太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，在夏季运行时作为蒸发冷却装置，高效排热，获取冷量；冬季运行时作为吸热装置，从空气中吸取热量，低成本有效除霜，保证热泵系统在低温环境下正常工作，高效节能又无污染物排放；利用槽式太阳能集热器收集高温热能对系统进行补充，利用蓄能器储存高温热能供补偿使用；系统安装场所不受地质条件和周边环境的限制，造价较低，安装方便，可以大范围推广。
【专利说明】太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，在夏天利用水蒸发吸热的原理向空气中排放热量冷却工质提供冷源，在冬天从空气中吸收热量提供热源，利用槽式太阳能集热器收集高温热能对系统进行补充，利用蓄能器储存高温热能供补偿使用。冬天，当换热盘管和翅片结霜时，启动防霜喷淋系统喷洒防冻溶液除霜，防冻溶液中落入雨水和吸收空气中的水分被稀释后，通过蒸发式防冻溶液脱水器排除多余的水分，由太阳能及其蓄能器给蒸发式防冻溶液脱水器提供热源。在极端寒冷的气候条件下利用太阳能及其蓄能器给热泵系统补充热量，利用太阳能及其蓄能器给风能塔系统的换热盘管除霜。太阳能蓄能冷热源风能塔提供的低品位冷源和低品位热源通过热泵主机的提升，向末端用户供应冷气、采暖和生活热水。属于热泵【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前我国的集中供冷、采暖和生活热水制备系统中，广泛采用空气源热泵和地源热泵系统，空气源热泵在环境气温为5°C时效率低下，当环境气温在0°C及以下时，结霜严重，无法工作，采用常规能源辅助加热又增加污染排放，增加能源开支；地源热泵系统由于受地质条件和周边地理环境的限制，不能在人口密集的城市和地质条件复杂的地方应用，并且建造成本闻昂。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的空气源热泵系统不能在环境气温为5°C及以下的气温条件下工作的缺陷，克服地源热泵系统受地质条件和周边地理环境限制的问题，本发明提供一种太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，在夏季运行时作为蒸发冷却装置，高效排热，获取冷量；冬季运行时作为吸热装置，从空气中吸取热量，低成本有效除霜，保证热泵系统在低温环境下正常工作，高效节能又无污染物排放；利用槽式太阳能集热器收集高温热能对系统进行补充，利用蓄能器储存高温热能供补偿使用；系统安装场所不受地质条件和周边环境的限制，造价较低，安装方便，可以大范围推广。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，包括冷热源风能塔、热泵主机、槽式太阳能集热器、蓄能器和太阳能供热换热器、加热除霜换热器、蒸发式防冻溶液脱水器，其特征在于:
[0006]构建冷热源风能塔塔体，塔体的四周设置有导风孔，在塔体顶部设置风机，在风机下方设置溶液吸收器，在溶液吸收器下方设置供液管，在供液管下侧开口安装喷淋头，喷淋头与供液管相通，在喷淋头的下方设置换热盘管，在换热盘管的横断面上均匀安装换热翅片，换热盘管设置进水口和出水口，换热盘管的进水口和出水口通过主循环泵和管路与热泵主机串联；在换热盘管下方设置有溶液储存盆，溶液储存盆侧面设置有蒸发式防冻溶液脱水器，溶液储存盆的另一侧面设置有溶液补充装置和溶液储存盆排污口 ；
[0007]在冷热源风能塔内的换热盘管的进口处设置有常开电磁阀、加热除霜换热器、力口热除霜换热器电磁阀，加热除霜换热器通过溶液脱水和加热除霜供热循环泵与太阳能供热换热器相连，
[0008]在冷热源风能塔塔体附近构建槽式太阳能集热器、蓄能器和太阳能供热换热器、热泵主机，槽式太阳能集热器通过槽式太阳能集热器循环泵、电动三通阀为蓄能器和太阳能供热换热器提供热源；太阳能供热换热器通过热泵主机补热循环泵为热泵主机提供热源。
[0009]本发明还包括一个溶液泵，溶液泵的进液口与溶液储存盆相连，溶液泵的出液口与供液管相连。
