一種太陽能空氣能換熱系統的製作方法

2023-05-08 10:50:46

本實用新型涉及空調及光伏技術領域，特別涉及一種太陽能空氣能換熱系統。

背景技術：

隨著能源技術的發展，越來越多的新能源已得到廣泛使用。

太陽能是最具前景的新能源，其取之不盡用之不竭的清潔能源特性使其備受青睞。在空調領域，同樣已經實現對空氣能的利用，即吸收空氣中的熱量進行製冷、加熱等。在部分偏遠地區，由於資源匱乏，但是光照充足，因此出現了太陽能熱水器等太陽能熱利用系統。但太陽能制熱有其局限性，由於光照在一天的時間內並不均勻，而且受天氣影響較大，為提高熱水輸出率和能源利用率，往往同時通過空氣能輔助完成。

太陽能空氣能產品即為同時利用太陽能和空氣能的熱利用系統，在現有技術中，一般將空氣能熱泵系統的冷凝器放到太陽能水箱內，用太陽能空氣能產品來制熱水或高溫烘乾。當水箱溫度低於一定值時，在沒有陽光的條件下，僅通過空氣能單獨對末端用熱設備(比如熱水器等)進行加熱，在當水箱溫度達到一定值時停止加熱；而在有陽光的條件下，可通過太陽能和空氣能同時對末端用熱設備進行加熱，當水箱溫度達到一定值後空氣能熱泵系統停止加熱，但是太陽能系統仍然處於持續加熱狀態中。由於空氣能熱泵系統中的冷凝器浸泡在太陽能水箱內，當太陽能系統處於有光照條件下時，太陽能將持續不斷地對水箱進行加熱，如此，高溫的熱水容易將冷凝器腐蝕，導致空氣能熱泵系統進水報廢，縮短產品使用壽命，同時水箱內過高的水溫也會加速水垢的產生，影響換熱效果。

因此，如何在太陽能和空氣能共存運行的情況下，有效地實現對太陽能水箱溫度的控制，避免對冷凝器的腐蝕，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種太陽能空氣能換熱系統，能夠在太陽能和空氣能共存運行的情況下，有效地實現對太陽能水箱溫度的控制，避免對冷凝器的腐蝕。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種太陽能空氣能換熱系統，包括設置於太陽能水箱內並用於檢測水溫的溫度傳感器、壓縮機、第一四通閥、散熱器，以及設置於所述太陽能水箱內並用於對其加熱或降溫的第一換熱器；

所述壓縮機的出氣口與所述第一四通閥的D口連通；

當所述溫度傳感器檢測到所述太陽能水箱的水溫小於預設區間時，所述第一四通閥的D口與其C口連通，同時其C口與所述第一換熱器的第一通口連通，所述第一換熱器的第二通口與所述壓縮機的進氣口連通；

當所述溫度傳感器檢測到所述太陽能水箱的水溫大於預設區間時，所述第一四通閥的D口與其E口連通，同時其E口與所述散熱器的第一通口連通，所述散熱器的第二通口與所述第一換熱器的第二通口連通，所述第一換熱器的第一通口與所述壓縮機的進氣口連通。

優選地，還包括蓄熱箱和第二四通閥，所述蓄熱箱內設置有第二換熱器；

所述第一四通閥的E口與所述第二四通閥的S口連通，所述第二四通閥的D口與所述第一換熱器的第二通口連通，所述第二四通閥的C口與所述第二換熱器的第一通口連通，所述第二四通閥的E口與所述散熱器的第一通口連通，所述散熱器的第二通口與所述第二換熱器的第二通口連通。

優選地，還包括設置於所述蓄熱箱與散熱器之間、用於存儲冷媒的儲液罐，且所述第二換熱器的第二通口與所述儲液罐的一端連通，所述散熱器的第二通口與所述儲液罐的另一端連通。

優選地，還包括設置於所述儲液罐與散熱器之間的第三換熱器，所述儲液罐與所述第三換熱器的第一通口連通，同時所述第三換熱器的第一通口與其第二通口導通，且所述第三換熱器的第二通口與所述散熱器的第二通口連通。

