CN212431009U - 一种用于提高空气源热泵供热效率的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，它包括空气源热泵、光伏组件空气通道、汇流通道、引风机、渐缩喷管、供水管、回水管、第一循环水泵、第二循环水泵、保温水箱、螺旋换热管、辅助电加热装置、水箱进水管、水箱出水管，光伏组件空气通道的出气端连接汇流通道，汇流通道后安装引风机和渐缩喷管，渐缩喷管出口正对空气源热泵的蒸发器，空气源热泵冷凝器连接保温水箱，保温水箱连接用户散热末端。本实用新型的有益效果在于：本实用新型利用光伏组件发电过程产生的热量加热空气，并将热空气输送给空气源热泵，不仅使光伏组件保持较优的发电性能，而且可以提高空气源热泵的供热效率，同时可以避免空气源热泵结霜。

Description

一种用于提高空气源热泵供热效率的装置

技术领域

本实用新型涉及一种清洁能源供热技术领域，具体为一种用于提高空气源热泵供热效率的装置。

背景技术

空气源热泵是一种能从空气中获取低品位热能，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可用于用户采暖和制热水。该技术可以大幅降低供暖能源消耗，减小污染物排放，近几年成为北方清洁取暖“煤改电”政策实行的主力军。空气源热泵的供热效率受室外温度影响较大，当室外温度较低时，空气源热泵的供热效率大幅下降。目前为解决这一问题，出现了与太阳能结合的空气源热泵技术，即增加了太阳能集热器吸收太阳辐射热，将该热量用于加热空气源热泵的蒸发器，提高了空气源热泵的供热效率。但此技术需额外增加太阳能集热器，而本实用新型所述是一种无需增加太阳能集热器的高效空气源热泵装置。本实用新型是将光伏组件发电过程中产生的热量收集，用于加热空气源热泵的蒸发器装置，提高空气源热泵供热效率，同时也提高了光伏发电效率，避免了温度过低时空气源热泵室外蒸发器表面结霜，减少了除霜工作。

实用新型内容

为解决现有空气源热泵技术在温度较低时效率不高的问题，本实用新型提出了一种利用光伏组件发电过程产生的热量来提高空气源热泵供热效率的装置，并且可以减少空气源热泵的除霜工作。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，包括空气源热泵、光伏组件空气通道、汇流通道、引风机、渐缩喷管、供水管、回水管、第一循环水泵、第二循环水泵、保温水箱、螺旋换热管、辅助电加热装置、水箱进水管、水箱出水管。所述光伏组件空气通道是在光伏组件的两侧面及底面安装密封板，且底面与光伏组件间隔一定距离，形成光伏组件、两侧面、底面密封连接，而两端开放的光伏组件空气通道。所述汇流通道安装在光伏组件空气通道的出气端。所述引风机的进气端与空气汇流通道连接，出气端安装有渐缩喷管，渐缩喷管的出口正对空气源热泵的蒸发器。所述供水管的一端连接空气源热泵的冷凝器，另一端连接用户散热末端，向用户输送热媒水，所述回水管的一端连接用户散热末端，另一端连接空气源热泵的冷凝器，回水管上安装第一循环水泵。所述螺旋换热管固定在保温水箱内，螺旋换热管的一端连接在供水管上，另一端安装有第二循环水泵，并连接在回水管上，所述第二循环水泵并联安装有阀门。所述保温水箱的内部安装有辅助电加热装置，保温水箱的进水管与用户自来水管连接，出水管与用户生活热水设备连接。

进一步地，所述光伏组件空气通道为部分光伏组件组成的单个光伏组件空气通道，而大面积光伏组件可划分为多个并联的光伏组件空气通道，并在出气端将各光伏组件空气通道连接到汇流通道。

进一步地，所述光伏组件空气通道的出气端垂直高度上高于光伏组件空气通道的进气端。

进一步地，光伏组件空气通道的两侧面的密封板为支撑光伏组件的钢结构。

进一步地，所述空气源热泵的冷凝器为板式换热器。

进一步地，保温水箱内的辅助电加热装置为电磁加热线圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：1、本实用新型通过在光伏组件下方设置光伏组件空气通道，可利用光伏组件发电时产生的热量加热空气，热空气通过引风机为空气源热泵的蒸发器提供热量，提高空气源热泵的供热效率，避免了温度过低时空气源热泵室外蒸发器表面结霜。

