CN207132596U - 一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，包括冷凝器（1）、蒸发器（3）、水泵（6）、水箱（5）、膨胀阀（7）和压缩机（8）；光伏发电装置（4）内设置有换热盘管（41），换热盘管（41）的出口端与冷凝通道与膨胀阀（7）之间的连接管道相连通，换热盘管（41）的进口端与设置在蒸发器（3）内的升温管道（42）的一端相连，升温管道（42）的另一端与开关阀（2）的一端相连，开关阀（2）的另一端与冷凝通道与压缩机（8）之间的连接管道相连通。本实用新型的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统,能够提高热泵蒸发器周围空气温度，防止结霜的出现，同时可以提高光伏系统发电效率。

Description

一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统

技术领域

本实用新型涉及一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，属于热泵设备领域。

背景技术

空气源热泵作为一种热量的传送装置，利用制冷剂的热力循环，从空气中吸收热量，并实现热量的转移，作为一种节能环保的供冷、供热装置被广泛应用，尤其在北方“煤改电”供暖中被重点推广。但空气源热泵在冬季低温环境下运行时，蒸发器中的冷媒要从环境中吸收热量，则蒸发温度必须要低于室外环境温度，当翅片管表面温度低于空气露点温度时，空气中的水蒸气便会凝结成冰晶体堆积在翅片管表面形成霜层，即结霜。空气源热泵结霜会使传热系数增加，降低性能系数，从而导致制热量衰减，能耗增加，严重时导致压缩机故障。

现在空气源热泵除霜主要有两种技术：逆循环除霜和热气旁通除霜。逆循环除霜方法通过四通换向阀，改变制冷剂的流向，使压缩机排出的高温高压蒸汽通过四通阀换向，进入到蒸发器中进行除霜，当蒸发器盘管温度上升到某一温度值时，除霜结束。该除霜方式虽然除霜的速度较快，但在除霜的过程中系统不但停止向室内供热，反而要从室内吸收热量，造成室内温度的急剧下降，且幅度较大，而且其中四通阀频繁的换向会影响其可靠性及寿命。热气旁通除霜方法在热泵机组系统中加入一个热气旁通阀，在不影响室内供热的前提下，从压缩机出来的部分热气经旁通阀进入蒸发器，从而提高蒸发器温度达到除霜的目的。此除霜方法热量能源主要来自于压缩机耗功，因此其除霜速度较慢，但除霜时间太长仍会造成室内温度10℃左右的下降。综上所述，目前的除霜方法都存在很大的弊端。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能够提高热泵蒸发器周围空气温度，防止结霜的出现，同时可以提高光伏系统发电效率的与光伏结合的空气源热泵防结霜系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，包括冷凝器，所述冷凝器的进口依次连有水泵和水箱，所述冷凝器里设置有冷凝通道，所述冷凝通道的进口连有压缩机的一端，所述冷凝通道的出口连有膨胀阀的一端，所述压缩机的另一端与所述膨胀阀的另一端分别与蒸发器内的蒸发通道相连；还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置内设置有换热盘管，所述换热盘管的出口端与所述冷凝通道与膨胀阀之间的连接管道相连通，所述换热盘管的进口端与设置在所述蒸发器内的升温管道的一端相连，所述升温管道的另一端与开关阀的一端相连，所述开关阀的另一端与所述冷凝通道与压缩机之间的连接管道相连通。

所述开关阀为自动开关阀，自动开关阀与单片机的一端相连，所述单片机的另一端与温湿度传感器相连，所述温湿度传感器设置在所述蒸发器上，还包括为所述单片机和温湿度传感器供电的电源。

所述升温管道的形状与所述蒸发通道的形状相同，所述升温管道包裹在所述蒸发通道的表面，所述升温管道与所述蒸发通道之间设置有间距。

所述升温管道与所述蒸发通道之间的距离不大于5cm。

所述换热盘管的形状设置为螺旋形。

所述换热盘管包裹在所述光伏发电装置内的光伏组件背板的外围。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，一方面，光伏发电装置产生的热量通过本系统能够提高热泵蒸发器周围空气温度，防止结霜的出现，同时提高热泵性能系数、使热泵运行工况更加稳定，增加热泵主机寿命，而且不会出现因旁路长时间开启室内温度降低的情况，另一方面空气源热泵防结霜系统中的蒸发器能够带走光伏发电装置中产生的热量，起到降温的作用，提高了光伏发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，图中实线部分是目前现有的原有空气源热泵系统，包括冷凝器1，冷凝器1的进口依次连有水泵6和水箱5，冷凝器1里设置有冷凝通道，冷凝通道的进口连有压缩机8的一端，冷凝通道的出口连有膨胀阀7的一端，压缩机8的另一端与膨胀阀7的另一端分别与蒸发器3内的蒸发通道相连，空气中的水蒸气容易凝结成冰晶体堆积在翅片管表面形成霜层，即结霜。

