一种太阳能冰源热泵供热系统技术方案

本发明专利技术涉及热泵供热技术领域，公开了一种太阳能冰源热泵供热系统，包括供热单元、制冰单元和融冰单元；供热单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：压缩机、冷凝器、膨胀阀、过冷却器的第一流道；制冰单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：蓄冰槽、第一水泵、过冷却器的第二流道，以及用于解除过冷的超声波发生器；融冰单元包括太阳能集热器和第二水泵；通过这三个单元实现了将太阳能转换为室内空气内能的目的。本发明专利技术提供的太阳能冰源热泵供热系统，通过采用制冷剂与冷水直接换热的方式制造过冷水，换热效率高，设备初投资少，供热效率高，成本低，且环保无污染。供热过程中，不易受外界环境温度影响。

Solar ice source heat pump heating system

The present invention relates to the technical field of a solar heat pump heating, ice source heat pump heating system is disclosed that includes heating unit, ice making unit and ice melting unit; the heating unit comprises a connected sequentially to form a closed loop: compressor, condenser, expansion valve, a first flow cooler unit includes a connecting tube through the ice; in order to form a closed loop: ice storage tank, a first pump, second channel cooler, and lifted the cold for ultrasonic generator; ice melting unit comprises a solar heat collector and second water pumps; through the three units will realize the purpose of solar energy conversion for indoor air energy. Ice solar source heat pump heating system provided by the invention, the refrigerant and heat the cold water directly producing supercooled water, high heat transfer efficiency and equipment at the beginning of less investment, high thermal efficiency, low cost and no environmental pollution. In the process of heating, it is not easy to be influenced by the environment temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能冰源热泵供热系统
本专利技术涉及热泵供热
，特别是涉及一种太阳能冰源热泵供热系统。
技术介绍
北方地区冬季非常寒冷，需要供暖装置提升室内温度，传统的供暖设备大都采用燃煤供暖，这样不仅会对矿物资源造成很大的浪费，而且会造成空气污染，因此，环保节能的热泵供热技术应运而生。“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能，经过电能做功，提供可被人们所用的高位热能的装置。现有技术中家用的热泵供暖设备通常为空气源热泵和地源热泵。空气源热泵以无处不在的空气中的能量作为主要动力，通过少量电能驱动压缩机运转，实现能量的转移，无需复杂的配置、昂贵的取水、回灌或者土壤换热系统和专用机房，能够逐步减少传统采暖给大气环境带来的大量污染物排放，保证采暖功效的同时实现节能环保的目的有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。地下土壤中蕴含着丰富的温度资源，夏季地下土壤的温度低于地上空间的温度，冬季地下土壤的温度高于地上空间的温度。地温热泵供暖技术就是利用这种季节性温度差，通过专门装置在冬季将地下土壤的高温资源转提取上来，并通过地上室内采暖末端，为室内供暖。地源热泵供暖不仅采暖范围大，而且节能、环保、可再生、寿命长。但是空气源热泵和地源热泵均存在一些缺陷，空气源热泵在冬季室外温度低的情况下，供热效率会大幅度降低。地源热泵供暖需要设置大量的基础设施，且在温度低的时候换热效率低，受室外温度影响较大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种太阳能冰源热泵供热系统，以解决现有技术中热泵供热效率降低的缺陷。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种太阳能冰源热泵供热系统，包括供热单元、制冰单元和融冰单元；所述供热单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：压缩机、冷凝器、膨胀阀、过冷却器的第一流道，所述供热单元的管路中通有制冷剂；所述制冰单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：蓄冰槽、第一水泵、过冷却器的第二流道；所述制冰单元的管路内通有冷水；用于解除过冷的超声波发生器设置在所述蓄冰槽内，或设置在第二流道的出口与所述蓄冰槽的入口之间；所述融冰单元包括太阳能集热器和第二水泵；所述第二水泵将所述蓄冰槽中的水泵至所述太阳能集热器加热，加热后的水通过集热器回水管返回至所述蓄冰槽；所述过冷却器的第一流道和第二流道进行热交换，产生过冷水。其中，所述第一水泵与所述第二流道的入口之间设有冰晶过滤器。其中，所述制冰单元中设有用于调节水的流量的流量调节阀。其中，所述第二流道的出水管路延伸至所述蓄冰槽内以形成出冰管路，所述出冰管路的末端向上折弯。其中，在所述蓄冰槽内，所述出冰管路的末端分为多条支路。其中，在所述蓄冰槽内，所述集热器回水管的末端分为多条支路。