一种空气源‑太阳能双热源热泵热水系统的制作方法

文档序号:11096072阅读:1098来源:国知局
一种空气源‑太阳能双热源热泵热水系统的制造方法与工艺

本发明属于能源利用技术领域,尤其涉及一种空气源-太阳能双热源热泵热水系统。



背景技术:

热泵技术是一种广泛应用的节能技术,其可以将热量从低位热源输送至高位热源。热泵技术广泛应用于采暖、制冷和制热水等领域。同时,热泵系统可以利用不同能源作为热源,其中空气源热泵系统是应用最为广泛的热泵形式。但是普通空气源热泵的性能受环境温度影响显著,运行效率随着环境温度降低而显著下降。

太阳能热泵系统是指利用太阳能作为热源的热泵系统。由于利用太阳辐照作为热源可以有效提高系统的蒸发温度,因此太阳能热泵可以克服普通空气源热泵系统在低环境温度条件下运行效果差的问题。根据蒸发器与太阳能的结合方式,太阳能热泵系统可以分为间接膨胀式太阳能热泵系统和直接膨胀式太阳能热泵系统。但是直接膨胀式太阳能热泵系统性能受辐照条件影响较大,在低辐照和无辐照条件下运行效率低。

有鉴于此,确有必要提供一种空气源-太阳能双热源热泵热水系统,其能够解决传统太阳能直接膨胀式热泵系统在低辐照下运行效率低,传统空气源热泵系统的性能受环境温度影响大的问题,提高了系统在不同工况下运行的稳定性和效率。



技术实现要素:

本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种空气源-太阳能双热源热泵热水系统,其能够解决传统太阳能直接膨胀式热泵系统在低辐照下运行效率低,传统空气源热泵系统的性能受环境温度影响大的问题,提高了系统在不同工况下运行的稳定性和效率。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种空气源-太阳能双热源热泵热水系统,包括冷凝水箱、毛细管、PV/T蒸发器、空气源蒸发器、储液罐、压缩机、逆变器和蓄电池,所述毛细管、所述空气源蒸发器、所述储液罐、所述压缩机和所述冷凝水箱依次相连构成闭合回路,所述PV/T蒸发器的入口与所述毛细管出口连接,所述PV/T蒸发器的出口与所述储液罐的入口连接,所述PV/T蒸发器还通过所述逆变器与所述蓄电池连接。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述毛细管与所述空气源蒸发器之间还设置有第一电动调节阀。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述毛细管与所述PV/T蒸发器之间还设置有第二电动调节阀。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,自上而下,所述PV/T蒸发器包括依次设置的玻璃盖板、空气层、光伏模块、基板、铜管和保温层。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述空气源蒸发器为翅片式蒸发器。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述冷凝水箱包括水箱本体和设置于所述水箱本体内的铜制盘管。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述储液罐内充有气相制冷剂。

作为本发明空气源-太阳能双热源热泵热水系统的一种改进,所述气相制冷剂为甲烷、乙烷、氨和二氧化碳中的至少一种。

所述基板的材质为不锈钢、聚碳酸酯或木材,所述保温层的材质为酚醛泡沫、玻璃棉、岩棉和聚氨酯泡沫中的至少一种。

相对于现有技术,本发明至少具有如下有益效果:

第一,本发明通过综合利用太阳能和空气源,解决了传统太阳能直接膨胀式热泵系统在低辐照下运行效率低,传统空气源热泵系统的性能受环境温度影响大的问题,提高了系统在不同工况下运行的稳定性和效率。同时通过采用双蒸发器(PV/T蒸发器、空气源蒸发器)共用压缩机、毛细管、储液罐和冷凝水箱的结构使系统更加紧凑,可以达到节约空间的目的。

第二,本发明利用电动调节阀(第一电动调节阀和第二电动调节阀)根据运行工况和环境条件自动分配空气源蒸发器和PV/T蒸发器两支路中制冷剂的流量,实现热泵系统性能在不同工况下的最优化。

第三,本发明使用PV/T蒸发器实现太阳能光伏光热的综合利用,PV/T蒸发器吸收的太阳辐照一部分转化为热能作为热泵系统的热源,另外一部分转化为电能储存在蓄电池中。

综上所述,本发明解决了传统太阳能直接膨胀式热泵系统在低辐照下运行效率低,传统空气源热泵系统性能受环境温度影响大的问题,利用二者在结构上的一致性,综合利用太阳能和空气源,可以实现在不同工况下热泵系统的高效稳定运行和性能最优化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中PV/T蒸发器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述,但是,本发明的具体实施方式并不限于此。

如图1和图2所示,本发明提供的一种空气源-太阳能双热源热泵热水系统,包括冷凝水箱1、毛细管2、PV/T蒸发器5、空气源蒸发器6、储液罐7、压缩机8、逆变器9和蓄电池10,毛细管2、空气源蒸发器6、储液罐7、压缩机8和冷凝水箱1依次相连构成闭合回路,PV/T蒸发器5的入口与毛细管2出口连接,PV/T蒸发器5的出口与储液罐7的入口连接,PV/T蒸发器5还通过逆变器9与蓄电池10连接。