優選地，所述儲液罐還與第三換熱器的第三通口連通，同時所述第三換熱器的第三通口與其第四通口導通，且所述第三換熱器的第四通口與所述壓縮機的進氣口連通。

優選地，所述太陽能水箱以及蓄熱箱上分別連通有對應於不同使用環境或途徑的末端用熱設備。

優選地，還包括設置於所述太陽能水箱和末端用熱設備之間、用於使流動工質在兩者之間循環流動，以調節所述末端用熱設備的溫度的循環泵。

本實用新型所提供的太陽能空氣能換熱系統，主要包括壓縮機、第一四通閥、散熱器、溫度傳感器和第一換熱器。其中，溫度傳感器設置在太陽能水箱內，主要用於檢測太陽能水箱的水溫。壓縮機主要用於吸入低溫低壓的工質並排出高溫高壓的工質，第一四通閥上一般都設置有四個通口，工程標準一般分為D口、C口、E口和S口，主要用於切換各口的連通狀態，改變液路流動方向，散熱器主要用於對流動工質進行散熱，第一換熱器設置在太陽能水箱內、主要用於對不同溫度的流動工質進行熱量交換，從而對太陽能水箱進行加熱或降溫。

壓縮機的出氣口與第一四通閥的D口連通，並且當溫度傳感器檢測到太陽能水箱的室內溫度小於預設區間時，說明太陽能水箱的水溫較低，需要對其進行加熱，此時第一四通閥的D口與其C口連通，同時C口又與第一換熱器的第一通口連通，而第一換熱器設置在太陽能水箱內，如此高溫高壓的流動工質就進入到第一換熱器中，在太陽能水箱內與其內的液體進行熱交換，使得太陽能水箱內的液體溫度升高，而流動工質的溫度降低，最後再通過第一換熱器的第二通口流回到壓縮機的進氣口。而當溫度傳感器檢測到太陽能水箱的水溫大於預設區間時，說明太陽能水箱的水溫較高，需要對其進行降溫，此時第一四通閥的D口與其E口連通，同時E口又與散熱器的第一通口連通，而散熱器的第二通口與第一換熱器的第二通口連通，如此高溫高壓的流動工質首先進入到散熱器中，在散熱器中進行降溫冷卻成冷媒後再進入到第一換熱器中，在第一換熱器中與太陽能水箱內的液體進行熱交換，使得太陽能水箱內的液體溫度降低，而流動工質的溫度升高，最後再通過第一換熱器的第一通口流回到壓縮機的進氣口。

綜上所述，本實用新型所提供的太陽能空氣能換熱系統，根據溫度傳感器對太陽能水箱的水溫檢測值，改變第一四通閥的閥口連通狀態和流動工質的流動路徑，以壓縮機為熱泵源並通過第一換熱器對太陽能水箱進行加熱，同時通過散熱器對太陽能水箱進行降溫冷卻，實現高效精確地調節太陽能水箱的溫度，使其始終保持在合適範圍內，保證在太陽能和空氣能共存運行的情況下，避免對冷凝器的腐蝕。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所提供的一種具體實施方式的系統結構示意圖；

圖2為本實用新型所提供的太陽能水箱製冷模式示意圖；

圖3為本實用新型所提供的太陽能水箱製冷和蓄熱箱制熱模式示意圖；

圖4為本實用新型所提供的太陽能水箱制熱和蓄熱箱制熱模式示意圖；

圖5為本實用新型所提供的太陽能水箱蓄熱和蓄熱箱製冷模式示意圖；

圖6為本實用新型所提供的蓄熱箱制熱模式示意圖。

其中，圖1—圖6中：

壓縮機—1，第一四通閥—2，第二四通閥—21，第一截止閥—22，單向閥—23，第四截止閥—24，第五截止閥—25，第六截止閥—26，第二截止閥—27，第三截止閥—28，太陽能水箱—3，第一換熱器—31，第一末端換熱設備—32，循環泵—33，第一節流部件—41，第二節流部件—42，第三節流部件—43，第四節流部件—44，蓄熱箱—5，第二換熱器—51，第二末端換熱設備—52，儲液罐—6，第三換熱器—7，散熱器—8。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參考圖1，圖1為本實用新型所提供的一種具體實施方式的系統結構示意圖。圖中的1st、2nd、3rd、4th分別指各對應部件的第一通口、第二通口、第三通口和第四通口，附圖2-6同理，附圖中的箭頭表示流動工質的流動方向。

