CN211146669U - 一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能水箱蓄热—空气源复合式热泵系统，涉及一种以太阳能、空气源为热源，以空气和能被加热的工质（水）为介质的新型复合式热泵系统。属于建筑环境与能源应用工程及供热工程技术领域。具体来说包括：太阳能水箱集热器（1）、蒸发器1（2）、蒸发器2（3）等装置以及相变储能材料。该系统利用太阳能水箱集热器在冬季加热水，避免蒸发器结霜，提高系统性能；当太阳辐射通过集热器加热箱内水体，辐射能转化为热能，一部分热能随管道流动与蒸发器内的制冷剂进行热量交换，一部分热能与相变储能材料进行热量交换，将热量储存在相变储能材料内，使得太阳能水箱热器在夜晚和连续阴雨天也能进行热量交换。本实用新型节能性高，成本低，运行高效可靠。

Description

一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统

技术领域

本发明涉及一种以太阳能、空气源热泵为热源，以空气和能被加热的工质（水）为介质的新型复合式热泵系统。属于建筑环境与能源应用工程及供热工程技术领域。

背景技术

集热水箱能够通过太阳辐射将辐射能转换成热能，一方面能够促进热水在管道内的循环与制冷剂进行热量的交换，一方面能够供应生活热水；太阳光普照大地没有地域的限制，可直接开发和利用，且无须开采和运输，总量非常巨大，是一种永不枯竭的清洁能源。我国幅员辽阔，具有丰富的太阳能资源，尤其是在我国的西部和华北地区，太阳能具有巨大的开发潜力。但是，太阳能具有不稳定性：受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及阴、晴、云、雨等随机因素的影响。所以太阳能作为单一热源在使用上面临很大的挑战。

空气源热泵具有安全卫生、节能、高效等优点，适合在公共建筑和居住建筑中使用。但是存在一些在寒冷地区应用的问题：当需要的热量比较大时，空气源热泵的制热量不足；当外界温度较低时，蒸发温度较低，系统的性能系数较低，在制取相同热量的情况下，能耗较大；另一方面，室外空气温度较低，容易在蒸发器上结霜，影响换热效率，也容易对蒸发器产生损坏，减少空调系统使用寿命；所以空气源热泵系统在北方的使用具有很大的限制。

发明内容

鉴于上述出现的问题，本实用新型提供一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统。在太阳能水箱集热器内，利用集热器中的集热板吸收太阳辐射，将辐射能转化为热能，水体作为集热器中的载热介质，通过循环泵提供的动力在管道内进行独立循环与蒸发器1内的制冷剂进行热量交换；蒸发器1内的热量一方面通过管道与冷凝器内制冷剂进行换热，一方面加热空气与蒸发器2换热；并且该水箱具有蓄热功能，当夜晚室外温度降低时，用水箱蓄热作为热源，避免空气源机组室外换热器结霜的问题，提高系统性能，减少电耗，同时该水箱还可以为用户提供生活热水。这样可以解决空气源热泵系统在冬季热负荷较大的情况下使用中出现的蒸发器结霜以及系统性能较低的问题。在集热器水箱外增加一层蓄热层，在蓄热层外增加一层保温层。

本实用新型所采用的技术方案是：太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统，包括太阳能水箱集热器、蒸发器、冷凝器，通过管路连接，具体来说：