毛细管2与空气源蒸发器6之间还设置有第一电动调节阀4。

毛细管2与PV/T蒸发器5之间还设置有第二电动调节阀3。

第一电动调节阀3和第二电动调节阀4可以自动调节压力,它们可以通过调节开度,自动分配制冷剂在空气源蒸发器6和PV/T蒸发器5支路中的流量。

本实施例中,第一电动调节阀4与空气源蒸发器6进口相连构成支路一,第二电动调节阀3与PV/T蒸发器5进口相连构成支路二,支路一与支路二并联。两支路会合后依次与储液罐7、压缩机8、冷凝水箱1和毛细管2相连,构成闭合回路。

自上而下,PV/T蒸发器5包括依次设置的玻璃盖板11、空气层、光伏模块12、基板13、铜管14和保温层15。PV/T蒸发器5吸收太阳辐照,其中一部分转化为热能作为热泵系统的热源,另一部分转换为电能,经逆变器9逆变储存在蓄电池10中。

空气源蒸发器6为翅片式蒸发器。储液罐7为可承压的密封结构储液罐。

冷凝水箱1包括水箱本体16和设置于水箱本体16内的铜制盘管17。铜制盘管17沉浸在冷凝水中,通过自然对流的方式加热冷凝水。

储液罐7内充有气相制冷剂。

气相制冷剂为甲烷、乙烷、氨和二氧化碳中的至少一种。

基板13的材质为不锈钢、聚碳酸酯或木材,保温层15的材质为酚醛泡沫、玻璃棉、岩棉和聚氨酯泡沫中的至少一种。

本发明的工作原理为:

(1)在低辐照或无辐照工况下,制冷剂经毛细管2节流后分为两路,分别进入空气源蒸发器6支路(支路一)和PV/T蒸发器5支路(支路二)。第一电动调节阀4开度自动调大,第二电动调节阀5开度自动调小。一部分制冷剂流经第一电动调节阀4后进入空气源蒸发器6,吸收环境中的热量蒸发。另一部分制冷剂流经第二电动调节阀3后进入PV/T蒸发器5,PV/T蒸发器5吸收太阳辐照,一部分转换成热能,被制冷剂吸收,另一部分转化为电能。两支路中的制冷剂经过混合后进入储液罐7,储液罐7排出的气相制冷剂进入压缩机8,压缩机8将低温低压气相制冷剂压缩成为高温高压过热制冷剂,经过压缩的制冷剂在冷凝水箱1中通过铜制盘管17将热量释放到冷却水中,最后经过冷凝的制冷剂进入毛细管2进行节流,以上是一个完整的热泵循环。

(2)在太阳辐照充足的工况下,制冷剂经毛细管2节流后分为两路,分别进入空气源蒸发器6支路和PV/T蒸发器5支路。第一电动调节阀4开度自动调小,第二电动调节阀3开度自动调大。一部分制冷剂流经第一电动调节阀4后进入空气源蒸发6器,吸收环境中的热量蒸发。另一部分制冷剂进入PV/T蒸发器5,PV/T蒸发器5吸收太阳辐照,一部分转换成热能,被制冷剂吸收,另一部分转化为电能。两支路中的制冷剂经过混合后进入储液罐7,储液罐7排出的气相制冷剂进入压缩机8,压缩机8将低温低压气相制冷剂压缩成为高温高压过热制冷剂,经过压缩的制冷剂在冷凝水箱1中通过铜制盘管17将热量释放到冷却水中,最后经过冷凝的制冷剂进入毛细管2进行节流,以上是一个完整的热泵循环。

随着冷凝水箱1水温升高,空气源蒸发器6换热能力减弱,第一电动调节阀4开度自动调小,进入空气源蒸发器6的制冷剂流量减小,第二电动调节阀3开度自动调大,进入PV/T蒸发器5的制冷剂流量增大。

总之,本发明至少具有如下有益效果:

第一,本发明通过综合利用太阳能和空气源,解决了传统太阳能直接膨胀式热泵系统在低辐照下运行效率低,传统空气源热泵系统的性能受环境温度影响大的问题,提高了系统在不同工况下运行的稳定性和效率。同时通过采用双蒸发器(PV/T蒸发器5、空气源蒸发器6)共用压缩机8、毛细管2、储液罐7和冷凝水箱1的结构使系统更加紧凑,可以达到节约空间的目的。

第二,本发明利用电动调节阀(第一电动调节阀4和第二电动调节阀3)根据运行工况和环境条件自动分配空气源蒸发器6和PV/T蒸发器5两支路中制冷剂的流量,实现热泵系统性能在不同工况下的最优化。

第三,本发明使用PV/T蒸发器5实现太阳能光伏光热的综合利用,PV/T蒸发器5吸收的太阳辐照一部分转化为热能作为热泵系统的热源,另外一部分转化为电能储存在蓄电池10中。

综上,本发明通过综合利用太阳能和空气源,可以实现在不同工况下热泵系统的高效稳定运行。

根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

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