在本實用新型所提供的一種具體實施方式中，太陽能空氣能換熱系統主要包括溫度傳感器、壓縮機1、第一四通閥2、散熱器8和第一換熱器31。

其中，溫度傳感器設置在太陽能水箱3內，主要用於檢測太陽能水箱3的水溫。壓縮機1主要用於吸入低溫低壓的工質並排出高溫高壓的工質，第一四通閥2上一般都設置有四個通口，工程標準一般分為D口、C口、E口和S口，主要用於切換各口的連通狀態，改變液路流動方向，散熱器8主要用於對流動工質進行散熱，第一換熱器31設置在太陽能水箱3內、主要用於對不同溫度的流動工質進行熱量交換，從而對太陽能水箱3進行加熱或降溫。

壓縮機1的出氣口與第一四通閥2的D口連通，並且當溫度傳感器檢測到太陽能水箱3的室內溫度小於預設區間時，說明太陽能水箱3的水溫較低，需要對其進行加熱，此時第一四通閥2的D口與其C口連通，同時C口又與第一換熱器31的第一通口連通，而第一換熱器31設置在太陽能水箱3內，如此高溫高壓的流動工質就進入到第一換熱器31中，在太陽能水箱3內與其內的液體進行熱交換，使得太陽能水箱3內的液體溫度升高，而流動工質的溫度降低，最後再通過第一換熱器31的第二通口流回到壓縮機1的進氣口，當然此處也可以從第一換熱器31的第二通口處流處後進入到第一四通閥2的E口和S口，再流回到壓縮機1。

而當溫度傳感器檢測到太陽能水箱3的水溫大於預設區間時，說明太陽能水箱3的水溫較高，需要對其進行降溫，此時第一四通閥2的D口與其E口連通，同時E口又與散熱器8的第一通口連通，而散熱器8的第二通口與第一換熱器31的第二通口連通，如此高溫高壓的流動工質首先進入到散熱器8中，在散熱器8中進行降溫冷卻成冷媒後再進入到第一換熱器31中，在第一換熱器31中與太陽能水箱3內的液體進行熱交換，使得太陽能水箱3內的液體溫度降低，而流動工質的溫度升高，最後再通過第一換熱器31的第一通口流回到壓縮機1的進氣口，當然此處也可以從第一換熱器31的第一通口流出後進入到第一四通閥2的C口和S口，再流回到壓縮機1。

如此，本實施例所提供的太陽能空氣能換熱系統，根據溫度傳感器對太陽能水箱的水溫檢測值，改變第一四通閥的閥口連通狀態和流動工質的流動路徑，以壓縮機為熱泵源並通過第一換熱器對太陽能水箱進行加熱，同時通過散熱器對太陽能水箱進行降溫冷卻，實現高效精確地調節太陽能水箱的溫度，使其始終保持在合適範圍內，保證在太陽能和空氣能共存運行的情況下，避免對冷凝器的腐蝕。

在本實用新型所提供的一種優選實施例中，太陽能空氣能換熱系統主要包括以下部件：壓縮機1、第一四通閥2、第二四通閥21、第一截止閥22、單向閥23、第四截止閥24、第五截止閥25、第六截止閥26、第二截止閥27、第三截止閥28、太陽能水箱3、第一換熱器31、第一末端換熱設備32、循環泵33、第一節流部件41、第二節流部件42、第三節流部件43、第四節流部件44、蓄熱箱5、第二換熱器51、第二末端換熱設備52、儲液罐6、第三換熱器7、散熱器8。其中，第一四通閥2和第二四通閥21均含有D、C、A、E接口，第一換熱器31設置於太陽能水箱3內，第二換熱器51設置於蓄熱箱5內，溫度傳感器設置於太陽能水箱3內，還有感溫探頭設置於蓄熱箱5內。