为了解决这一问题，本实用新型设计了旁通系统，具体见图1中虚线部分。光伏发电装置4内设置有换热盘管41，换热盘管41的形状设置为螺旋形，可以增大热交换面积，其包裹在所述光伏发电装置4内的光伏组件背板的外围。换热盘管41的出口端与冷凝通道与膨胀阀7之间的连接管道相连通，换热盘管41的进口端与设置在蒸发器3内的升温管道42的一端相连，升温管道42的另一端与开关阀2的一端相连，开关阀2的另一端与冷凝通道与压缩机8之间的连接管道相连通。为了提高升温管道42的升温效果，升温管道42的形状与所述蒸发通道的形状相同，升温管道42包裹在所述蒸发通道的表面，升温管道42与蒸发通道之间设置有间距，升温管道42与蒸发通道之间的距离不大于5cm，优选为3cm。

通过旁通系统，升温管道42可以对蒸发器3周围温度起到升温加热的作用，防止结霜的出现，提高热泵性能系数；同时能够保证进入到冷凝器的工质温度不至于过低，可以使热泵运行工况更加稳定，增加热泵主机寿命，而且不会出现因旁路长时间开启室内温度降低的情况。另外，光伏发电装置背板温度过高会影响发电效率，光伏发电过程中背板温度大约比环境温度高20℃左右，而光伏组件背板温度每降低1℃，光伏发电效率可提高4‰左右。通过旁通系统能够带走光伏组件背板四周的热量，起到降温的效果，同时光伏装置发的电量可供热泵使用。

为了提高本实用新型的智能控制功能。开关阀2设置为自动开关阀，自动开关阀与单片机的一端相连，单片机的另一端与温湿度传感器相连，温湿度传感器设置在蒸发器3上，还包括为单片机和温湿度传感器供电的电源。当温湿度传感器检测到蒸发器周围温度和湿度即将达到热泵结霜的条件时，通过单片机控制自动开关阀2开启，通过旁路提高蒸发器3周围温度，防止结霜出现，实现了智能控制。

本实用新型提供的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，装置简单实用，巧妙地通过旁通系统将空气源热泵系统和光伏发电装置结合，起到防止蒸发器结霜和提高光伏发电效率的双重效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：包括冷凝器（1），所述冷凝器（1）的进口依次连有水泵（6）和水箱（5），所述冷凝器（1）里设置有冷凝通道，所述冷凝通道的进口连有压缩机（8）的一端，所述冷凝通道的出口连有膨胀阀（7）的一端，所述压缩机（8）的另一端与所述膨胀阀（7）的另一端分别与蒸发器（3）内的蒸发通道相连；还包括光伏发电装置（4），所述光伏发电装置（4）内设置有换热盘管（41），所述换热盘管（41）的出口端与所述冷凝通道与膨胀阀（7）之间的连接管道相连通，所述换热盘管（41）的进口端与设置在所述蒸发器（3）内的升温管道（42）的一端相连，所述升温管道（42）的另一端与开关阀（2）的一端相连，所述开关阀（2）的另一端与所述冷凝通道与压缩机（8）之间的连接管道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：所述开关阀（2）为自动开关阀，自动开关阀与单片机的一端相连，所述单片机的另一端与温湿度传感器相连，所述温湿度传感器设置在所述蒸发器（3）上，还包括为所述单片机和温湿度传感器供电的电源。

3.根据权利要求1所述的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：所述升温管道（42）的形状与所述蒸发通道的形状相同，所述升温管道（42）包裹在所述蒸发通道的表面，所述升温管道（42）与所述蒸发通道之间设置有间距。

4.根据权利要求3所述的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：所述升温管道（42）与所述蒸发通道之间的距离不大于5cm。

5.根据权利要求1所述的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：所述换热盘管（41）的形状设置为螺旋形。

6.根据权利要求5所述的一种与光伏结合的空气源热泵防结霜系统，其特征在于：所述换热盘管（41）包裹在所述光伏发电装置（4）内的光伏组件背板的外围。