太阳能热风辅助的空气源热泵系统技术方案

一种太阳能热风辅助的空气源热泵系统，包括循环风管和储热水箱；循环风管中连接有混风罩、空气集热器、循环泵和回风罩，混风罩与回风罩相对布置，两者之间设置有风冷蒸发器，混风罩一端与循环风管连接，一端与风冷蒸发器，混风罩内设置有控制阀；储热水箱中设置有两组热泵冷凝器，两组热泵冷凝器分别与风冷蒸发器和循环风管连接，风冷蒸发器与一组热泵冷凝器的连接管路上设置有热泵压缩机，另一组热泵冷凝器通过中间换热器与循环风管连接，连接管路上设置有循环风机。该系统处于高效运行状态，避免或减少结霜，整个系统的COP可达到3‑4以上；采用空气集热循环，运行稳定可靠；降低了太阳能集热与热泵系统的有机结合。

【技术实现步骤摘要】
太阳能热风辅助的空气源热泵系统
本技术涉及一种空气源热泵系统，属于空气源热泵

技术介绍
空气源热泵与太阳能和地源热泵是三大免费能源。空气源热泵吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过贮水箱外表面的冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了贮水箱中的水，冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。空气源热泵系统通过空气蓄热获取低温热源，再经集热整合后成为高热源，具有集热效率高、适用范围广、运行成本低、环保清洁、性能稳定、安全性能好、使用寿命长、维护费用低等优点，可以用于家用采暖、生活热水、空调等多个领域。但是由于空气能是分散能源，导致空气源热泵制热速度慢，热效率较低。另外，空气源热泵的应用受到环境温度的约束，随着室外温度的降低，空气源热泵的制热量、COP(性能系数，制冷量(或制热量)与消耗的能量(可以是电、热或燃料)的比率)、热负荷等降低，其效率也显著下降，容易出现管路冻伤、脏堵、腐蚀等问题，在寒冷季节及地区应用受到限制。因此，目前出现了太阳能辅助空气源热泵系统，以解决空气源热泵在寒冷地区的运行问题。如中国专利文献CN102645055A公开的《自适应匹配的太阳能辅助空气源热泵装置》，该装置包括制冷剂循环回路子系统、太阳能热水循环回路子系统和用户热水回路子系统。CN102798181A公开的《一种间接式太阳能辅助空气源热泵辐射供暖系统》，包括太阳能集热装置、热泵装置、氟水板式换热器、辐射换热毛细管网、空调器及循环水泵。CN101581516公开了一种《可实现多模式运行的太阳能辅助空气源热泵装置》，该系统包括制冷剂循环回路、太阳能热源回路、太阳能冷热水回路。CN103196176A公开了一种《太阳能辅助空气源热泵多户型供热水系统》，太阳能集热器阵列的出水口分别通过三通阀接保温水箱和蓄热池，蓄热池出水口接联箱，联箱一路出水口接太阳能集热器阵列进水口，联箱另一路出水口接保温水箱进水口；空气源热泵与保温水箱连接。上述太阳能辅助空气源热泵系统具有太阳能热水和空气源热泵两套系统，虽然做到了将太阳能与空气源热泵结合，能解决空气源热泵在室外蒸发器结霜严重的情况下不能正常运行的问题，但是结构复杂，两者之间复合的难度较大，系统的COP(制热系数)仍有待提高(目前空气源热泵系统COP仅为1-3)。
技术实现思路
本技术针对现有空气源热泵技术存在的不足，提供一种易于太阳能集热与热泵系统复合、避免或减少结霜、COP高的太阳能热风辅助的空气源热泵系统。本技术的太阳能热风辅助的空气源热泵系统，采用下述技术方案：该系统，包括循环风管和储热水箱；循环风管中连接有混风罩、空气集热器、循环泵和回风罩，混风罩与回风罩相对布置，两者之间设置有风冷蒸发器，混风罩一端与循环风管连接，一端与风冷蒸发器，混风罩内设置有控制阀；储热水箱中设置有两组热泵冷凝器，两组热泵冷凝器分别与风冷蒸发器和循环风管连接，风冷蒸发器与一组热泵冷凝器的连接管路上设置有热泵压缩机，另一组热泵冷凝器通过中间换热器与循环风管连接，连接管路上设置有循环风机。所述风冷蒸发器与热泵冷凝器的连接管路上设置有节流阀。所述中间换热器与循环风管处于混风罩和空气集热器之间的部分连接。空气集热器为太阳能空气集热器。上述系统采用空气集热器为空气源热泵提供热量，设置的中间换热器，既可用以向水箱存储空气集热器提供的热量，也可以从水箱取热用于加热空气为空气源热泵提供热量；混风罩具有直通和角通两种工作状态，可以根据需要使循环空气流经或不流经热泵风冷蒸发器，同时可以调整外界环境进风量。本技术具有以下特点：1.风冷蒸发器进风温度可处于较高温度水平，保持热泵系统处于高效运行状态，避免或减少结霜，整个系统的COP可达到3-4以上；2.