[發(fā)明專利]基于空氣源熱泵及復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器耦合的空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011504428.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112644246A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京金龍客車制造有限公司
• 主分類號(hào): B60H1/00
• 分類號(hào): B60H1/00;F24S20/40;F24S23/30;F24S23/71;F25B30/06;F25B41/40;F25B41/31;F25B43/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明基于空氣源熱泵及復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器耦合的空調(diào)系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能換熱器、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、空調(diào)管路、車內(nèi)蒸發(fā)器、車內(nèi)冷凝器、室外換熱器、四通換向閥、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、第三電子膨脹閥、第一電池閥、第二電池閥、第三電磁閥、第四電池閥、儲(chǔ)液干燥罐、鼓風(fēng)機(jī)、氣液分離器、PTC加熱器以及冷凝風(fēng)機(jī)。本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)中加入太陽(yáng)能換熱器，菲涅爾聚光集熱器用于太陽(yáng)直射及散射能量的收集，并形成高能量密度的光束，復(fù)合拋物面聚光集熱器用于太陽(yáng)光線的追蹤及能量的匯聚。在低溫環(huán)境使用空調(diào)時(shí)，通過(guò)加入太陽(yáng)能換熱器，可以實(shí)現(xiàn)能量的有效收集。有效的彌補(bǔ)空氣中熱量分布不均勻，能量較少，受環(huán)境溫度及地域影響較大的不足。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于空氣源熱泵及復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器耦合的空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法，其屬于汽車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域及太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用空調(diào)、商場(chǎng)及工業(yè)采暖應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟。在新能源汽車行業(yè)，尤其是電動(dòng)車行業(yè)，熱泵空調(diào)系統(tǒng)以其能耗低，使用安全，制熱COP高等優(yōu)點(diǎn)，備受廣大汽車制造廠商的青睞。

空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)制熱工作原理為：低溫低壓的氣態(tài)冷媒經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后排出高溫高壓的氣態(tài)冷媒，冷媒流入室內(nèi)制熱換熱器，鼓風(fēng)機(jī)將低溫空氣與換熱器內(nèi)部高溫冷媒進(jìn)行熱量交換，熱空氣被鼓風(fēng)機(jī)送入車內(nèi)，達(dá)到采暖的目的。中溫中壓液態(tài)冷媒流經(jīng)儲(chǔ)液干燥器后節(jié)流膨脹，在外部換熱器中與室外空氣進(jìn)行換熱，低溫低壓冷媒又流回壓縮機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)循環(huán)采暖的目的。

線性菲涅爾(Fresnel)聚光集熱器與復(fù)合拋物面聚光集熱器(CPC)均為新型的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換裝置。其中，菲涅爾聚光集熱器主要用于太陽(yáng)直射及散熱能量的收集，并形成高能量密度的光束；復(fù)合拋物面聚光集熱器用于太陽(yáng)光線的追蹤及能量的匯聚。

目前，在環(huán)境溫度較低時(shí)，熱泵空調(diào)系統(tǒng)制熱效率低下甚至不工作，能耗較大，制熱COP降低采暖效果較差，極易影響乘客的乘坐舒適性。綜合分析，造成以上問(wèn)題點(diǎn)的原因如下：

A.空氣中熱量分布不均勻，受環(huán)境溫度及地域影響較大。在低溫環(huán)境下，熱量分布會(huì)更加不集中且能量較少，熱泵空調(diào)外部換熱器不易吸收周圍環(huán)境的熱量。

B.熱泵空調(diào)低溫環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，冷媒在外部換熱器中蒸發(fā)吸熱，空氣中的水分容易在換熱翅片上結(jié)霜甚至結(jié)冰，造成換熱不良，空調(diào)制熱效果差。

C.R134a冷媒的中溫特性較好，低溫特性較差。隨環(huán)境溫度的降低，R134a冷媒的飽和蒸汽比容越來(lái)越高。當(dāng)壓縮機(jī)吸氣體積流量不變時(shí)，環(huán)境溫度越低，熱泵空調(diào)系統(tǒng)中冷媒的流量越小，且吸氣壓力也會(huì)變低，壓縮機(jī)的功率及排氣溫度升高，系統(tǒng)制熱COP降低。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有熱泵空調(diào)系統(tǒng)在低溫制熱時(shí)的不足，提出一種基于空氣源熱泵及復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器耦合的空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于空氣源熱泵及復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器耦合的空調(diào)系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能換熱器、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、空調(diào)管路、車內(nèi)蒸發(fā)器、車內(nèi)冷凝器、室外換熱器、四通換向閥、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、第三電子膨脹閥、第一電池閥、第二電池閥、第三電磁閥、第四電池閥、儲(chǔ)液干燥罐、鼓風(fēng)機(jī)、氣液分離器、PTC加熱器以及冷凝風(fēng)機(jī)；

所述電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)與四通換向閥通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，四通換向閥與室內(nèi)冷凝器通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，車內(nèi)冷凝器與儲(chǔ)液干燥罐通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，儲(chǔ)液干燥罐與第二電池閥通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，第二電池閥與第一電子膨脹閥通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，第一電子膨脹閥與室外換熱器通過(guò)空調(diào)管路螺栓連接，所述室外換熱器的外側(cè)設(shè)置有冷凝風(fēng)機(jī)；