[0010]所述蒸发式防冻溶液脱水器由蒸发式防冻溶液脱水器壳体、蒸发式防冻溶液脱水器循环泵、蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管、蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀构成，蒸发式防冻溶液脱水器壳体底部设有排污口，蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管安装在蒸发式防冻溶液脱水器壳体内，蒸发式防冻溶液脱水器循环泵一端与溶液储存盆相连，另一端连接到蒸发式防冻溶液脱水器壳体内，脱水后的防冻溶液引入溶液储存盆；蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管通过蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀、溶液脱水和加热除霜供热循环泵与太阳能供热换热器连接成回路。当溶液内侵入雨水和空气中的水分受到稀释影响效果时，蒸发式防冻溶液脱水器循环泵启动，将溶液抽入脱水器壳体内，溶液脱水和加热除霜供热循环泵启动，蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀打开，槽式太阳能集热器及其蓄能器内的热量通过太阳能供热换热器的传递，流入蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管，将防冻溶液加热到沸点，多余的水分被蒸发后通过管路流回溶液储存盆内。
[0011]蒸发式防冻溶液脱水器底部设置有排污口，当蒸发式防冻溶液脱水器壳体内沉淀有杂质时，可以从排污口排出。
[0012]溶液储存盆的另一侧面设置有溶液补充装置和溶液储存盆排污口，当防冻溶液飘逸损失后，溶液补充装置会给溶液储存盆内补充溶液，当溶液储存盆内沉淀有杂质时，可以从排污口排出。
[0013]在冷热源风能塔内的换热盘管的进口处设置有常开电磁阀、加热除霜换热器、力口热除霜换热器电磁阀，在极端低温的情况下，溶液脱水和加热除霜供热循环泵启动，加热除霜换热器电磁阀打开，常开电磁阀关闭，高效换热工质流过加热除霜换热器的一侧，槽式太阳能集热器和蓄能器内的热量流过加热除霜换热器的另一侧，将热量传送给高效换热工质，高效换热工质被加热后流过换热盘管，融化换热盘管和换热翅片上的结霜。
[0014]在冷热源风能塔塔体的四周设置有导风孔，当风机启动，推动空气从导风孔进入，流过换热盘管和换热翅片，穿过溶液吸收器之后从冷热源风能塔塔体顶部吹出，溶液吸收器将流过的空气中的水分吸收，防止飘洒污染环境。
[0015]在冷热源风能塔塔体附近构建槽式太阳能集热器、蓄能器和太阳能供热换热器，槽式太阳能集热器的循环工质是高温导热油，当有太阳时，槽式太阳能集热器可以将高温导热油加热到300°C以上，通过槽式太阳能集热器循环泵，高温导热油将热量传送到太阳能供热换热器，同时传送到蓄能器储存，在极端低温的情况下，热泵主机补热循环泵启动，从太阳能供热换热器提取热量给热泵主机补充加热，也给加热除霜换热器和蒸发式防冻溶液脱水器提供热源。
[0016]热泵主机从冷热源风能塔获得低品位冷源和低品位热源，通过热泵主机的提升，向供冷末端提供冷气，向供暖末端提供热量，向生活热水末端提供热水。在极端低温的情况下，热泵主机从槽式太阳能集热器及其蓄能器获得热量补充，保证冷热源风能塔和热泵主机正常工作。
[0017]本发明的突出特征是:在夏季作为散热冷却设施，高效换热工质在主循环泵的推动下，从换热盘管进水口流入，在换热盘管中循环穿行，把热量传递给换热盘管和换热翅片，散热后带着冷量从换热盘管的出水口流入热泵主机。溶液储存盆内盛满水，通过溶液泵推入供液管,并从喷淋头喷出，喷洒在换热盘管和翅片上，水在换热盘管和翅片上吸热蒸发，带走热量，在塔顶风机的抽吸作用下，蒸汽从顶部吹出，吹出的气体中的水分被溶液吸收器吸收。如此不断循环，给热泵主机带去源源不断的冷源。当溶液储存盆内的水量减少时，溶液补充装置启动，给溶液储存盆补足水量。
