资成本，而且机组的运行依赖太阳能辐射状况和室外空气环境，不能够充分利用太阳能和空气能的综合优势。直膨式太阳能热泵采用太阳能集热器13/热泵蒸发器整体结构形式，可以实现太阳能与空气能同步联合利用。直膨式太阳能热泵结构紧凑，设备简单，便于实现，但是在实际应用中，该系统容易受周围空气、太阳辐射以及蒸发温度与环境温度关系的影响，控制能力差，不能够有效稳定的运行，而且在与单一空气源热泵结合使用时无法将多余的热源及时存储，热损失很大，难以实现大规模市场推广。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种蓄能式空气源热泵机组，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
蓄能式空气源热泵机组，包括太阳能空气能复合热泵主机、太阳能集热装置、室内末端及相应的连接管道还包括第一相变储热装置和第二相变储热装置；所述太阳能集热装置包括太阳能集热器、换水箱及连接各部件的管道；所述太阳能集热器为平板型集热器或者真空管式集热器，换水箱为太阳能集热器供水并与其管道连接；太阳能集热器通过管路和对应控制阀与所述的第一相变储热装置连接；所述室内末端包括风机盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种组合形成；所述太阳能空气能复合热泵主机包括三通换向阀、第一循环泵、风机、四通换向阀、压缩机、水侧换热器、第二循环、风侧换热器、膨胀阀、第三循环泵及相应的连接管道；所述太阳能空气能复合热泵主机的进出口通过管道连接太阳能集热器、第一相变储热装置以及室内末端进出口；三通换向阀进出口分别连接第一循环泵、太阳能集热器和第一相变储热装置；在水侧换热器和风侧换热器间并联所述的第二相变储热装置，第一相变储热装置和第二相变储热装置均为单一的相变储能罐或是由多个相变储能罐通过管路与输送泵组成的联合结构。
作为本实用新型更进一步的技术方案，所述三通换向阀、第一循环泵、风机、四通换向阀、压缩机、水侧换热器、第二循环、风侧换热器、膨胀阀、第三循环泵全部设置在复合热泵主机内部。
作为本实用新型更进一步的技术方案，所述水侧换热器为板式换热器或管式换热器；所述管式换热器为水-水或水-蒸汽管式换热器。
作为本实用新型更进一步的技术方案，所述风侧换热器为同轴套管翅片式换热器；所述同轴套管翅片式换热器由两同轴内外套管组成，外管壁连接有风冷用翅片；所述同轴内外套管其内管管腔为太阳能工质循环流道，内外管包围形成的管腔为制冷剂蒸汽压缩循环流道。
与现有技术相比，本实用新型可以满足不同工况下的制冷、供热要求，太阳能热能提高热泵在冬季的工作效率，避免或减少除霜过程，降低能耗；本实用新型中的第一相变储热装置和第二相变出热装置在高效的参与热交换和能量循环的过程冲，还能够对多余的热能及时的进行储存，错开热能转换高峰期，使得整个热泵的效能得到最大化的提高，避免了热泵因自然环境的原因出现效能时段波峰的情况，提高了空气能和太阳能的综合利用率，扩大空气源热泵的使用范围。
附图说明
图1为本实用新型蓄能式空气源热泵机组的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，蓄能式空气源热泵机组，包括太阳能空气能复合热泵主机、太阳能集热装置、室内末端及相应的连接管道还包括第一相变储热装置12和第二相变储热装置10；所述太阳能集热装置包括太阳能集热器13、换水箱14及连接各部件的管道；所述太阳能集热器13为平板型集热器或者真空管式集热器，换水箱13为太阳能集热器13供水并与其管道连接；太阳能集热器13通过管路和对应控制阀与所述的第一相变储热装置12连接
所述室内末端包括风机3盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种组合形成；
所述太阳能空气能复合热泵主机包括三通换向阀1、第一循环泵2、风机3、四通换向阀5、压缩机4、水侧换热器6、第二循环15、风侧换热器11、膨胀阀9、第三循环泵8及相应的连接管道；
所述三通换向阀1、第一循环泵2、风机3、四通换向阀5、压缩机4、水侧换热器6、第二循环15、风侧换热器11、膨胀阀9、第三循环泵8全部设置在复合热泵主机内部；
所述太阳能空气能复合热泵主机的进出口通过管道连接太阳能集热器13、第一相变储热装置12以及室内末端进出口；三通换向阀1进出口分别连接第一循环泵2、太阳能集热器13和第一相变储热装置12；在水侧换热器6和风侧换热器11间并联所述的第二相变储热装置10，第一相变储热装置12和第二相变储热装置10均为单一的相变储能罐或是由多个相变储能罐通过管路与输送泵组成的联合结构；
