[實用新型]一種基于相變蓄熱的太陽能熱泵系統

有效

• 申請號: 201720759967.7
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN207019307U
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 劉嘉敏;李晨;楊露露;張田田;涂嘉琛;曹婉鑫;黃志星
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F25B41/06;F25B30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及空調領域和太陽能應用領域，特別涉及一種基于相變蓄熱的太陽能熱泵系統。

背景技術

目前，全球能源枯竭問題與環境污染日益嚴重。能源已成為經濟發展的命脈，世界上沒有哪一個國家能夠在能源供應不足的情況維持國家實力的穩定上升。中國是世界最大的發展中國家，同時也是世界第二大能源消費國，中國的人均能源消費量也在不斷上升，1953年，中國人均能源消費量是0.09t標準煤，2005年中國人均能源消費量為1.71t標準煤，到2016年這一數字已達到3.16t。在不斷推進的工業化和城市化進程中，能源問題愈來愈中國經濟發展和社會進步的瓶頸，因此，節約能源問題就顯得尤為重要。

公知的空氣源熱泵在冬季工作時，蒸發溫度較低，空氣源熱泵制熱效率較低，要達到同等室內設計溫度，必然需要運行更長時間，消耗更多能量。同時，目前常見的空氣源熱泵在冬季運行時都會產生結霜的問題，空調每運行一段時間都會有一個除霜過程，而在這個過程中，室外蒸發器轉為冷凝器使用，而室內機則轉為蒸發器使用，室內溫度會因此有一些降低。

太陽能蓄能熱泵技術是利用可再生能源的典范，是國內外研究的重大課題。太陽能蓄能熱泵系統按蓄熱方式劃分主要有兩種形式，一種是顯熱蓄熱，一種是相變蓄熱。國內外對顯熱蓄熱的研究比較多，技術比較成熟，相變蓄熱相對比較少，關于提高相變材料的蓄放能效率的研究較少。相變蓄熱相對于顯熱蓄熱擁有更強的蓄熱能力。

現技術對太陽能蓄能熱泵技術已有比較成熟研究，例如：

三套管蓄能型太陽能和空氣源熱泵集成系統。使得空氣源熱泵技術、太陽能熱泵技術和相變蓄能技術通過三套管蓄能換熱器有機結合在一起，組成一個有機的集成系統。該系統存在的問題：結構比較復雜，工藝上不易實現，成本較高，對于相變材料的蓄能過程，放能過程效率偏低，冬季空氣源熱泵制熱時的容易產生結霜。在太陽能熱泵系統中應用相變材料實現穩定的供熱工況，提高系統性能。該系統存在的問題：直接添加相變材料，介質之間的不相容性，相變材料的腐蝕性使得在原有系統中添加相變材料存在技術難度。采用石蠟為介質的一體化太陽能熱泵熱水器。采用蓄能材料為石蠟的一種新型集熱/蓄能/蒸發一體化太陽能熱泵熱水器。一種新型太陽能蓄能/蒸發/集熱器，一體化太陽能熱泵熱水系統。這三個系統具有較大的相似性，存在的問題是，蓄能、放能效率不高，系統的儲存熱量的大小受蒸發器大小的限制。納米流體熱泵系統，采用納米流體作為流動介質，使得提高流體與換熱器之間的對流換熱。該系統存在問題：納米流體的制備技術要求高，且制備的納米流體穩定性不好。

專利申請號為：201710351577.0的一種基于相變蓄熱和熱管傳熱的太陽能熱泵系統，采用熱管作為傳熱介質，能夠提高相變材料的蓄、放能過程的傳熱效率。該系統存在的問題：熱管加工技術難度大，成本較高，該系統提高的傳熱效率有限。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本實用新型提供了一種基于相變蓄熱的太陽能熱泵系統，可以防止冬季結霜、提高COP太陽能熱泵系統。

本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種基于相變蓄熱的太陽能熱泵系統，包括熱水系統和熱泵系統；所述熱水系統包括真空管集熱器、水泵和保溫罐；所述水泵通過管道依次與真空管集熱器和保溫罐閉環連接；所述真空管集熱器內填充液體介質，通過真空管集熱器將吸收的太陽能儲存在液體介質中；所述熱泵系統包括冷凝器、膨脹閥、蒸發器和壓縮機；所述壓縮機通過管道依次與冷凝器、膨脹閥和蒸發器閉環連接；所述蒸發器位于保溫罐內部，所述蒸發器的進出口位于所述保溫罐的外殼上；所述保溫罐填充功能熱流體，通過功能熱流體使蒸發器與液體介質熱交換。

進一步，所述真空管集熱器為螺旋盤管。

進一步，所述保溫罐還設有保溫層，所述保溫層內填充巖棉。

進一步，所述功能熱流體為含顆粒狀的相變材料；所述保溫罐的出口安裝有過濾器，用于防止功能熱流體進入管道中。

進一步，所述顆粒狀的相變材料的大小為毫米級顆粒。

進一步，還包括膨脹水箱，所述膨脹水箱設在連接在真空管集熱器和保溫罐之間，用于恒定管理系統的壓力。

進一步，所述冷凝器優選為風冷式冷凝器；所述膨脹閥優選為內平衡式膨脹閥。

進一步，所述壓縮機優選為高背壓式壓縮機。

本實用新型的有益效果在于：