[实用新型]自适应匹配的太阳能辅助空气源热泵装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能辅助空气源热泵来提高热泵冬季运行性能的装置，属于建筑节能与制冷工程领域。

背景技术

空气源热泵是一种利用空气中的热源，通过输入少量的高品位热源来实现低品位热源向高品位热源进行供热的一种热泵空调系统装置。空气源热泵以其结构简单，运行成本较低，安装使用方便等优点广泛应用于现代建筑中。在绿色建筑领域，空气源热泵空调系统以其所具有的优势发挥着重要作用。冬季供暖运行时，制冷剂在室外蒸发器侧盘吸收空气中的热量，再经压缩机压缩升温后进入室内冷凝器侧提供热量或制取热水，一般来说空气源热泵是一种较为节能的冬季采暖方式。空气源热泵也具有自身的缺点，例如其综合的性能系数较低，在冬季运行时，其供热能力和供热系数随外界空气环境温度的降低而降低，环境温度的变化直接影响热泵系统运行的经济性和稳定性；同时，当外界环境温度降低到空气露点温度以下时，蒸发器外表面便会结霜的现象，当室外温度低于-10℃时，由于结霜会造成换热效果的恶化，在除霜过程中所用到的“换向除霜”和“电加热除霜”能够对蒸发器的结霜现象进行控制，但是这以消耗大量的电能为代价，相关研究表明，在环境温度为0℃，相对湿度为70%时，由于除霜作用多消耗的电能可达压缩机耗电的12%。因此，无论对建筑节能或是提高热泵系统运行的稳定性，对空气源热泵系统性能的优化设计都有重要的实际意义。

    太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在冬季晴朗天气时，太阳能集热板收集的太阳辐射平均可达500 W/m²以上，即使是在阴雨天气太阳能集热板每平米所吸收的热量也大于50W，因此可以通过有效的利用太阳能集热板所收集的低品位太阳能来提高热泵系统的在冬季运行时热量不足的问题。

    太阳能热泵是将太阳能结合热泵联合运行的一种系统，通过太阳能集热板提高环境中低温热源的温度，从而有效的提高系统的COP（能效比），而且太阳能热泵系统还可以作为辅助生活热水系统，是一种运行经济、环保的供热形式。根据太阳能和热泵系统的连接方式，太阳能热泵系统分为串联系统、并联系统和混合连接系统等形式。这些系统无论是直膨式的还是间接膨胀式的都存在晚上或者阴雨天气中使用效率低或者是太阳能集热板吸收热量不足导致室外蒸发器管外翅片结霜的问题，同时，鉴于太阳能自身不稳定的特点，太阳能集热板收集的热量很难同蒸发器侧所需的热量相匹配，这导致太阳能空气源热泵系统稳定运行的要求受到不断的质疑。太阳能集热板在接受太阳辐射的时候，表面材料往往经过一定的特殊处理，使得材料表面对太阳辐射吸收比增加，表面发射率减小；同时，太阳能集热板表面的热传导和对流作用也被弱化，其夜晚和阴雨天气下的散热量降低，这类太阳能空气源热泵的缺点便是当其在夜晚和阴雨天气环境下系统不能正常工作，最极端的情况是，室外蒸发器内的低温低压制冷剂不断吸收太阳能水循环系统中的热量，而太阳能集热板中可吸收的热量不足，导致内部工质温度不断降低，热泵蒸发器不能从太阳能水循环系统中吸收任何热量，系统运行恶化，对压缩机也会造成严重的危害。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种自适应匹配的太阳能辅助空气源热泵装置。该系统以热泵技术以及流动与传热技术为基础，不仅能够提高空气源热泵冬季运行效率和控制室外蒸发器结霜，而且能够对普通太阳能热泵系统夜晚和阴雨天气下蒸发器吸热不足以及热量匹配困难的问题进行一定的解决，同时该系统还可以辅助供应生活热水，是一种环保、节能的供热形式。