所述水侧换热器6为板式换热器或管式换热器；所述管式换热器为水-水或水-蒸汽管式换热器，也可以是双套管式换热器；
所述风侧换热器11为同轴套管翅片式换热器；所述同轴套管翅片式换热器由两同轴内外套管组成，外管壁连接有风冷用翅片；所述同轴内外套管，其内管管腔为太阳能工质循环流道，内外管包围形成的管腔为制冷剂蒸汽压缩循环流道；
所述三通换向阀与第一、第二循环泵，根据控制信号可形成三种不同的换热循环。当三通换向阀端口a-b导通，第一循环泵开启，第二循环泵关闭，则形成相变储热热-蒸发器间接换热循环。当三通换向阀端口a-c导通，第一循环泵开启，第二循环泵关闭，则形成太阳能集热-蒸发器直接换热循环。当三通换向阀端口b-c导通，第一循环泵关闭，第二循环泵开启，则形成太阳能集热-相变储热循环，在上述过程中，第一相变储热装置和第二相变出热装置在高效的参与热交换和能量循环的过程冲，还能够对多余的热能及时的进行储存，错开热能转换高峰期，使得整个热泵的效能得到最大化的提高，避免了热泵因自然环境的原因出现效能时段波峰的情况，提高了空气能和太阳能的综合利用率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.蓄能式空气源热泵机组，包括太阳能空气能复合热泵主机、太阳能集热装置、室内末端及相应的连接管道，其特征在于，还包括第一相变储热装置和第二相变储热装置；所述太阳能集热装置包括太阳能集热器、换水箱及连接各部件的管道；所述太阳能集热器为平板型集热器或者真空管式集热器，换水箱为太阳能集热器供水并与其管道连接；太阳能集热器通过管路和对应控制阀与所述的第一相变储热装置连接；所述室内末端包括风机盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种组合形成；所述太阳能空气能复合热泵主机包括三通换向阀、第一循环泵、风机、四通换向阀、压缩机、水侧换热器、第二循环、风侧换热器、膨胀阀、第三循环泵及相应的连接管道；所述太阳能空气能复合热泵主机的进出口通过管道连接太阳能集热器、第一相变储热装置以及室内末端进出口；三通换向阀进出口分别连接第一循环泵、太阳能集热器和第一相变储热装置；在水侧换热器和风侧换热器间并联所述的第二相变储热装置，第一相变储热装置和第二相变储热装置均为单一的相变储能罐或是由多个相变储能罐通过管路与输送泵组成的联合结构。
2.根据权利要求1所述的蓄能式空气源热泵机组，其特征在于，所述三通换向阀、第一循环泵、风机、四通换向阀、压缩机、水侧换热器、第二循环、风侧换热器、膨胀阀、第三循环泵全部设置在复合热泵主机内部。
3.根据权利要求1所述的蓄能式空气源热泵机组，其特征在于，所述水侧换热器为板式换热器或管式换热器；所述管式换热器为水-水或水-蒸汽管式换热器。
4.根据权利要求1所述的蓄能式空气源热泵机组，其特征在于，所述风侧换热器为同轴套管翅片式换热器；所述同轴套管翅片式换热器由两同轴内外套管组成，外管壁连接有风冷用翅片；所述同轴内外套管其内管管腔为太阳能工质循环流道，内外管包围形成的管腔为制冷剂蒸汽压缩循环流道。
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|---|---|---|---|---|
| CN105650943A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-08 | 天津众石睿哲科技有限责任公司 | 相变蓄热式二氧化碳空气源太阳能热泵 |
| CN106016786A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-10-12 | 贺迈新能源科技（上海）有限公司 | 无水箱式太阳能相变蓄热热水器 |
| CN106688896A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-24 | 天津市环境保护科学研究院 | 环保节能型农场 |
| CN110145787B (zh) * | 2019-05-23 | 2020-08-11 | 浙江大学 | 适用于高寒地区的太阳能与热泵联合供热系统及其方法 |
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