采用空气集热循环，可有效防止管路冻伤、脏堵、腐蚀等相关问题，运行稳定可靠；3.实现了太阳能集热与热泵系统的有机结合，降低了两者之间复合的技术难度。附图说明图1是本技术太阳能热风辅助的空气源热泵系统的结构原理示意图。图中：1.回风罩；2.风冷蒸发器；3.混风罩；4.中间换热器；5.空气集热器；6.循环泵；7.循环风机；8、储热水箱；9.热泵冷凝器；10.热泵压缩机；11.节流阀；12.循环风管。具体实施方式如图1所示，本技术的太阳能热风辅助的空气源热泵系统包括循环风管12和空气源热泵，循环风管12中连接有混风罩3、空气集热器5、循环泵6和回风罩1，混风罩3与回风罩1相对布置，两者之间设置有风冷蒸发器2，混风罩3一端循环风管12连接，一端与风冷蒸发器2。空气源热泵包括储热水箱8，储热水箱8中设置有两组热泵冷凝器9，两组热泵冷凝器分别与风冷蒸发器2和循环风管12连接，风冷蒸发器2与一组热泵冷凝器的连接管路上设置有热泵压缩机10和节流阀11，另一组热泵冷凝器通过中间换热器4与循环风管12连接，连接管路上设置有循环风机7。中间换热器4设置在混风罩3和空气集热器5之间的那段循环风管上。空气集热器5为太阳能空气集热器。风冷蒸发器2通过混风罩3与循环风管12连接，既可以吸收部分空气热量，又可以吸收部分来自于空气集热器5集热循环的热量，空气集热器5循环引入的热量可有效避免结霜问题。混风罩3内设置有控制阀，使混风罩3具有直通和角通两种工作状态，直通时循环空气流经风冷蒸发器2后通过回风罩1回收，继续参与循环，角通时循环空气不流经风冷蒸发器2与回风罩1，循环空气直接回风，在循环风管12内继续循环。中间换热器4可以正向运行，将部分空气集热器5获得的热量输送并存储于换热水箱8。中间换热器4也可以反向运行，从水箱提取热量用于加热循环空气，为风冷蒸发器2提供部分热量防止结霜。上述系统采用空气集热器5为空气源热泵提供热量，设置的中间换热器4既可用以向储热水箱8存储空气集热器5提供的热量，也可以从储热水箱8取热用于加热空气为空气源热泵提供热量；混风罩3具有直通和角通两种工作状态，可以根据需要使循环空气流经或不流经风冷蒸发器2，同时可以调整外界环境进风量。具有以下几种工作模式。1.空气集热循环独立工作该模式只有空气集热器5运行，空气源热泵不运行，空气集热循环运行获得的热量，通过中间换热器4、循环泵6和换热水箱8将获得的空气热量存储至储热水箱8。2.空气集热循环与空气源热泵联合工作该模式空气集热器5和空气源热泵联合运行，中间换热器4可正向运行、不运行或反向运行：中间换热器4正向运行时，空气集热循环获得的热量一部分用于向空气源热泵提供热量，另一部分热量通过中间换热器4直接输送并存储于储热水箱8。中间换热器4停止运行时，空气集热循环获得的热量全部用于向空气源热泵提供热量。中间换热器反向运行时，空气集热循环获得的热量全部用于向空气源热泵提供热量，不足的热量通过中间换热器4取之于储热水箱8。空气集热循环与空气源热泵联合工作可维持风冷蒸发器2进风温度处于较高温度水平，保持空气源热泵处于高效运行状态，避免或减少结霜。3.空气源热泵独立工作空气源热泵独立运行，通过风冷蒸发器2经混风罩3获取空气热量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热风辅助的空气源热泵系统，包括循环风管和储热水箱；其特征是：循环风管中连接有混风罩、空气集热器、循环泵和回风罩，混风罩与回风罩相对布置，两者之间设置有风冷蒸发器，混风罩一端与循环风管连接，一端与风冷蒸发器，混风罩内设置有控制阀；储热水箱中设置有两组热泵冷凝器，两组热泵冷凝器分别与风冷蒸发器和循环风管连接，风冷蒸发器与一组热泵冷凝器的连接管路上设置有热泵压缩机，另一组热泵冷凝器通过中间换热器与循环风管连接，连接管路上设置有循环风机。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热风辅助的空气源热泵系统，包括循环风管和储热水箱；其特征是：循环风管中连接有混风罩、空气集热器、循环泵和回风罩，混风罩与回风罩相对布置，两者之间设置有风冷蒸发器，混风罩一端与循环风管连接，一端与风冷蒸发器，混风罩内设置有控制阀；储热水箱中设置有两组热泵冷凝器，两组热泵冷凝器分别与风冷蒸发器和循环风管连接，风冷蒸发器与一组热泵冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华凯，成琳琳，张海洋，李郁武，
申请(专利权)人：山东省产品质量检验研究院，
类型：新型
国别省市：山东,37