[發明專利]一種相變蓄熱式太陽能熱泵供熱系統

在審

• 申請號: 201910253847.3
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN110186107A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 巫江虹;鮮婷;劉璇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F24D15/02
• 分類號: F24D15/02;F24D15/04;F25B27/00;F25B30/06;F25B41/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種相變蓄熱式太陽能熱泵供熱系統，包括熱泵系統和末端供熱系統，具體包括壓縮機、太陽能相變蓄熱蒸發器、空氣能蒸發器、節流閥、氣液分離器、儲液干燥器、儲水箱、水泵、電加熱裝置、分水器、集水器、地暖盤管、生活熱水終端和閥門。太陽能相變蓄熱蒸發器由太陽能集熱器與相變蓄熱器結合而成，相變蓄熱器可儲存白天富余的太陽能，供晚上使用，使熱泵系統持續穩定運行?？諝饽苷舭l器與太陽能相變蓄熱蒸發器并聯，作為太陽能不足時的熱量補充。本發明可利用太陽能和空氣能作為熱泵系統低位熱源，解決了太陽能間歇性與不穩定性的問題，提高了蒸發溫度，具有高效節能的優勢。

技術領域

本發明專利涉及熱泵供熱領域和新能源利用領域，特別涉及一種相變蓄熱式太陽能熱泵供熱系統。

背景技術

國家曾明確提出了節能減排的目標：到2015年，單位GDP二氧化碳排放降 低17％；單位GDP能耗下降16％；非化石能源占一次能源消費比重提高3.1個百 分點；主要污染物排放總量減少8％到10％。傳統的采暖方式受到了極大地考驗， 催生了以太陽能、空氣能、地熱能等清潔能源為代表的新興采暖市場及熱水器 市場的發展。

熱泵可高效地將低品位熱能（如空氣、土壤、水中的熱能）轉化為高品位熱能，節能效果較好，近年來備受人們的關注。在全球能源供應日趨緊張的形勢下，空氣源熱泵憑借其高效節能、環保、安全、舒適、安裝便捷等諸多優勢，在市場上迅速得到消費者的認可，并發展形成一個節能環保的新興產業?？諝庠礋岜孟到y運行存在冬季制熱效率低的難題，這是由熱泵循環工作特性決定的，冬季蒸發溫度低，蒸發壓力和冷凝壓力壓比增大，壓縮機耗能隨之增加。常規的解決方案有采用電輔助加熱、補氣增焓壓縮機、雙級壓縮熱泵系統等，這些方案有一定的局限性，而太陽能熱泵系統為冬季熱泵高效運行提供有效解決方案。

我國有著十分豐富的太陽能資源，全國總面積2/3地區的年日照時間超2000h。太陽能資源受氣候、地理等環境條件影響，我國寒冷地區大部分區域屬于太陽能資源較為豐富的地區，寒冷地區供暖采用太陽能熱泵有著得天獨厚的優勢。但是太陽能具有間斷性和不穩定性的缺點，常規太陽能熱泵系統蒸發溫度在一天之內會產生較大波動，致使熱泵系統工況變化很大，極端天氣導致壓縮機過壓保護停機，影響正常生活和工作。

發明內容

為克服上述現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種蓄熱能力強，結構緊湊，熱效率高，白天太陽能相變蓄熱蒸發器可以充分吸收太陽輻射并將富余能量儲存起來供晚上使用，使制冷劑蒸發溫度保持在較高水平的相變蓄熱式太陽能熱泵供熱系統。

為實現上述目的，本專利提供了如下技術方案。

本發明提供了一種相變蓄熱式太陽能熱泵供熱系統，所述熱泵系統包括太陽能相變蓄熱蒸發器、空氣能蒸發器、氣液分離器、壓縮機、儲水箱、儲液干燥器、節流閥和閥門；所述閥門包括第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門；所述太陽能相變蓄熱蒸發器、第三閥門、氣液分離器、壓縮機、儲水箱、儲液干燥器、節流閥和第二閥門依次連接形成熱泵循環系統；第一閥門的一端連接空氣能蒸發器，另一端連接在第二閥門和節流閥之間；第四閥門的一端連接空氣能蒸發器，另一端連接在第三閥門和氣液分離器之間；

所述末端供熱系統包括生活熱水終端、分水器、集水器、地暖盤管、水泵、第五閥門、第六閥門、第七閥門、第八閥門和第九閥門；所述集水器、水泵、第六閥門、儲水箱、分水器與第七閥門和第八閥門并聯后的管路依次串聯形成閉環的水循環系統；第九閥門的一端連接儲水箱，另一端連接生活熱水終端；所述地暖盤管連接在集水器上；第五閥門的一端連接儲水箱，另一端連接補水源。

太陽能相變蓄熱蒸發器白天吸收的太陽輻射能一部分直接用于制冷劑蒸發，另一部分儲存在相變材料中，在夜間作為熱泵系統的低位熱源，使制冷劑蒸發溫度穩定在較高范圍?？諝饽苷舭l器與太陽能相變蓄熱蒸發器并聯，作為太陽能不足時的補充，并聯一段與節流閥相連，另一端與壓縮機入口相連；儲水箱作為熱泵系統的冷凝器。

優選地，所述壓縮機為變頻壓縮機。