本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

熱泵技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)，其可以將熱量從低位熱源輸送至高位熱源。熱泵技術(shù)廣泛應(yīng)用于采暖、制冷和制熱水等領(lǐng)域。同時，熱泵系統(tǒng)可以利用不同能源作為熱源，其中空氣源熱泵系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的熱泵形式。但是普通空氣源熱泵的性能受環(huán)境溫度影響顯著，運(yùn)行效率隨著環(huán)境溫度降低而顯著下降。

太陽能熱泵系統(tǒng)是指利用太陽能作為熱源的熱泵系統(tǒng)。由于利用太陽輻照作為熱源可以有效提高系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度，因此太陽能熱泵可以克服普通空氣源熱泵系統(tǒng)在低環(huán)境溫度條件下運(yùn)行效果差的問題。根據(jù)蒸發(fā)器與太陽能的結(jié)合方式，太陽能熱泵系統(tǒng)可以分為間接膨脹式太陽能熱泵系統(tǒng)和直接膨脹式太陽能熱泵系統(tǒng)。但是直接膨脹式太陽能熱泵系統(tǒng)性能受輻照條件影響較大，在低輻照和無輻照條件下運(yùn)行效率低。

有鑒于此，確有必要提供一種空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)，其能夠解決傳統(tǒng)太陽能直接膨脹式熱泵系統(tǒng)在低輻照下運(yùn)行效率低，傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)的性能受環(huán)境溫度影響大的問題，提高了系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)，其能夠解決傳統(tǒng)太陽能直接膨脹式熱泵系統(tǒng)在低輻照下運(yùn)行效率低，傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)的性能受環(huán)境溫度影響大的問題，提高了系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)，包括冷凝水箱、毛細(xì)管、PV/T蒸發(fā)器、空氣源蒸發(fā)器、儲液罐、壓縮機(jī)、逆變器和蓄電池，所述毛細(xì)管、所述空氣源蒸發(fā)器、所述儲液罐、所述壓縮機(jī)和所述冷凝水箱依次相連構(gòu)成閉合回路，所述PV/T蒸發(fā)器的入口與所述毛細(xì)管出口連接，所述PV/T蒸發(fā)器的出口與所述儲液罐的入口連接，所述PV/T蒸發(fā)器還通過所述逆變器與所述蓄電池連接。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述毛細(xì)管與所述空氣源蒸發(fā)器之間還設(shè)置有第一電動調(diào)節(jié)閥。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述毛細(xì)管與所述PV/T蒸發(fā)器之間還設(shè)置有第二電動調(diào)節(jié)閥。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，自上而下，所述PV/T蒸發(fā)器包括依次設(shè)置的玻璃蓋板、空氣層、光伏模塊、基板、銅管和保溫層。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述空氣源蒸發(fā)器為翅片式蒸發(fā)器。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述冷凝水箱包括水箱本體和設(shè)置于所述水箱本體內(nèi)的銅制盤管。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述儲液罐內(nèi)充有氣相制冷劑。

作為本發(fā)明空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述氣相制冷劑為甲烷、乙烷、氨和二氧化碳中的至少一種。

所述基板的材質(zhì)為不銹鋼、聚碳酸酯或木材，所述保溫層的材質(zhì)為酚醛泡沫、玻璃棉、巖棉和聚氨酯泡沫中的至少一種。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

第一，本發(fā)明通過綜合利用太陽能和空氣源，解決了傳統(tǒng)太陽能直接膨脹式熱泵系統(tǒng)在低輻照下運(yùn)行效率低，傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)的性能受環(huán)境溫度影響大的問題，提高了系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。同時通過采用雙蒸發(fā)器(PV/T蒸發(fā)器、空氣源蒸發(fā)器)共用壓縮機(jī)、毛細(xì)管、儲液罐和冷凝水箱的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)更加緊湊，可以達(dá)到節(jié)約空間的目的。

第二，本發(fā)明利用電動調(diào)節(jié)閥(第一電動調(diào)節(jié)閥和第二電動調(diào)節(jié)閥)根據(jù)運(yùn)行工況和環(huán)境條件自動分配空氣源蒸發(fā)器和PV/T蒸發(fā)器兩支路中制冷劑的流量，實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)性能在不同工況下的最優(yōu)化。