[0018]在冬季作为吸热设施，高效换热工质在主循环泵的推动下从进水口流入，在换热盘管中循环流动，塔顶的风机把空气从导风孔吸入塔体内，空气流过换热盘管和换热翅片，把热量传递给换热盘管和换热翅片，被高效换热工质吸收，高效换热工质带着热量从出水口流入热泵主机。当环境气温低于0°c时，换热盘管和换热翅片结霜，溶液储存盆内盛满防冻溶液，通过溶液泵推入供液管，并从喷淋头将防冻液喷洒在换热盘管和翅片上，防冻溶液在换热盘管和翅片上流过，融霜并放热，再滴落在溶液储存盆内，空气中的水分被溶液吸收器吸收。如此不断循环，给热泵主机带去源源不断的热量。当防冻溶液吸收雨水和空气中的水分后，浓度下降，蒸发式防冻溶液脱水器将多余的水分蒸发。当防冻溶液飘逸减少，溶液补充装置适量补足。
[0019]本发明与现有技术相比具有如下的有益效果:
[0020]1、夏季向空气中散热，冬季从空气中吸热，利用太阳能及其蓄能器对系统补热，广泛运用可再生能源制冷供热，无污染物排放，保护环境。
[0021]2、夏季能够高效冷却工质，为热泵提供稳定的、良好的冷源。
[0022]3、冬季能在低温环境下吸收空气中的低品位热源，属于取之不尽，用之不竭的可再生能源。
[0023]4、利用槽式太阳能集热器及其蓄能器给热泵系统补热，将太阳能和空气能有机地结合在一起。
[0024]5、运用太阳的热能将防冻溶液蒸发脱水，既保证了防冻溶液的持续使用，又节省了常规能源。
[0025]6、利用太阳的热能给换热盘管除霜，改变了传统的除霜方式，既节能又不影响热泵系统正常运行。
[0026]7、安装场所不受地质条件和周边环境的限制，可以大范围内推广。
[0027]8、施工安装比较简便，容易掌握，便于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构原理图。
[0029]图中1、冷热源风能塔塔体，2、风机，3、溶液吸收器，4、喷淋头，5、供液管，6、换热盘管，7、换热翅片，8、导风孔，9、溶液补充装置，10、溶液储存盆排污口，11、溶液储存盆，12、溶液泵，13、进水口，14、常开电磁阀，15、加热除霜换热器，16、加热除霜换热器电磁阀(常闭)，17、蒸发式防冻溶液脱水器壳体，18、蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管，19、蒸发式防冻溶液脱水器排污口，20、出水口，21、蒸发式防冻溶液脱水器循环泵，22、蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀(常闭)，23、槽式太阳能集热器，24、槽式太阳能集热器循环泵，25、蓄能器，26、电动三通阀，27、太阳能供热换热器，28、溶液脱水和加热除霜供热循环泵，29、热泵主机补热循环泵，30、热泵主机，31、主循环泵，32、供冷末端，33、供暖末端，34、生活热水末端。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明进一步说明:
[0031]如图1所示，太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，包括冷热源风能塔、热泵主机30、槽式太阳能集热器23、蓄能器25和太阳能供热换热器27、加热除霜换热器15、蒸发式防冻溶液脱水器，构建冷热源风能塔塔体1，塔体的四周设置有导风孔8，在塔体顶部设置风机2，在风机2下方设置溶液吸收器3，在溶液吸收器3下方设置供液管5，在供液管5下侧开口安装喷淋头4,喷淋头4与供液管5相通,在喷淋头4的下方设置换热盘管6,在换热盘管6的横断面上均勻安装换热翅片7,换热盘管6设置进水口 13和出水口 20,换热盘管6的进水口 13和出水口 20通过主循环泵31和管路与热泵主机30串联；在换热盘管6下方设置有溶液储存盆11，溶液储存盆11侧面设置有蒸发式防冻溶液脱水器，所述蒸发式防冻溶液脱水器由蒸发式防冻溶液脱水器壳体17、蒸发式防冻溶液脱水器循环泵21、蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管18、蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀22构成，蒸发式防冻溶液脱水器壳体17底部设有排污口 