利用太阳光热能辅助的空气源热泵的制作方法

本实用新型属于空气源热泵设备技术领域，具体涉及一种利用太阳光热能辅助的空气源热泵。

背景技术：

空气源热泵机组利用电能以较低的能耗实现低品位的能量转换为高品位，最大限度地利用自然资源，具有环保安全、安装简单、使用寿命长、占地空间少等特点。热泵机组的性能系数范围可达2～5。然而在冬季温度较低的地区，热泵蒸发温度过低，会出现机组吸气量和制热量下降，压缩机压比以及排气温度过高等现象导致热泵性能不稳定，甚至出现结露现象从而使得机组无法正常运行，正是这些因素制约了空气源热泵机组的进一步推广和使用。太阳能是自然界最为丰富的可再生资源之一。目前，太阳光热能的利用方式包括：真空管积水方式，压力水管的水系统方式以及被动房的空气加热方式等，但均有成本高，系统利用方式单一的缺点。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如，中国专利文献公开了一种太阳能光伏、热气流集成发电采暖装置[申请号：201710194936.6]：该装置包括太阳能光伏板、热泵，其特征在于太阳能光伏板与阳光板组成的人字形顶部封闭的发电大棚内安装有空气源热泵，空气源热泵的出口通过管道与采暖系统进口相连，空气源热泵的进口与采暖系统的回水管道相连。上述方案通过将太阳能和空气源热泵相结合，虽然在一定程度上缓解了空气源热泵机组效率低的问题，但是该方案依然存在着：空气源热泵在冬季运行时的易结霜现象，空气源热泵机组低温下无法正常运行的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，太阳光热能为空气源热泵机组提供辅助热量的利用太阳光热能辅助的空气源热泵。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本利用太阳光热能辅助的空气源热泵，包括空气源热泵机组，其特征在于，所述的空气源热泵机组分别通过第一切换结构和第一用户侧末端的板式换热器相连以及通过第二切换结构与第二用户侧末端相连，所述的空气源热泵机组一侧设有上端敞口的集热盘体，所述的集热盘体的敞口端设有由透光保温材料制成且能将敞口端封闭的透光保温结构，且所述的透光保温结构和集热盘体之间形成集热空间，在集热盘体内设有用于输送流体介质的盘管，所述的盘管两端分别延伸至集热盘体外侧且和板式换热器相连，所述的集热盘体内设有覆盖于盘管上的集热介质和/或吸湿介质，所述的集热盘体和空气源热泵机组之间设有能将集热空间和空气源热泵机组连通从而形成循环回路或将空气源热泵机组与外界相连的工况切换结构。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的工况切换结构包括分别设置在集热盘体侧部且和集热空间相连通的出风口和回风口，所述的出风口通过出风管道和空气源热泵机组一端相连，所述的空气源热泵机组另一端通过回风管道和回风口相连通，且所述的出风管道和回风管道之间设有能将出风口和回风口连通空气源热泵机组或者将空气源热泵机组连通外界的工况切换组件。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的工况切换组件包括分别设置在回风管道内且靠近出风口一侧的第一风道阀门以及设置在回风管道靠近回风口一侧的第二风道阀门，所述的出风管道上设有与外界相连通的室外风道，且所述的室外风道上设有第三风道阀门。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的透光保温结构包括呈拱形且设置在集热盘体敞口端上的塑料大棚薄膜，且所述的塑料大棚薄膜和集热盘体形成上述的集热空间。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的集热介质为黄沙；所述的吸湿介质为氯化钙晶体。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的集热介质和吸湿介质相互混合成混合物并混合物平铺在集热盘体底部，所述的盘管穿设在混合物内。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的第一切换结构包括分别设置在空气源热泵机组和第一用户侧末端的板式换热器之间的第一主管道阀门和第二主管道阀门，且所述的第一主管道阀门和第二主管道阀门相互并联接。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的第二切换结构包括分别设置在空气源热泵机组和第二用户侧末端之间的第一支路阀门和第二支路阀门，且所述的第一支路阀门和第二支路阀门相互并联接。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的盘管输送的流体介质为乙二醇溶液。

在上述利用太阳光热能辅助的空气源热泵中，所述的集热盘体安装于建筑物顶部，且所述的集热盘体呈矩形盒状，且所述的盘管沿集热盘体长度方向延伸设置，所述的出风口和回风口分别位于盘管一侧。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1、利用CaCl2晶体的吸湿特性使得黄砂中的含水率增加，提高了传热系数，进而提升了塑料水盘管内介质的得热量，也使得含CaCl2的黄砂盘体兼具有相变蓄热放热能力。

2、利用了密闭的农用塑料大棚薄膜内集热空间，将受到太阳辐射升温的空气作为空气源热泵机组的热源，避免冬季结霜现象的同时较传统的机组提升了性能系数。

3、通过风道阀门与水管阀门切换整个系统的冬夏季运行工况，简单方便，易于操作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的局部剖视图；

图中，空气源热泵机组1、第一切换结构2、第一主管道阀门21、第二主管道阀门22、第一用户侧末端3、板式换热器31、第二切换结构4、第一支路阀门41、第二支路阀门42、第二用户侧末端5、集热盘体6、集热介质61、吸湿介质62、透光保温结构7、集热空间71、塑料大棚薄膜72、盘管8、工况切换结构9、出风口91、回风口92、出风管道93、回风管道94、第一风道阀门95、第二风道阀门96、室外风道97、第三风道阀门98。