通過上述零部件的連接，組成了本系統的主循環流路和增焓流路。

其中，主循環流路的連接組成主要包括：壓縮機1與第一四通閥2接口D連接，第一四通閥2接口C與設置於太陽能水箱3內的第一換熱器31連接，第一換熱器31與第一截止閥22連接，第一截止閥22與第二四通閥21接口D連接，在第一截止閥22上並聯有第一節流部件41和單向閥23，第二四通閥21接口C與設置於蓄熱箱5內的第二換熱器51連接，第二換熱器51與第三截止閥28連接，第三截止閥28與儲液罐6連接，在第三截止閥28上並聯有第二節流部件42和第二截止閥27，儲液罐6與第三換熱器7的第一通口和第六截止閥26連接，第三換熱器7的第二通口與第三節流部件43連接，第三節流部件43與第四截止閥24連接，在第三節流部件43和第四截止閥24間並聯有第五截止閥25，第四截止閥24與散熱器8連接，散熱器8與第二四通閥21接口E連接，第二四通閥21接口S與第一四通閥2接口E連接，第一四通閥2接口S與壓縮機1連接。通過上述零部件的連接，形成了該系統的熱泵系統主循環流路。

而增焓流路的連接組成：在儲液罐6和壓縮機1之間連接有製冷系統的增焓支路，儲液罐6與第六截止閥26連接，第六截止閥26與第四節流部件44連接，第四節流部件44與第三換熱器7的第三通口連接，第三換熱器7的第四通口與壓縮機1連接。通過上述零部件的連接，構成了該系統的增焓流路。

在太陽能水箱3與第一末端換熱設備32間連有循環泵33，蓄熱箱5連接有第二末端換熱設備52。

本實施例所提供的太陽能空氣能系統包括多個循環功能模式，包括太陽能水箱製冷模式、太陽能水箱製冷和蓄熱箱制熱模式、太陽能水箱制熱和蓄熱箱制熱模式、太陽能水箱蓄熱和蓄熱箱製冷模式和蓄熱箱制熱模式。

其中，太陽能水箱製冷模式：高溫高壓的工質由壓縮機1流入第一四通閥2接口D，接著由第一四通閥2接口E流向第二四通閥21接口S，工質接著由第二四通閥21接口E流向散熱器8第一通口，工質在散熱器8內放熱降溫，經過首次放熱降溫後的工質接著由散熱器8流向第五截止閥25，接著由第五截止閥25流向第三換熱器7的第二通口，工質接著由第三換熱器7的第一通口流向儲液罐6，接著由儲液罐6流向第三截止閥28，工質接著由第三截止閥28流向蓄熱箱5內的第二通口，接著由蓄熱箱5的第一通口流向第一四通閥2接口C，工質接著由第一四通閥2接口D流向單向閥23，接著由單向閥23流向第一節流部件41，經第一節流部件41節流後的工質流向太陽能水箱3的第二通口，工質在太陽能水箱3內的第一換熱器31內吸熱蒸發，經首次吸熱後的工質由第一換熱器31流向第一四通閥2接口C，最後由第一四通閥2接口S流回壓縮機1。通過上述流路的循環，系統完成對太陽能水箱3的製冷功能。

太陽能水箱製冷和蓄熱箱制熱模式：高溫高壓的工質由壓縮機1流入第一四通閥2接口D，接著由第一四通閥2接口E流向第二四通閥21接口S，工質接著由第二四通閥21接口C流向蓄熱箱5的第一通口，工質在蓄熱箱5內的第二換熱器51內放熱降溫，經首次放熱降溫後的工質接著由蓄熱箱5第二通口流向第三截止閥28，接著由第三截止閥28流到儲液罐6，工質接著由儲液罐6流向第三換熱器7的第一通口，接著由第三換熱器7的第二通口流向第五截止閥25，工質接著由第五截止閥25流向散熱器8的第二通口，工質在散熱器8內再次放熱降溫，實現過冷，經過冷後的工質接著由散熱器8的第一通口流向第二四通閥21接口E，接著由第二四通閥21接口D流向單向閥23，工質接著由單向閥23流向第一節流部件41，經第一節流部件41節流後的工質流向太陽能水箱3的第二通口，工質在太陽能水箱3內的第一換熱器31內吸熱蒸發，經吸熱蒸發後的工質由太陽能水箱3第一通口流向第一四通閥2接口C，最後由第一四通閥2接口S流回壓縮機1。通過上述流路的循環，系統完成吸收太陽能水箱3內的熱量來給蓄熱箱5制熱的熱回收功能。