19，蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管18安装在蒸发式防冻溶液脱水器壳体17内，蒸发式防冻溶液脱水器循环泵21 —端与溶液储存盆11相连，另一端连接到蒸发式防冻溶液脱水器壳体17内，脱水后的防冻溶液引入溶液储存盆11 ;蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管18通过蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀22、溶液脱水和加热除霜供热循环泵28与太阳能供热换热器27连接成回路；溶液储存盆11的另一侧面设置有溶液补充装置9和溶液储存盆排污口 10 ;溶液泵12的进液口与溶液储存盆11相连，溶液泵12的出液口与供液管5相连；
[0032]在冷热源风能塔内的换热盘管6的进口处设置有常开电磁阀14、加热除霜换热器15、加热除霜换热器电磁阀16，加热除霜换热器15通过溶液脱水和加热除霜供热循环泵28与太阳能供热换热器27相连，
[0033]在冷热源风能塔塔体附近构建槽式太阳能集热器23、蓄能器25和太阳能供热换热器27、热泵主机30，槽式太阳能集热器23为现有结构，槽式太阳能集热器23通过槽式太阳能集热器循环泵24、电动三通阀26为蓄能器25和太阳能供热换热器27提供热源；太阳能供热换热器27通过热泵主机补热循环泵29为热泵主机30提供热源。
[0034]在夏季，将溶液储存盆11注满水，启动太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，温度较高的高效换热工质在主循环泵31的推动下从热泵主机30出来，通过管路由进水口 13流入换热盘管6，把热量传递给换热盘管6和换热翅片7。同时，启动溶液泵12，将溶液储存盆11内的水推入供液管5，水从喷淋头4高速喷出，喷洒在换热盘管6和换热翅片7上面，在塔顶风机2的抽吸作用下，空气从导风孔8进入塔体I内，水在换热盘管6和换热翅片7上吸热蒸发，带走热量，蒸汽从顶部吹出。被降温的高效换热工质从出水口 20流出进入热泵主机30，如此不断循环，给热泵主机30带去源源不断的冷量。当溶液储存盆11内的水量减少时，溶液补充装置9启动，给溶液储存盆11补足水量。空气穿过塔顶时其水分被溶液吸收器3吸收。
[0035]在冬季，将溶液储存盆11注满防冻溶液，启动太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，温度较低的高效换热工质在主循环泵31的推动下从热泵主机30出来，通过管路由进水口 13流入换热盘管6。同时，启动塔顶风机2，将空气从导风孔8吸入塔体I内，空气吹过换热盘管6和换热翅片7，与换热盘管6内的高效换热工质交换热量，高效换热工质吸热后从出水口 20流出进入热泵主机30，如此不断循环，将空气中的低品位热源不停地带入热泵主机30，完成制热循环。空气穿过塔顶时其水分被溶液吸收器3吸收。
[0036]当气温下降，致使换热盘管6和换热翅片7上面结霜时，启动溶液泵12，将溶液储存盆11内的防冻溶液推入供液管5，防冻溶液从喷淋头4高速喷出，喷洒在换热盘管6和换热翅片7上面，融解霜冻。
[0037]在结霜比较严重时，启动溶液脱水和加热除霜供热循环泵28，关闭常开电磁阀14，打开加热除霜换热器电磁阀(常闭)16，槽式太阳能集热器23及其蓄能器25的热量，通过加热除霜换热器15加热高效换热工质，被加热的高效换热工质流过换热盘管6和换热翅片7，融解霜冻。
[0038]当防冻溶液侵入雨水和吸收空气中的水分之后稀释，影响除霜效果时，启动蒸发式防冻溶液脱水器循环泵21，将防冻溶液抽入蒸发式防冻溶液脱水器壳体17，同时，打开蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀(常闭)22，槽式太阳能集热器23及其蓄能器25的热量，通过蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管18加热防冻溶液，将多余的水分蒸发。