第三，本發(fā)明使用PV/T蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)太陽能光伏光熱的綜合利用，PV/T蒸發(fā)器吸收的太陽輻照一部分轉(zhuǎn)化為熱能作為熱泵系統(tǒng)的熱源，另外一部分轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中。

綜上所述，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)太陽能直接膨脹式熱泵系統(tǒng)在低輻照下運(yùn)行效率低，傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)性能受環(huán)境溫度影響大的問題，利用二者在結(jié)構(gòu)上的一致性，綜合利用太陽能和空氣源，可以實(shí)現(xiàn)在不同工況下熱泵系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行和性能最優(yōu)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中PV/T蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但是，本發(fā)明的具體實(shí)施方式并不限于此。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的一種空氣源-太陽能雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)，包括冷凝水箱1、毛細(xì)管2、PV/T蒸發(fā)器5、空氣源蒸發(fā)器6、儲液罐7、壓縮機(jī)8、逆變器9和蓄電池10，毛細(xì)管2、空氣源蒸發(fā)器6、儲液罐7、壓縮機(jī)8和冷凝水箱1依次相連構(gòu)成閉合回路，PV/T蒸發(fā)器5的入口與毛細(xì)管2出口連接，PV/T蒸發(fā)器5的出口與儲液罐7的入口連接，PV/T蒸發(fā)器5還通過逆變器9與蓄電池10連接。

毛細(xì)管2與空氣源蒸發(fā)器6之間還設(shè)置有第一電動調(diào)節(jié)閥4。

毛細(xì)管2與PV/T蒸發(fā)器5之間還設(shè)置有第二電動調(diào)節(jié)閥3。

第一電動調(diào)節(jié)閥3和第二電動調(diào)節(jié)閥4可以自動調(diào)節(jié)壓力，它們可以通過調(diào)節(jié)開度，自動分配制冷劑在空氣源蒸發(fā)器6和PV/T蒸發(fā)器5支路中的流量。

本實(shí)施例中，第一電動調(diào)節(jié)閥4與空氣源蒸發(fā)器6進(jìn)口相連構(gòu)成支路一，第二電動調(diào)節(jié)閥3與PV/T蒸發(fā)器5進(jìn)口相連構(gòu)成支路二，支路一與支路二并聯(lián)。兩支路會合后依次與儲液罐7、壓縮機(jī)8、冷凝水箱1和毛細(xì)管2相連，構(gòu)成閉合回路。

自上而下，PV/T蒸發(fā)器5包括依次設(shè)置的玻璃蓋板11、空氣層、光伏模塊12、基板13、銅管14和保溫層15。PV/T蒸發(fā)器5吸收太陽輻照，其中一部分轉(zhuǎn)化為熱能作為熱泵系統(tǒng)的熱源，另一部分轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)逆變器9逆變儲存在蓄電池10中。

