[發明專利]一種高效直膨式太陽能熱泵與水源熱泵耦合供熱系統

有效

• 申請號: 201611225325.5
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN107062698B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 畢海洋
• 申請（專利權）人: 大連葆光節能空調設備廠
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B30/02;F24S50/20;F24S60/10;F25B49/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高效直膨式太陽能熱泵與水源熱泵耦合供熱系統。其特征在于：利用全自動太陽跟蹤裝置，實時調整太陽能集熱器的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器，獲得最大太陽輻射能量；直膨式太陽能熱泵系統通過設置相變蓄熱裝置，使制冷劑蒸發溫度維持在一定的范圍內，從而大大降低太陽能輻射強度的變化對系統穩定性的影響；通過蓄熱水箱對太陽能進行儲存，并對中介水進行預熱，從而將直膨式太陽能熱泵系統制取的熱量有效傳遞給熱用戶，進而完成太陽能集熱、蓄熱技術與水源熱泵的有效耦合。本發明的益處與效果是有效解決了解決太陽能資源的間歇性與不穩定性問題，保證了系統能夠穩定供能，大幅提高系統性能，高效環保。

技術領域

本發明屬于能源利用技術領域，涉及到一種高效直膨式太陽能熱泵與水源熱泵耦合供熱系統。

背景技術

污水、海水、地下水等冷熱源的利用，可以緩解目前能源緊張的形勢，有著良好的節能效果、環保效益與經濟效益，將節約日益緊缺的淡水資源，為能源利用開辟新的領域，為綜合全面利用水資源提供一條新的思路。太陽能取之不盡，用之不竭，是清潔的可再生能源。我國幅員遼闊，太陽能資源非常豐富。太陽輻射具有分散性，集熱器是收集太陽能，并將之轉化為熱能的設備，集熱器的性能直接影響收集到的太陽能的質量。同時，太陽輻射變化具有隨機性，在使用時需要與其他熱源結合，以保證系統能夠穩定供能。熱泵系統是一種性能優越的供冷供暖系統，與太陽能結合，二者互為補益，能夠進一步提高節能效果。直膨式太陽能熱泵將太陽集熱器和熱泵蒸發器合二為一，結合了太陽能熱利用技術和熱泵節能技術的優點，能夠顯著提高系統的蒸發溫度和COP值。因此，將高性能的集熱器與熱泵系統相結合組成的太陽能熱泵系統用于建筑空調領域，可以有效降低建筑能耗，調整我國能源結構，已成為當今太陽能利用技術研究的一個熱點。

目前解決太陽能資源的間歇性與不穩定性問題，如何研發高效率的太陽能集熱、蓄熱技術與水源熱泵進行耦合成為推廣應用的瓶頸。

發明內容

在以往直膨式太陽能熱泵系統中，蓄熱裝置的作用為儲存制冷劑在冷凝過程中放出的熱量，而本發明目的在于，利用全自動太陽跟蹤裝置，實時調整太陽能集熱器的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器，獲得最大太陽輻射能量，并在直膨式太陽能熱泵系統中增加相變蓄熱裝置儲存制冷劑直接吸收的太陽輻射能量，由于相變溫度在一定范圍內，制冷劑在流經蓄熱裝置后溫度也能維持在相應的范圍內，達到維持蒸發溫度的目的，從而保證太陽能熱泵的穩定供能；同時直膨式太陽能熱泵系統制取出來的熱水通過蓄熱水箱進行儲存，并對水源熱泵的中介水進行預熱，從而達到高效利用太陽能的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的，整個系統是由水泵(1)、自動除污裝置(2)、換熱器(3)、回水管(4)、中介水循環泵(5)、蓄熱水箱(6)、全自動太陽跟蹤裝置(7)、電子膨脹閥(8)、太陽能集熱器(9)、控制閥A(10)、控制閥B(11)、相變蓄熱裝置(12)、壓縮機(13)、水源熱泵機組(14)、用戶側循環泵(15)、熱用戶(16)等組成。整個系統主要分為三個循環系統：高效直膨式太陽能熱泵系統、低位冷熱源水循環系統與中介水循環系統等。

高效直膨式太陽能熱泵系統：利用全自動太陽跟蹤裝置(7)，實時調整太陽能集熱器(9)的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器(9)，獲得最大太陽輻射能量；制冷劑通過太陽能集熱器(9)吸收太陽能，依次進入相變蓄熱裝置(12)、壓縮機(13)、蓄熱水箱(6)、電子膨脹閥(8)，完成一個閉合回路，制冷劑在該回路中完成吸熱、換熱、被壓縮、放熱、節流的循環過程，最終蓄熱水箱中的水吸收制冷劑放出的熱量，并將熱量儲存起來。根據太陽輻射強度的大小，直膨式太陽能熱泵系統運行模式共有三種模式：

供熱模式

當太陽能輻射強度適合時，控制閥A(10)打開，控制閥B(11)關閉，系統不需要開啟相變蓄熱裝置(12)，制冷劑由太陽能集熱器(9)直接進入壓縮機(13)被壓縮成高溫高壓的氣體后進人蓄熱水箱(6)冷凝放熱。

蓄熱模式