[發明專利]基于直膨式太陽能熱泵的太陽能建筑一體化節能熱水系統

有效

• 申請號: 200810032462.6
• 申請日: 2008-01-10
• 公開（公告）號: CN101235974A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 翟曉強;孫振華;王如竹;吳靜怡
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F24D17/02
• 分類號: F24D17/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種太陽能技術領域的熱水系統，是一種基于直膨式太陽能熱泵的太陽能建筑一體化節能熱水系統。

背景技術

太陽能是一種巨大的，無污染的能源，它是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量，它既是一次能源，又是可再生能源。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能。其他形式的能源(地熱能資源除外)最終也都是來自于太陽，因此可以說它是人類賴以生存的能量之源。我國太陽能資源十分豐富，主要集中在西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏和內蒙古等西部地區。我國太陽能總儲量約為1.47×108億千瓦時/年，相當于2.4萬億噸標準煤。由于我國太陽能資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。因此太陽能的有效利用，對于緩解我國能源需求量大而且資源緊張的狀況，具有極大的現實意義。

作為將太陽能這種“取之不盡”的低溫位能量有效加以利用的一種方法，太陽能熱泵正逐漸受到人們的重視。太陽能熱泵是一種反向使用的制冷機，它的熱能大部分來自周圍環境，只有很小的一部分是由電能轉變而成的。以花費少量電能作為代價，將周圍低溫環境的熱能“泵”到溫度較高的環境中，因而具有很高的能量使用效率。太陽能熱泵將太陽能光熱技術與電動熱泵技術有機結合起來，大大降低了集熱器的工作溫度，并提高了熱泵的蒸發溫度，因而具有較高的集熱器效率和熱泵性能系數，而且結構緊湊、適用性強、技術經濟性能也較好，為太陽能熱利用的產業化發展道路提供了一條有效途徑。以直膨式太陽能熱泵為核心的建筑熱水供應系統以太陽輻射熱能作為蒸發器主熱源，以環境空氣(甚至是降雨)潛熱作為蒸發器輔助熱源，由于對太陽能集熱溫度要求不高，而且具有靈活多樣的系統形式、合理的經濟技術性能，因此具有良好的商業實用化前景。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利名稱為：直膨式太陽能熱泵熱水器，專利號為：ZL?01126634.1，該專利中公開了一種太陽能熱泵熱水器。采用無蓋板、無底部保溫的平板型集熱器，其出口與壓縮機的吸氣口相連，壓縮機的排氣口與冷凝器的進氣口連接，冷凝器的出液口與貯液器相連，然后分別經干燥過濾器、熱力膨脹閥與集熱/蒸發器的進液口相連，形成制冷劑的閉合循環通道，冷凝器布置在貯熱水箱之中。其不足在于結構比較復雜，不易于日常維護，由于冷凝器布置在貯熱水箱之中，連接接管路長，系統充注量大且容易發生泄漏，這使其推廣應用和批量生產也受到一定的限制；另外，系統的關鍵部件-集熱器難以與建筑結構集成，其在建筑上的應用也必然受到束縛。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種基于直膨式太陽能熱泵的太陽能建筑一體化節能熱水系統，使其具有結構簡單、成本低廉、系統充注量很小，能夠與建筑完美集成并且全年能夠保持較高效率運行，達到結構更加緊湊、運行經濟性更強、適用性更廣泛的最終目的。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括太陽能集熱器、氣液分離器、壓縮機、套管換熱器、蓄熱水箱、水泵、啟動電容、熱力膨脹閥、控制顯示電路、室外機箱殼。控制顯示電路采用的現有技術實現。

本發明上述的組件中，太陽能集熱器、氣液分離器、壓縮機、套管換熱器、啟動電容、熱力膨脹閥、控制顯示電路、室外機箱殼組成制冷劑側系統；套管換熱器、蓄熱水箱、水泵組成水側系統，氣液分離器、壓縮機、套管換熱器、啟動電容、熱力膨脹閥、控制顯示電路容于室外機箱殼之中構成室外機部分。整個系統的連接方式為：電源正負極與控制顯示電路相連，控制顯示電路分別與啟動電容，壓縮機接電源處正負極分別相連，啟動電容與壓縮機第三極連接，太陽能集熱器出口與氣液分離器相連，氣液分離器與壓縮機的吸氣口相連，壓縮機的排氣口與套管換熱器的進氣口連接，套管換熱器的出口與熱力膨脹閥的進口連接，熱力膨脹閥的出口與太陽能集熱器的進口相連，此部分完成制冷劑側系統的閉合循環；蓄熱水箱水循環出口與水泵連接，水泵出口與套管換熱器入口連接，由套管換熱器的出水口與蓄熱水箱水循環入口相連，此部分完成水側系統的閉合循環，以上兩個循環均通過控制顯示電路控制實現，直至水溫達到預定溫度，控制停機。