2、本实用新型通过引风机加速光伏组件空气通道内空气的流通，加快光伏组件散热，使光伏组件保持较优的发电性能。

3、本实用新型通过在引风机出气端安装渐缩喷管，使热空气经过喷管后流速增加，加快了空气流通。

4、本实用新型通过第二循环水泵和阀门的并联安装，可以在空气源热泵产生的热量较多时，打开阀门，关闭水泵，使空气源热泵为用户供暖的同时储存热量在保温水箱中。在空气源热泵产生热量不足以供暖或不产生热量时，关闭阀门，打开第二循环水泵，利用保温水箱中辅助电加热装置产生的热量为用户供暖。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施方式一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的机构示意图。

图2为光伏组件、光伏组件空气通道和汇流通道的俯视图。

图3为光伏组件、光伏组件空气通道和汇流通道的截面图。

图中：1、光伏组件；2、光伏组件空气通道的侧面；3、光伏组件空气通道；4、光伏组件空气通道的底面；5、汇流通道；6、引风机；7、渐缩喷管；8、空气源热泵蒸发器；9、空气源热泵压缩机；10、空气源热泵节流装置；11、空气源热泵冷凝器；12、空气源热泵风扇叶；13、空气源热泵循环管路；14、回水管；15、供水管；16、保温水箱；17、螺旋换热管；18、用户散热末端；19、20、21、22、阀门；23、水箱进水管；24、水箱出水管；25、辅助电加热装置；26、第一循环水泵；27、第二循环水泵。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例进一步解释说明本实用新型，以便本领域技术人员能够清楚、完整理解本实用新型，而不用于对本实用新型范围的限制。本领域技术人员在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所限定的范围内。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，包括光伏组件空气通道3、汇流通道5、引风机6、渐缩喷管7、供水管15、回水管14、第一循环水泵26、第二循环水泵27、保温水箱16、螺旋换热管17、辅助电加热装置25、水箱进水管23、水箱出水管24。光伏组件空气通道3是在光伏组件1的两侧面2及底面4安装密封板，且底面4与光伏组件1间隔一定距离，形成光伏组件1、两侧面2、底面4密封连接，而两端开放的光伏组件空气通道3。汇流通道5安装在光伏组件空气通道3的出气端。引风机6的进气端与空气汇流通道5连接，引风机6的出气端安装有渐缩喷管7，渐缩喷管7的出口正对空气源热泵的蒸发器8。供水管15的一端连接空气源热泵的冷凝器11，另一端连接用户散热末端18，向用户输送热媒水，回水管14的一端连接用户散热末端18，另一端连接空气源热泵的冷凝器11，回水管14上安装第一循环水泵26。螺旋换热管17固定在保温水箱 16内，螺旋换热管17的一端连接在供水管15上，另一端安装有第二循环水泵27，并连接在回水管14上，第二循环水泵27并联安装阀门19。保温水箱16的内部安装有辅助电加热装置25，保温水箱16的进水管23与用户自来水管连接，出水管24与用户生活热水设备连接。

光伏组件空气通道3为部分光伏组件1组成的单个光伏组件空气通道，而大面积光伏组件可划分为多个并联的光伏组件空气通道，并在出气端将各光伏组件空气通道3连接到汇流通道5。如图2所示，将一定面积的光伏组件1分成了三个光伏组件空气通道3，该设计可使空气流通均匀，保证大面积的光伏组件各部分可均匀散热。如图3所示，光伏组件空气通道3在出气端与汇流通道5连接，使各光伏组件空气通道中被加热的空气在汇流通道5中汇集并传输到引风机6。

光伏组件空气通道3的出气端垂直高度上高于光伏组件空气通道3的进气端，如图3 所示，该设计是利用了空气被加热后自然上升的原理，提高了空气流通速率。

光伏组件空气通道3的两侧面2的密封板为支撑光伏组件的钢结构，该设计使光伏组件空气通道两侧面2的密封板直接作为光伏组件的固定支架使用，取消光伏组件的普通支架，减少系统结构的复杂性。

空气源热泵的冷凝器11为板式换热器，板式换热器传热系数高，结构紧凑，占地面积小。

保温水箱16内的辅助电加热装置25为电磁加热线圈，电磁加热线圈的热能利用率高、热损耗小、加热速度快。

本装置的工作流程为：光伏组件1在发电过程中的产生的热量加热光伏组件空气通道 3内的空气，加热后的空气由光伏组件空气通道3排出，汇集于汇流通道5，引风机6将汇流通道5内的热空气抽出，热空气通过渐缩喷管7的加速后，经空气源热泵风扇叶12进入空气源热泵蒸发器8，将热量传递传递给空气源热泵系统，空气源热泵系统通过空气源热泵冷凝器11加热热媒水，热媒水通过供水管15进入用户散热末端18为用户供暖。供暖后的回水经回水管14和第一循环水泵26的加压后进入空气源热泵冷凝器11，再次加热，完成供暖循环。