空氣源蒸發(fā)器6為翅片式蒸發(fā)器。儲液罐7為可承壓的密封結(jié)構(gòu)儲液罐。

冷凝水箱1包括水箱本體16和設(shè)置于水箱本體16內(nèi)的銅制盤管17。銅制盤管17沉浸在冷凝水中，通過自然對流的方式加熱冷凝水。

儲液罐7內(nèi)充有氣相制冷劑。

氣相制冷劑為甲烷、乙烷、氨和二氧化碳中的至少一種。

基板13的材質(zhì)為不銹鋼、聚碳酸酯或木材，保溫層15的材質(zhì)為酚醛泡沫、玻璃棉、巖棉和聚氨酯泡沫中的至少一種。

本發(fā)明的工作原理為：

(1)在低輻照或無輻照工況下，制冷劑經(jīng)毛細(xì)管2節(jié)流后分為兩路，分別進(jìn)入空氣源蒸發(fā)器6支路(支路一)和PV/T蒸發(fā)器5支路(支路二)。第一電動調(diào)節(jié)閥4開度自動調(diào)大，第二電動調(diào)節(jié)閥5開度自動調(diào)小。一部分制冷劑流經(jīng)第一電動調(diào)節(jié)閥4后進(jìn)入空氣源蒸發(fā)器6，吸收環(huán)境中的熱量蒸發(fā)。另一部分制冷劑流經(jīng)第二電動調(diào)節(jié)閥3后進(jìn)入PV/T蒸發(fā)器5，PV/T蒸發(fā)器5吸收太陽輻照，一部分轉(zhuǎn)換成熱能，被制冷劑吸收，另一部分轉(zhuǎn)化為電能。兩支路中的制冷劑經(jīng)過混合后進(jìn)入儲液罐7，儲液罐7排出的氣相制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)8，壓縮機(jī)8將低溫低壓氣相制冷劑壓縮成為高溫高壓過熱制冷劑，經(jīng)過壓縮的制冷劑在冷凝水箱1中通過銅制盤管17將熱量釋放到冷卻水中，最后經(jīng)過冷凝的制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管2進(jìn)行節(jié)流，以上是一個完整的熱泵循環(huán)。

(2)在太陽輻照充足的工況下，制冷劑經(jīng)毛細(xì)管2節(jié)流后分為兩路，分別進(jìn)入空氣源蒸發(fā)器6支路和PV/T蒸發(fā)器5支路。第一電動調(diào)節(jié)閥4開度自動調(diào)小，第二電動調(diào)節(jié)閥3開度自動調(diào)大。一部分制冷劑流經(jīng)第一電動調(diào)節(jié)閥4后進(jìn)入空氣源蒸發(fā)6器，吸收環(huán)境中的熱量蒸發(fā)。另一部分制冷劑進(jìn)入PV/T蒸發(fā)器5，PV/T蒸發(fā)器5吸收太陽輻照，一部分轉(zhuǎn)換成熱能，被制冷劑吸收，另一部分轉(zhuǎn)化為電能。兩支路中的制冷劑經(jīng)過混合后進(jìn)入儲液罐7，儲液罐7排出的氣相制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)8，壓縮機(jī)8將低溫低壓氣相制冷劑壓縮成為高溫高壓過熱制冷劑，經(jīng)過壓縮的制冷劑在冷凝水箱1中通過銅制盤管17將熱量釋放到冷卻水中，最后經(jīng)過冷凝的制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管2進(jìn)行節(jié)流，以上是一個完整的熱泵循環(huán)。

隨著冷凝水箱1水溫升高，空氣源蒸發(fā)器6換熱能力減弱，第一電動調(diào)節(jié)閥4開度自動調(diào)小，進(jìn)入空氣源蒸發(fā)器6的制冷劑流量減小，第二電動調(diào)節(jié)閥3開度自動調(diào)大，進(jìn)入PV/T蒸發(fā)器5的制冷劑流量增大。

總之，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

第一，本發(fā)明通過綜合利用太陽能和空氣源，解決了傳統(tǒng)太陽能直接膨脹式熱泵系統(tǒng)在低輻照下運(yùn)行效率低，傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)的性能受環(huán)境溫度影響大的問題，提高了系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。同時通過采用雙蒸發(fā)器(PV/T蒸發(fā)器5、空氣源蒸發(fā)器6)共用壓縮機(jī)8、毛細(xì)管2、儲液罐7和冷凝水箱1的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)更加緊湊，可以達(dá)到節(jié)約空間的目的。

第二，本發(fā)明利用電動調(diào)節(jié)閥(第一電動調(diào)節(jié)閥4和第二電動調(diào)節(jié)閥3)根據(jù)運(yùn)行工況和環(huán)境條件自動分配空氣源蒸發(fā)器6和PV/T蒸發(fā)器5兩支路中制冷劑的流量，實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)性能在不同工況下的最優(yōu)化。

第三，本發(fā)明使用PV/T蒸發(fā)器5實(shí)現(xiàn)太陽能光伏光熱的綜合利用，PV/T蒸發(fā)器5吸收的太陽輻照一部分轉(zhuǎn)化為熱能作為熱泵系統(tǒng)的熱源，另外一部分轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池10中。

綜上，本發(fā)明通過綜合利用太陽能和空氣源，可以實(shí)現(xiàn)在不同工況下熱泵系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。