(三)有益效果本专利技术提供的太阳能冰源热泵供热系统，通过采用制冷剂与冷水直接换热的方式制造过冷水，换热效率高，设备初投资少。通过将过冷水制冰与太阳能化冰的过程相结合，将太阳能高效率地转换为室内空气的热能，提升室内温度，可以应用在北方冬季集中供暖设备中，供热效率高，成本低，且利用的是清洁能源，环保无污染。供热过程中，不易受外界环境温度影响，只要有太阳即可实现化冰过程，大大提高了供热系统的供热效率。附图说明图1为本专利技术实施例中太阳能冰源热泵供热系统示意图；图2为图1中的蓄冰槽结构示意图；图中，1、压缩机1；2、冷凝器；3、膨胀阀；4、过冷却器；5、流量调节阀；6、电磁流量计；7、冰晶过滤器；8、第一水泵；9、蓄冰槽；10、超声波发生器；11、第二水泵；12、太阳能集热器；13、电磁阀；14、出冰管路；15、集热器回水管；16、回水汇流排；17、出冰汇流排；18、冰水混合液18。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1为本专利技术实施例中太阳能冰源热泵供热系统示意图；图2为图1中的蓄冰槽结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种太阳能冰源热泵供热系统，包括供热单元、制冰单元和融冰单元。供热单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、过冷却器4的第一流道，供热单元的管路中通有制冷剂。供热单元是利用制冷剂汽化时吸热、冷凝时放热的效应来实现制冷的。当制冷剂处在密闭容器中时，此容器中除了制冷剂及制冷剂本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体。制冷剂和制冷剂蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的气体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。达到平衡时制冷剂不再汽化，此时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体制冷剂必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。液体制冷剂汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却的对象，使被冷却对象温度降低。为了使这一过程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，当蒸汽凝结成液态后再回到容器中去，如此循环即可不断吸取被冷却物质的热量，形成制冷循环。本实施例中的压缩机1将输入的制冷剂压缩后，形成高温高压的过热蒸汽。压缩机1与冷凝器2之间通过铜管连接，过热蒸汽沿铜管形成的管路输送至冷凝器2。冷凝器属于换热器的一种，能将内部管子中的高温物质的热量以很快的方式传到管子附近的空气中。冷凝器2放置在室内，冷凝器2中设置有风机，在风机的作用下，室内空气不断流通，不断与管子中的制冷剂进行热交换，冷凝器2工作过程是个放热的过程，工作过程会提升室内的温度，实现室内制热的效果。高温高压的蒸汽通过冷凝器2后，热量传递给环境中的空气，温度降低，形成中温高压的液态制冷剂，输出至膨胀阀3。中温高压的液态制冷剂通过膨胀阀3的节流变为低温低压的汽液混合态的制冷剂，输出至过冷却器4的第一流道，在第一流道内的汽液混合态制冷剂与第二流道内的冷水进行换热后，变为低温低压的气态制冷剂，再被压缩机1吸入后压缩，变为高温高压的蒸汽，完成一个循环。整个循环过程中，制冷剂不与外界的空气接触。制冰单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：蓄冰槽9、第一水泵8、过冷却器4的第二流道。制冰单元的管路内通有冷水；用于解除过冷的超声波发生器10设置在蓄冰槽9内，或设置在第二流道的出口与蓄冰槽9的入口之间。制冰单元的原理是通过制造过冷水，再通过解过冷操作，使得过冷水产生晶核，进而凝结为冰晶，生成冰浆，即流态冰。过冷水是在0℃以下仍然保持液态的冷水，因为水中缺少凝结核，液态水即使处于0℃以下，依然没办法凝结形成冰。过冷水是不稳定的，只要水体中产生少许该物质的晶核，便能诱发过冷水结晶，并使其温度回升到凝固点，即过冷水通常处在亚稳态，在微小扰动下就会很快转变为稳定状态。本专利技术中的制冰单元即利用解除过冷水的亚稳态制冰。蓄冰槽9中储存的是冰水混合物，既有由过冷水制得的冰晶，也有未结冰的0℃水。第一水泵8将蓄冰槽9中的水泵出后，通过管路输送至过冷却器4的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能冰源热泵供热系统，其特征在于，包括供热单元、制冰单元和融冰单元；所述供热单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：压缩机、冷凝器、膨胀阀、过冷却器的第一流道，所述供热单元的管路中通有制冷剂；所述制冰单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：蓄冰槽、第一水泵、过冷却器的第二流道；所述制冰单元的管路内通有冷水；用于解除过冷的超声波发生器设置在所述蓄冰槽内，或设置在第二流道的出口与所述蓄冰槽的入口之间；所述融冰单元包括太阳能集热器和第二水泵；所述第二水泵将所述蓄冰槽中的水泵至所述太阳能集热器加热，加热后的水通过集热器回水管返回至所述蓄冰槽；所述过冷却器的第一流道和第二流道进行热交换，产生过冷水。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能冰源热泵供热系统，其特征在于，包括供热单元、制冰单元和融冰单元；所述供热单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：压缩机、冷凝器、膨胀阀、过冷却器的第一流道，所述供热单元的管路中通有制冷剂；所述制冰单元包括通过管路顺次连接以形成闭合回路的：蓄冰槽、第一水泵、过冷却器的第二流道；所述制冰单元的管路内通有冷水；用于解除过冷的超声波发生器设置在所述蓄冰槽内，或设置在第二流道的出口与所述蓄冰槽的入口之间；所述融冰单元包括太阳能集热器和第二水泵；所述第二水泵将所述蓄冰槽中的水泵至所述太阳能集热器加热，加热后的水通过集热器回水管返回至所述蓄冰槽；所述过冷却器的第一流道和第二流道进行热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冲，杨鲁伟，张振涛，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11