工作模式一：当空气源热泵产生的热量超过用户所需供暖热量时，可通过保温水箱16 储存多余的热量，此时第一循环水泵26启动，阀门19打开，第二循环水泵27关闭，热媒水经过供水管15后，部分进入保温水箱16，加热保温水箱16内的储水，回水进入回水管14，其余热媒水由供水管15进入用户，供暖后的回水经回水管14和第一循环水泵26后进入空气源热泵冷凝器11。

工作模式二：当空气源热泵的热量刚好满足用户供暖需要时，阀门19和第二循环水泵27均处于关闭状态，第一循环水泵26启动，保温水箱16和供暖系统分别单独工作。

工作模式三：当空气源热泵产生的热量不足以为用户供暖时，保温水箱16将协助供热，此时第一循环水泵26启动，阀门19关闭，第二循环水泵27启动，辅助电加热装置25 加热保温水箱16内的储水，经螺旋换热管17加热热媒水，加热后的热媒水进入供水管15，与空气源热泵产生的热媒水混合，共同为用户供暖，回水经回水管14后分别经第一循环水泵 26回流入空气源热泵冷凝器11，经第二循环水泵27回流入保温水箱16，再次加热。

工作模式四：当空气源热泵不产生热量时，仅依靠保温水箱16为用户供暖，此时第一循环水泵26关闭，阀门19关闭，第二循环水泵27启动，热媒水在螺旋换热器17内被加热后由供水管15进入用户散热末端18，为用户供暖，回水经回水管14和第二循环水泵27 进入保温水箱16，再次加热。

保温水箱16的进水管23与用户自来水管连接，出水管24与用户生活热水设备连接，保温水箱16保持一定水位，水位不足时开启阀门20进行补水，保温水箱16的储水保持一定温度，温度降低时，开启辅助电加热装置25进行加热。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。说明书的这种叙述方式仅为了能够清楚解释本实用新型，本领域的技术人员可将实施例中的技术方案适当组合、修改，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，包括光伏组件空气通道(3)、汇流通道(5)、引风机(6)、渐缩喷管(7)、供水管(15)、回水管(14)、第一循环水泵(26)、第二循环水泵(27)、保温水箱(16)、螺旋换热管(17)、辅助电加热装置(25)、水箱进水管(23)、水箱出水管(24)，其特征在于：光伏组件空气通道(3)是在光伏组件(1)的两侧面(2)及底面(4)安装密封板，且底面(4)与光伏组件(1)间隔一定距离，形成光伏组件(1)、两侧面(2)、底面(4)密封连接，而两端开放的光伏组件空气通道(3)，汇流通道(5)安装在光伏组件空气通道(3)的出气端，引风机(6)的进气端与空气汇流通道(5)连接，出气端安装有渐缩喷管(7)，渐缩喷管(7)的出口正对空气源热泵的蒸发器(8)，供水管(15)的一端连接空气源热泵的冷凝器(11)，另一端连接用户散热末端(18)，向用户输送热媒水，回水管(14)的一端连接用户散热末端(18)，另一端连接空气源热泵的冷凝器(11)，回水管(14)上安装第一循环水泵(26)，螺旋换热管(17)固定在保温水箱(16)内，螺旋换热管(17)的一端连接在供水管(15)上，另一端安装有第二循环水泵(27)，并连接在回水管(14)上，第二循环水泵(27)并联安装阀门(19)，保温水箱(16)的内部安装有辅助电加热装置(25)，保温水箱(16)的进水管(23)与用户自来水管连接，出水管(24)与用户生活热水设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，其特征在于：所述光伏组件空气通道(3)为部分光伏组件(1)组成的单个光伏组件空气通道，而大面积光伏组件(1)可划分为多个并联的光伏组件空气通道(3)，并在出气端将各光伏组件空气通道(3)连接到汇流通道(5)。

3.根据权利要求1所述的一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，其特征在于：所述光伏组件空气通道(3)的出气端垂直高度上高于光伏组件空气通道(3)的进气端。

4.根据权利要求1所述的一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，其特征在于：所述光伏组件空气通道(3)的两侧面(2)的密封板为支撑光伏组件的钢结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，其特征在于：所述空气源热泵的冷凝器(11)为板式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种用于提高空气源热泵供热效率的装置，其特征在于：所述保温水箱(16)内的辅助电加热装置(25)为电磁加热线圈。

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