[實用新型]一種太陽能水箱蓄熱-空氣源復合式熱泵系統

有效

• 申請號: 201922068498.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN211146669U
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 李艷敏;孫元江;魏闖闖
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: F24D15/00
• 分類號: F24D15/00;F24S20/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種太陽能水箱蓄熱—空氣源復合式熱泵系統，涉及一種以太陽能、空氣源為熱源，以空氣和能被加熱的工質（水）為介質的新型復合式熱泵系統。屬于建筑環境與能源應用工程及供熱工程技術領域。具體來說包括：太陽能水箱集熱器（1）、蒸發器1（2）、蒸發器2（3）等裝置以及相變儲能材料。該系統利用太陽能水箱集熱器在冬季加熱水，避免蒸發器結霜，提高系統性能；當太陽輻射通過集熱器加熱箱內水體，輻射能轉化為熱能，一部分熱能隨管道流動與蒸發器內的制冷劑進行熱量交換，一部分熱能與相變儲能材料進行熱量交換，將熱量儲存在相變儲能材料內，使得太陽能水箱熱器在夜晚和連續陰雨天也能進行熱量交換。本實用新型節能性高，成本低，運行高效可靠。

技術領域

本發明涉及一種以太陽能、空氣源熱泵為熱源，以空氣和能被加熱的工質（水）為介質的新型復合式熱泵系統。屬于建筑環境與能源應用工程及供熱工程技術領域。

背景技術

集熱水箱能夠通過太陽輻射將輻射能轉換成熱能，一方面能夠促進熱水在管道內的循環與制冷劑進行熱量的交換，一方面能夠供應生活熱水；太陽光普照大地沒有地域的限制，可直接開發和利用，且無須開采和運輸，總量非常巨大，是一種永不枯竭的清潔能源。我國幅員遼闊，具有豐富的太陽能資源，尤其是在我國的西部和華北地區，太陽能具有巨大的開發潛力。但是，太陽能具有不穩定性：受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及陰、晴、云、雨等隨機因素的影響。所以太陽能作為單一熱源在使用上面臨很大的挑戰。

空氣源熱泵具有安全衛生、節能、高效等優點，適合在公共建筑和居住建筑中使用。但是存在一些在寒冷地區應用的問題：當需要的熱量比較大時，空氣源熱泵的制熱量不足；當外界溫度較低時，蒸發溫度較低，系統的性能系數較低，在制取相同熱量的情況下，能耗較大；另一方面，室外空氣溫度較低，容易在蒸發器上結霜，影響換熱效率，也容易對蒸發器產生損壞，減少空調系統使用壽命；所以空氣源熱泵系統在北方的使用具有很大的限制。

發明內容

鑒于上述出現的問題，本實用新型提供一種太陽能水箱蓄熱-空氣源復合式熱泵系統。在太陽能水箱集熱器內，利用集熱器中的集熱板吸收太陽輻射，將輻射能轉化為熱能，水體作為集熱器中的載熱介質，通過循環泵提供的動力在管道內進行獨立循環與蒸發器1內的制冷劑進行熱量交換；蒸發器1內的熱量一方面通過管道與冷凝器內制冷劑進行換熱，一方面加熱空氣與蒸發器2換熱；并且該水箱具有蓄熱功能，當夜晚室外溫度降低時，用水箱蓄熱作為熱源，避免空氣源機組室外換熱器結霜的問題，提高系統性能，減少電耗，同時該水箱還可以為用戶提供生活熱水。這樣可以解決空氣源熱泵系統在冬季熱負荷較大的情況下使用中出現的蒸發器結霜以及系統性能較低的問題。在集熱器水箱外增加一層蓄熱層，在蓄熱層外增加一層保溫層。

本實用新型所采用的技術方案是：太陽能水箱蓄熱-空氣源復合式熱泵系統，包括太陽能水箱集熱器、蒸發器、冷凝器，通過管路連接，具體來說：

太陽能水箱集熱器用于收集太陽能量來加熱水體，被加熱的水體與蒸發器1內的制冷劑進行熱量交換，防止蒸發器結霜。

加熱的空氣與蒸發器2內的制冷劑進行換熱，其蒸發器兩端分別連接有膨脹閥和壓縮機。

膨脹閥的另一端通過管道依次連接有過濾器、儲液器、冷凝器的一端。

本實用新型的特點還在于，在太陽能水箱集熱器和蒸發器獨立循環鏈接。

蒸發器1與蒸發器2并聯連接。

冷凝器內的換熱介質為制冷劑。

在集熱水箱外增加一層蓄熱層，蓄熱層內為相變儲能材料。

在蓄熱層外增加一層保溫層。