太阳能水箱集热器用于收集太阳能量来加热水体，被加热的水体与蒸发器1内的制冷剂进行热量交换，防止蒸发器结霜。

加热的空气与蒸发器2内的制冷剂进行换热，其蒸发器两端分别连接有膨胀阀和压缩机。

膨胀阀的另一端通过管道依次连接有过滤器、储液器、冷凝器的一端。

本实用新型的特点还在于，在太阳能水箱集热器和蒸发器独立循环链接。

蒸发器1与蒸发器2并联连接。

冷凝器内的换热介质为制冷剂。

在集热水箱外增加一层蓄热层，蓄热层内为相变储能材料。

在蓄热层外增加一层保温层。

本实用新型的有益效果是：本实用新型以清洁、可再生的太阳能、空气能为能量来源。太阳能水箱集热器将太阳辐射能转化为热能，且水箱具有蓄热功能，当夜晚室外温度降低时，用水箱蓄热作为热源，避免空气源机组室外换热器的结霜问题，使得蒸发器有较高的换热效率，而且也可以避免因蒸发器结霜带来的热泵机组的间断运行，提高了系统性能，减少能耗，同时该水箱还可以为用户提供生活热水；在冬季制热空调热负荷较大时，室外空气经过预加热，然后再和蒸发器2内的制冷剂进行热量交换；太阳能水箱蓄热与空气源机组结合使系统更多的运用在寒冷地区。太阳能水箱集热器不仅提供热源，还能供给生活用水，具有高效且安全等优点。散热器2与热泵通过软接头连接，减少热泵震动的传递，软接头材料为硅钛复胶、高性能合成材料，该材料耐高温、耐透气、耐老化性能，柔软性能强、韧性好，是一种多用途、高性能的新型合成材料。在集热水箱外增加一层蓄热层，蓄热层内为相变储能材料，当太阳照射，辐射能转化为热能，一部分热能随液体流动与蒸发器内的制冷剂进行热量交换，一部分热能与相变储能材料进行热量交换，将热量储存在相变储能材料内，使得太阳能水箱集热器在夜晚和连续阴雨天也能提供热量。在蓄热层外增加一层保温层，减少了热量的散失。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理示意图；

图中，1是太阳能空气集热器，2是蒸发器1，3是蒸发器2，4是压缩机，5是冷凝器，6是膨胀阀1，7是膨胀阀2，8是过滤器，9是循环泵，11是储液器。

图2是蓄热水箱剖视图；

图中，10是蓄热水箱，12是蓄热层，13是保温层。

具体实施方式

下面结合附图1以及具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型提供了一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统，如图1所示，包括：太阳能水箱集热器1、蒸发器1、蒸发器2、冷凝器5等装置。通过管路连接，具体来说：

太阳能水箱集热器1用于收集太阳能量来加热液体，蒸发器1内的制冷剂与水进行热量交换，蒸发器2通过从空气中吸收的热量与蒸发器内的液态制冷剂进行热量，气化后的制冷剂通过压缩机4后进入冷凝器5，与周围环境进行热量交换，为用户提供热量后重新变回液态制冷剂，经过过滤器8、储液器11、膨胀阀7、膨胀阀6回到蒸发器2、蒸发器3。

通过上一方式，本实用新型的太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统，解决了空气源热泵在北方大部分地区不适用的问题，也解决了太阳能水箱集热器在阴雨天以及夜晚不能使用的问题，使得空气源热泵在使用过程中不会出现蒸发器结霜和系统运行性能变差的问题，提高了空气源热泵的适用范围。

Claims (5)

1.一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统，其特征在于，包括：太阳能水箱集热器（1）、蒸发器1（2）、蒸发器2（3）、蓄热层（12），具体来说：太阳能水箱集热器（1）用于收集太阳能量来加热水体，蒸发器1（2）内的制冷剂与被加热的水体进行热量交换，防止冬天室外空气源机组换热器结霜；蒸发器2（3）中的制冷剂与被加热的空气进行热量交换，其两端分别连接着压缩机（4）和膨胀阀（6）；膨胀阀（6）的另一端通过管道依次连接有过滤器（8）、储液器（11）冷凝器（5）的一端。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统,其特征在于:在太阳能水箱集热器（1）和循环泵（9）通过管道与蒸发器1（2）间接换热。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统,其特征在于:蒸发器1（2）与蒸发器2（3）用管道并联连接。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统,其特征在于:冷凝器（5）内的换热介质为制冷剂。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能水箱蓄热-空气源复合式热泵系统,其特征在于:太阳能水箱集热器（1）内水箱(10)外有一层蓄热层(12)，外包裹着一层保温层（13）。

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