[发明专利]直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热泵技术领域，特别是涉及一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置及方法。

背景技术

太阳能作为地球上分布最广泛的可再生能源，越来越成为相关学者和技术人员的关注热点。直膨式太阳能热泵是将太阳能集热器兼做热泵蒸发器，制冷工质直接在集热器中吸收太阳能和周围环境中的热量，然后通过热泵循环将冷凝热量传递给被加热的物质，太阳能集热蒸发器内蒸发换热均匀充分，整个集热板芯表面温度均匀，大大降低了表面热迁移损失，同时汽液相变换热是对流换热的几十倍。

直膨式太阳能热泵系统与非直膨式太阳能热泵系统相比，具有以下特点：

一、直膨式太阳能热泵系统的太阳能集热器板芯温度较非直膨式太阳能热泵系统低，因此前者太阳能集热器的集热效率高于后者；

二、直膨式太阳能热泵系统节省了非直膨式太阳能热泵系统中集热循环与热泵循环之间的换热温差，制冷剂直接在太阳能集热器内蒸发吸热，所以前者的热泵蒸发温度高于后者，前者的热泵能效比也随之提高。

上述优势使得直膨式太阳能热泵系统成为太阳能热利用领域的热点，近年来公开和授权了一些相关专利：

发明专利《一种带有复合抛物面聚光器的直膨式太阳能热泵》（申请号：200810233401.6；公开号：CN101363668A）公开了在平板型太阳能集热裸板上加装复合抛物面型反光面增加太阳能集热板的板温来加热流经其中的制冷剂，在热泵循环下，循环制冷剂不断的把被复合抛物面汇集起来的太阳辐照热量用于加热水，以此方法来提高太阳能热泵的能效比；

发明专利《一种直膨式太阳能热泵热水系统》（申请号：201210157307.3；公开号：CN102645044A）公开了一种裸板式集热器和带有玻璃盖板并联的直膨式太阳能热泵热水体统，冬季时，单独运行带有玻璃盖板的集热器，热量不足时，带有玻璃盖板和裸板式集热器同时运行，在太阳辐照强度较大时，单独运行裸板式集热器；

发明专利《直膨式太阳能热泵热水器》（申请号：01126634.1；授权号：CN1125299C）和发明专利《直膨式太阳能热泵供暖系统》（申请号：201310112971.0；公开号：CN104061619A）均采用太阳能集热器兼做热泵蒸发器，太阳能集热蒸发器出来的制冷剂直接进入压缩机，结构简单，加热效果好且效率高。

以上四个相关发明专利在合适的太阳辐照强度下，热泵系统的能效比确实很高,但是它们共同存在一个致命的缺陷，当太阳辐照强度较大时，太阳能集热蒸发器内的温度很高，此时的蒸发温度和过热度也很高，即压缩机的回气温度很高，当回气温度超过压缩机回气温度的极限值时，压缩机很容易被烧坏。直膨式太阳能热泵系统由于上述缺陷，导致其压缩机容易被烧坏，使用寿命大幅缩短，压缩机故障率高，极大的限制了直膨式太阳能热泵系统的应用。

因此，有必要提供一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置及控制方法，能有效控制系统的蒸发温度和回气温度，保证压缩机在太阳辐照强度较大的天气状况下不被烧坏而且能正常运行，增长压缩机的使用寿命。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置及方法，能够实现直膨式太阳能热泵系统的蒸发温度和回气温度的有效控制，在太阳辐照强度较大时，能控制蒸发温度不超过压缩机的蒸发温度极限值，并且还能控制回气温度不超过压缩机的回气温度极限值，保证压缩机一直处在允许工况范围内正常运行，增长压缩机使用寿命，减少压缩机故障率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，包括：直膨式太阳能热泵单元和回气温度控制单元，所述回气温度控制单元连接在直膨式太阳能热泵单元上，

所述直膨式太阳能热泵单元包括太阳能集热蒸发器、压缩机、冷凝器、第一电子膨胀阀、第一控制器、第一温度传感器和第一压力变送器，所述太阳能集热蒸发器的出口与压缩机的吸气口连接，压缩机的排气口与冷凝器的一端连接，冷凝器的另一端与第一电子膨胀阀连接，第一电子膨胀阀的另一端与太阳能集热蒸发器的入口连接，形成太阳能热泵闭路循环，

所述第一压力变送器安装在太阳能集热蒸发器出口与压缩机吸气口之间，所述第一温度传感器固定在太阳能集热蒸发器出口与第一压力变送器之间，第一压力变送器与第一控制器连接，第一温度传感器与第一控制器连接，第一控制器还与第一电子膨胀阀连接；