[发明专利]热泵式太阳能热源系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可再生能源供给系统，具体地说是一种热泵式太阳能热源系统及其应用。

背景技术

国内外空气源热泵热水器的技术已经相当成熟，在合适条件下的空气源热泵热水器的能效比远远超过传统热水器。但是该产品由于本身的工作原理和机械结构，在0℃以下的低温条件下工作效果会出现严重下降，在-10℃以下时空气源热泵热水器甚至无法正常工作，并且蒸发器出现严重的结霜现象而影响正常使用和破坏热水器本身，因而在高寒地区空气源热泵热水器无法满足用户一年四季的需求，极大地限制了空气源热泵热水器的使用范围。

而普通太阳能热水器由于重量和体积，无法在楼顶空间和承压能力极为有限的高层建筑上使用，而分体壁挂式太阳能热水器受限于安装位置，容易受到的其他高层建筑的遮蔽，以及自身建筑朝向的限制，导致集热板无法接受足够的光照。同时使用水作为循环介质的太阳能热水器，也无法解决低温条件下防止冻裂的问题。

目前已经有一系列将太阳能热水器和空气源热泵并用的技术，这些技术都取得了一定成果，但是大部分都仅仅是将太阳能与空气能简单的相加或切换，不能将太阳能与空气能有机地结合起来利用，难以充分发挥空气能和太阳能的作用，未产生实质性的突破。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种热泵式太阳能热源系统及其应用，本发明能够解决传统太阳能热水器光照条件不充分情况下以及空气源热泵产品当环境温度过低时无法使用或加热效率过低的问题，使用效果好，能源利用率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种热泵式太阳能热源系统，其特征在于：该系统包括换气换热式集热器、压缩机和热源供给装置，所述换气换热式集热器包括设置在固定架上的透光盖板、蒸发集热板和保温板，透光盖板设置在蒸发集热板的外侧，保温板设置在蒸发集热板的内侧；在蒸发集热板上设有气流通孔，在固定架上设有气流进口和气流出口，且气流进口与透光盖板和蒸发集热板之间的通道连接，气流出口与蒸发集热板和保温板之间的通道连接；在蒸发集热板上设有蒸发器管道，在蒸发器管道内设有换热介质；蒸发器管道的一端通过压缩机与热源供给装置的一端连接，另一端与热源供给装置的另一端连接。

本发明中，为了根据温度决定换热介质（冷媒）供给频率，蒸发器管道的另一端通过换热介质跟踪配置装置与热源供给装置的另一端连接。

为了提高空气换热效果，本发明气流进口、气流出口和气流通孔可均为一组多个，气流进口和气流出口设置在固定架的底部，气流通孔设置在蒸发集热板的上端。在气流进口或气流出口处可以设有风机，加快空气流动。所述蒸发器管道为一组U型管道。

本发明可以应用在各种需要提供热源的场所，所述热源供给装置可以是热水器中的承压水箱也可以是是地暧装置。

一种热泵式太阳能热源系统的应用，该热源系统用在热水器中，利用热源对热水器中承压水箱内的水进行加热，满足人们的需要。该热源系统还可用于地暧供给中。

本发明采用换气换热式集热器，在有光照时，换气换热式集热器内的空气温度升高，将蒸发器管道内的冷媒蒸发，提供高温的冷媒供压缩机压缩；没有光照或弱光照时，蒸发器管道的冷媒如普通的空气源热泵一般，在空气温度达到冷媒蒸发点时使冷媒蒸发供压缩机压缩加热，同时由于冷媒蒸发降低了换气换热式集热器内空气温度，与换气换热式集热器外部的空气形成了温差，根据热力原理，换气换热式集热器内外的空气进行流通，为冷媒蒸发提供新的热源。冷媒经过压缩之后进入热源供给装置，提供热源。经过换热过程后，冷媒进入换热介质跟踪配置装置的储液罐中，换热介质跟踪配置装置根据监测的冷媒进入压缩机的温度，调控向换气换热式集热器重新提供冷媒的频率。

当本发明在热水器中应用时，冷媒经过压缩之后进入热水器水箱内部的换热器，对水进行加热。

与现有技术相比，本发明与使用同样功率压缩机的空气源热泵热水器相比，在国家标准的测试条件下，如提供充足的光照，能将能效比提高30%~50%以上；在空气源热泵无法使用或者能效比极低的低温条件下，本发明的热水系统能够正常使用，并且因为无需使用传统空气源热泵的风机，避开了低温条件下空气源热泵热水器的除霜问题，大大扩展了空气源热泵的使用范围。

本发明能够在无法为普通太阳能提供足够安装空间和安装条件的高层建筑上使用，同时克服普通平板式太阳能热水器受限于安装位置，受到的其他高层建筑的遮蔽以及自身建筑朝向的限制，难以吸收足够的光照对热水进行加热，无法保证热水供应的使用缺陷。同时克服使用水介质传导太阳能的太阳能热水器在低温条件下存在的冻裂现象。

本发明适用于太阳能热水器及地暧供给中。