具体实施方式

如图1-2所示，本利用太阳光热能辅助的空气源热泵，包括空气源热泵机组1，针对夏天和冬天不同的工况，这里的空气源热泵机组1分别通过第一切换结构2和第一用户侧末端3的板式换热器31相连以及通过第二切换结构4与第二用户侧末端5相连，空气源热泵机组1一侧设有上端敞口的集热盘体6，例如，为了提高使用效果，这里的集热盘体6安装于建筑物顶部，且集热盘体6呈矩形盒状，集热盘体6的敞口端设有由透光保温材料制成且能将敞口端封闭的透光保温结构7，且透光保温结构7和集热盘体6之间形成集热空间71，优选地，这里的透光保温结构7可以包括呈拱形且设置在集热盘体6敞口端上的塑料大棚薄膜72，且塑料大棚薄膜72和集热盘体6形成上述的集热空间71。在集热盘体6内设有用于输送流体介质的盘管8，这里盘管8输送的流体介质为乙二醇溶液。同时，盘管8沿集热盘体6长度方向延伸设置，盘管8两端分别延伸至集热盘体6外侧且和板式换热器31相连，集热盘体6内设有覆盖于盘管8上的集热介质61和/或吸湿介质62，例如，这里的集热介质61为黄沙；吸湿介质62为氯化钙晶体，集热介质61和吸湿介质62相互混合成混合物并混合物平铺在集热盘体6底部，盘管8穿设在混合物内。其中，集热盘体6和空气源热泵机组1之间设有能将集热空间71和空气源热泵机组1连通从而形成循环回路或将空气源热泵机组1与外界相连的工况切换结构9。

本实施例中的工况切换结构9包括分别设置在集热盘体6侧部且和集热空间71相连通的出风口91和回风口92，优选地，这里的出风口91和回风口92分别位于盘管8一侧。然后，出风口91通过出风管道93和空气源热泵机组1一端相连，空气源热泵机组1另一端通过回风管道94和回风口92相连通，且出风管道93和回风管道94之间设有能将出风口91和回风口92连通空气源热泵机组1或者将空气源热泵机组1连通外界的工况切换组件。

其中，这里的工况切换组件包括分别设置在回风管道94内且靠近出风口91一侧的第一风道阀门95以及设置在回风管道94靠近回风口92一侧的第二风道阀门96，出风管道93上设有与外界相连通的室外风道97，且室外风道97上设有第三风道阀门98。当打开第一风道阀门95和第二风道阀门96，关闭第三风道阀门98，这时，集热空间71和空气源热泵机组1之间形成循环回路；当关闭第一风道阀门95和第二风道阀门96，打开第三风道阀门98，空气源热泵机组1直接和外界相连通。

进一步地，本实施例中的第一切换结构2包括分别设置在空气源热泵机组1和第一用户侧末端3的板式换热器31之间的第一主管道阀门21和第二主管道阀门22，且第一主管道阀门21和第二主管道阀门22相互并联接。第二切换结构4包括分别设置在空气源热泵机组1和第二用户侧末端5之间的第一支路阀门41和第二支路阀门42，且第一支路阀门41和第二支路阀门42相互并联接。

具体来说，本空气源热泵放置于建筑物屋顶，在集热盘体6中添加了吸湿介质62，例如CaCl2晶体，并将通入乙二醇溶液的盘管8埋入黄砂中。

在冬季工况时，太阳光照射在集热盘体6上，由于CaCl2晶体的吸湿作用，使得黄砂的热量传递能力提升。温度提高的乙二醇溶液直接流经板式换热器31为第一用户侧末端3提供生活热水的热量。另一方面，由于太阳辐射的作用，使得塑料大棚薄膜72内集热空间71中的空气温度提升。打开第一风道阀门95和第二风道阀门96，关闭第三风道阀门98，这时，集热空间71和空气源热泵机组1之间形成循环回路，使得受热的空气通过空气源热泵机组1，降温后的空气经过回风管道94返回塑料大棚薄膜72内进行下一次的循环受热过程。此时，关闭支路侧的第一支路阀门41、第二支路阀门42，使得由空气源热泵机组1产生的热水经第一主管道阀门21、第二主管道阀门22接至盘管8一起输送至第一用户侧末端3的板式换热器31。

在夏季工况时，本实用新型装置分别为两套独立的系统运行，关闭第一风道阀门95和第二风道阀门96，打开第三风道阀门98，空气源热泵机组1直接和外界相连通。由空气源热泵机组1产生的冷水经过打开的第一支路阀门41、第二支路阀门42为夏季提供冷水。而在盘管8内经太阳辐射受热的乙二醇溶液单独输送至第一用户侧末端3的板式换热器31，为生活用水提供热量，亦可同时供不同温度的热水。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了空气源热泵机组1、第一切换结构2、第一主管道阀门21、第二主管道阀门22、第一用户侧末端3、板式换热器31、第二切换结构4、第一支路阀门41、第二支路阀门42、第二用户侧末端5、集热盘体6、集热介质61、吸湿介质62、透光保温结构7、集热空间71、塑料大棚薄膜72、盘管8、工况切换结构9、出风口91、回风口92、出风管道93、回风管道94、第一风道阀门95、第二风道阀门96、室外风道97、第三风道阀门98等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。