一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統的製作方法

2023-12-02 15:36:06 1

本發明屬於建築節能技術領域，涉及一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統。

背景技術：

太陽能光伏光熱集熱系統製備的水溫一般低於傳統太陽能熱水系統的出水溫度，再加天氣因素的影響，太陽能光伏光熱集熱系統製備的熱水通常達不到建築供熱所需的溫度要求。空氣源熱泵運行性能受室外溫度影響很大，尤其在寒冷、嚴寒地區冬季運行會存在結霜問題，從而導致熱泵性能下降甚至不能正常工作。在熱管、太陽能與熱泵相結合的現有技術中:

《化工學報》2014年第65卷第8期中介紹了張龍燦等的「新型光伏-太陽能環形熱管/熱泵複合系統」一文，系統的熱泵模式,最大瞬時性能係數(coefficientofperformance——cop)為4.30，平均cop為3.76，其蒸發器的結構形式為有玻璃蓋板，無法利用空氣能，導致該系統的啟動和運行受到光照強度的制約，在多雲、陰雨天氣或夜間均無法啟動或運行，運行時間十分有限，無法保證「全天候供熱水」。

《solarenergy》2005年第78期第375-381頁介紹了b.j.huang,j.p.lee,j.p.chyng的「heatpipeenhancedsolar-assistedheatpumpwaterheater」，該文所述系統的熱泵模式cop為2.5～3.0，能夠同時利用太陽能和空氣能，但圓柱型的蒸發器結構與平板型相比，其集熱效率不高，且只能實現光熱轉換而無法實現光電轉換，即只能提供熱水無法輸出電能。

技術實現要素：

針對上述太陽能光伏光熱集熱系統製備熱水溫度較低以及太陽能熱泵運行性能下降等問題，本發明克服了現有技術中的缺點，提供一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統。本發明是利用環路熱管布置靈活、高效傳熱和防凍等特性，結合直膨式太陽能熱泵系統供水溫度穩定和較寬的環境溫度適應性，將環路熱管與雙直膨式太陽能熱泵技術相結合，構建一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統。

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統，該系統包括冷凝器、第一閥門、太陽能光伏-環路熱管蒸發器、第二閥門、熱力膨脹閥、第三閥門和壓縮機，冷凝器的進液口分別與壓縮機的出液口和第二閥門的出液口相連，冷凝器的出液口分別與第一閥門的進液口和熱力膨脹閥的進液口相連；第一閥門的出液口與太陽能光伏-環路熱管蒸發器的進液口相連；太陽能光伏-環路熱管蒸發器的出液口分別與第二閥門的進液口和第三閥門的進液口相連；第三閥門的出液口與壓縮機的進液口相連；

該系統還包括第四閥門、第五閥門、無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器和第六閥門；熱力膨脹閥的出液口分別與第四閥門的進液口和第五閥門的進液口相連；第四閥門的出液口與太陽能光伏-環路熱管蒸發器的進液口相連；第五閥門的出液口與無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器的進液口相連，無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器的出液口與第六閥門的進液口相連，第六閥門的出液口與壓縮機的進液口相連；

所述供熱系統的運行模式包括環路熱管模式、直膨式太陽能熱泵模式和直膨式太陽能/空氣能雙熱源熱泵模式；

所述環路熱管運行模式主要包括冷凝器、第一閥門、太陽能光伏-環路熱管集熱蒸發器和第二閥門；

所述直膨式太陽能熱泵運行模式主要包括冷凝器、熱力膨脹閥、第四閥門、太陽能光伏-環路熱管集熱蒸發器、第三閥門和壓縮機；

所述直膨式太陽能/空氣能雙熱源熱泵運行模式主要包括冷凝器、熱力膨脹閥、第五閥門、無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器、第六閥門和壓縮機。

由於採用上述技術方案，本發明提供的一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統，與現有技術相比具有這樣的有益效果：