太陽能水箱制熱和蓄熱箱制熱模式：高溫高壓的工質由壓縮機1流入第一四通閥2接口D，接著由第一四通閥2接口C流向太陽能水箱3的第一通口，工質在太陽能水箱3內的第一換熱器31首次放熱後流向第一截止閥22，接著由第一截止閥22流向第二四通閥21接口D，工質接著由第二四通閥21接口C流向蓄熱箱5的第一通口，工質在蓄熱箱5內的第二換熱器51內再次放熱，實現過冷，過冷後的工質由蓄熱箱5的第二通口流向第三截止閥28，接著由第三截止閥28流向儲液罐6，工質接著由儲液罐6流向第三換熱器7的第一通口，接著由第三換熱器7的第二通口流向第三節流部件43，經第三節流部件43節流後工質流向第四截止閥24，接著由第四截止閥24流向散熱器8的第二通口，工質在散熱器8內吸熱蒸發，經過蒸發後的工質由散熱器8的第一通口流向第二四通閥21接口E，接著由第二四通閥21接口S流向第一四通閥2接口E，最後由第一四通閥2接口S流回壓縮機1。通過上述流路的循環，系統完成對太陽能水箱3和蓄熱箱5的制熱功能。

太陽能水箱制熱和蓄熱箱製冷模式：高溫高壓的工質由壓縮機1流入第一四通閥2接口D，接著由第一四通閥2接口C流向太陽能水箱3第一通口，工質在太陽能水箱3內的第一換熱器31內首次放熱後流向第一截止閥22，接著由第一截止閥22流向第二四通閥21接口D，工質接著由第二四通閥21接口E流向散熱器8，工質在散熱器8內再次放熱，實現過冷，過冷後的工質接著由散熱器8流向第五截止閥25，接著由第五截止閥25流向第三換熱器7的第二通口，工質接著由第三換熱器7的第一通口流向儲液罐6，接著由儲液罐6流向第二截止閥27，工質接著由第二截止閥27流向第二節流部件42，經過第二節流部件42節流後的工質流向蓄熱箱5的第二通口，工質在蓄熱箱5內的第二換熱器51內吸熱蒸發，實現對蓄熱箱5製冷功能，吸熱蒸發後的工質由蓄熱箱5第一通口流向第二四通閥21接口C，接著由第二四通閥21接口S流向第一四通閥2接口E，最後由第一四通閥2接口S流回壓縮機1。通過上述流路的循環，系統完成對太陽能水箱3制熱和蓄熱箱5製冷的功能。

蓄熱箱制熱模式：高溫高壓的工質由壓縮機1流入第一四通閥2接口D，接著由第一四通閥2接口E流向第二四通閥21接口S，工質接著由第二四通閥21接口C流向蓄熱箱5的第一通口，工質在蓄熱箱5內的第二換熱器51內放熱降溫，實現對蓄熱箱5的制熱，首次放熱降溫後的工質由蓄熱箱5的第二通口流向第三截止閥28，接著由第三截止閥28流向儲液罐6，工質接著由儲液罐6流向第三換熱器的7第一通口，工質接著由第三換熱器7的第二通口流向第三節流部件43，經第三節流部件43節流後工質流向第四截止閥24，接著由第四截止閥24流向散熱器8，工質在散熱器8內吸熱蒸發，吸熱後的工質由散熱器8流向第二四通閥21接口E，接著由第二四通閥21接口D流向第一截止閥22，工質接著由第一截止閥22流向太陽能水箱3內的第一通口，接著由太陽能水箱3的第二通口流向第一四通閥2接口C，最後由第一四通閥2接口S流回壓縮機1。通過上述主流路的循環，系統完成吸收空氣能對蓄熱箱5制熱功能。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。