[0039]当防冻溶液飘失减少，溶液补充装置9给溶液储存盆11补充防冻溶液。
[0040]当溶液储存盆11沉淀有杂质时，打开溶液储存盆排污口 10将杂质排出。
[0041]当蒸发式防冻溶液脱水器壳体17内沉淀有杂质时，打开蒸发式防冻溶液脱水器排污口 19将杂质排出。
[0042]有太阳时，槽式太阳能集热器23吸收太阳辐射热能，槽式太阳能集热器循环泵24启动，通过电动三通阀26向蓄能器25和太阳能供热换热器27传输热量，需要时通过热泵主机补热循环泵29给热泵主机30补热，同时，给加热除霜换热器15和蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管18提供热源。
[0043]没有太阳时，太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统在极低温条件下需要补热时，蓄能器25通过太阳能供热换热器27给系统补热。
[0044]热泵主机30从冷热源风能塔获得低品位冷源和低品位热源，通过热泵主机30的提升，向供冷末端32提供冷气，向供暖末端33提供热量，向生活热水末端34提供热水。在极端低温的情况下，热泵主机30从槽式太阳能集热器23及其蓄能器25获得热量补充，保证冷热源风能塔和热泵主机30正常工作。
【权利要求】
1.太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，包括冷热源风能塔、热泵主机、槽式太阳能集热器、蓄能器和太阳能供热换热器、加热除霜换热器、蒸发式防冻溶液脱水器，其特征在于: 构建冷热源风能塔塔体，塔体的四周设置有导风孔，在塔体顶部设置风机，在风机下方设置溶液吸收器，在溶液吸收器下方设置供液管，在供液管下侧开口安装喷淋头，喷淋头与供液管相通，在喷淋头的下方设置换热盘管，在换热盘管的横断面上均匀安装换热翅片，换热盘管设置进水口和出水口，换热盘管的进水口和出水口通过主循环泵和管路与热泵主机串联；在换热盘管下方设置有溶液储存盆，溶液储存盆侧面设置有蒸发式防冻溶液脱水器，溶液储存盆的另一侧面设置有溶液补充装置和溶液储存盆排污口， 在冷热源风能塔内的换热盘管的进口处设置有常开电磁阀、加热除霜换热器、加热除霜换热器电磁阀，加热除霜换热器通过溶液脱水和加热除霜供热循环泵与太阳能供热换热器相连， 在冷热源风能塔塔体附近构建槽式太阳能集热器、蓄能器和太阳能供热换热器、热泵主机，槽式太阳能集热器通过槽式太阳能集热器循环泵、电动三通阀为蓄能器和太阳能供热换热器提供热源；太阳能供热换热器通过热泵主机补热循环泵为热泵主机提供热源。
2.根据权利要求1所述的太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，其特征在于:还包括一个溶液泵，溶液泵的进液口与溶液储存盆相连，溶液泵的出液口与供液管相连。
3.根据权利要求1所述的太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统，其特征在于:所述蒸发式防冻溶液脱水器由蒸发式防冻溶液脱水器壳体、蒸发式防冻溶液脱水器循环泵、蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管、蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀构成，蒸发式防冻溶液脱水器壳体底部设有排污口，蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管安装在蒸发式防冻溶液脱水器壳体内，蒸发式防冻溶液脱水器循环泵一端与溶液储存盆相连，另一端连接到蒸发式防冻溶液脱水器壳体内，脱水后的防冻溶液引入溶液储存盆；蒸发式防冻溶液脱水器加热盘管通过蒸发式防冻溶液脱水器加热电磁阀、溶液脱水和加热除霜供热循环泵与太阳能供热换热器连接成回路。
【文档编号】F24J2/34GK104236165SQ201410430487
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】鲍家邻 申请人:鲍家邻