1、本發明中的雙直膨式太陽能熱泵運行模式，突破了空氣能熱泵低溫環境下運行效率低或無法運行的缺陷，克服了現有太陽能熱泵系統在光照不足時無法運行的缺點；

2、本發明將環路熱管與雙直膨式太陽能熱泵相結合，有效提高了建築熱水供應系統的運行性能，實現高效地全天候供熱水；

3、本發明整體結構簡單，可充分提高太陽能光熱利用綜合轉換效率，同時解決系統外部電力供應，為建築提供一種近零能耗供熱系統。

本發明利用環路熱管布置靈活、高效傳熱和防凍等特性，結合直膨式太陽能熱泵系統供水溫度穩定和較寬的環境溫度適應性，將環路熱管與雙直膨式太陽能熱泵技術相結合，構建一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統。本發明採用的雙熱源熱泵模式最大瞬時cop為5.90，平均cop為4.30，蒸發器結構為無玻璃蓋板的平直翅片管式，能夠同時有效利用太陽能和空氣能，24小時均可運行，保證了「全天候供熱水」；本發明採用的平板型蒸發器集熱效率明顯優於圓柱型，系統能夠實現光熱轉換和實現光電轉換。

附圖說明

圖1是本發明環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

本發明的一種環路熱管/雙直膨式太陽能熱泵供熱系統，如圖1所示，該系統包括冷凝器1、第一閥門2、太陽能光伏-環路熱管蒸發器3、第二閥門4、熱力膨脹閥5、第三閥門7、第四閥門6、壓縮機11、第五閥門8、無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器9和第六閥門10；冷凝器1的進液口分別與壓縮機11的出液口和第二閥門4的出液口相連，冷凝器1的出液口分別與第一閥門2的進液口和熱力膨脹閥5的進液口相連；第一閥門2的出液口與太陽能光伏-環路熱管蒸發器3的進液口相連；熱力膨脹閥5的出液口分別與第四閥門6的進液口和第五閥門8的進液口相連；第四閥門6的出液口與太陽能光伏-環路熱管蒸發器3的進液口相連；太陽能光伏-環路熱管蒸發器3的出液口分別與第二閥門4的進液口和第三閥門7的進液口相連；第三閥門7的出液口與壓縮機11的進液口相連；第五閥門8的出液口與無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器9的進液口相連，無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器9的出液口與第六閥門10的進液口相連，第六閥門10的出液口與壓縮機11的進液口相連；所述供熱系統的運行模式包括環路熱管模式、直膨式太陽能熱泵模式和直膨式太陽能/空氣能雙熱源熱泵模式；所述環路熱管運行模式主要包括冷凝器1、第一閥門2、太陽能光伏-環路熱管集熱蒸發器3和第二閥門4；所述直膨式太陽能熱泵運行模式主要包括冷凝器1、熱力膨脹閥5、第四閥門6、太陽能光伏-環路熱管集熱蒸發器3、第三閥門7和壓縮機11；所述直膨式太陽能/空氣能雙熱源熱泵運行模式主要包括冷凝器1、熱力膨脹閥5、第五閥門8、無玻璃蓋板的平直翅片管式平板集熱蒸發器9、第六閥門10和壓縮機11。

當太陽輻照強度較高時，打開第一閥門2和第二閥門4，關閉第四閥門6、第三閥門7、第五閥門8和第六閥門10，以環路熱管模式進行供熱；當太陽輻照強度不能滿足環路熱管啟動條件時，打開第三閥門7和第四閥門6，關閉第一閥門2、第二閥門4、第五閥門8和第六閥門10，以直膨式太陽能熱泵模式進行供熱；當太陽輻照強度繼續降低，無法以直膨式太陽能熱泵模式運行時，打開第五閥門8和第六閥門10，關閉第一閥門2、第二閥門4、第三閥門7和第四閥門6，以直膨式太陽能/空氣能雙熱源熱泵模式進行供熱。