直膨式太阳能热泵系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种直膨式太阳能热泵系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机、四通阀、冷凝器、经济器、储液罐和太阳能吸热板，四通阀的四个端口分别与蒸发器出口、气液分离器进口、压缩机出口和冷凝器进口连通，气液分离器出口与压缩机进口连通，冷凝器出口连通经济器进口，经济器出口连通储液罐进口，储液罐出口与太阳能吸热板的进口连通，太阳能吸热板的出口与蒸发器进口连通，在四通阀与冷凝器之间的管路上设有三通连接管，在三通连接管与四通阀之间的管路上连接有毛细管，毛细管连通气液分离器的进口。冷媒吸收太阳能吸热板内的热能而蒸发，同时配合蒸发器一同给冷媒热量转换，提高蒸发效率。

【技术实现步骤摘要】
直膨式太阳能热泵系统及其控制方法
本专利技术属于机械
，涉及一种直膨式太阳能热泵系统及其控制方法。
技术介绍
现有的太阳能热泵系统只是简单的将太阳能集热器和热泵系统并列集成到热水器上，两个加热系统互不干涉，热泵系统内的冷媒只是本系统内流转，而太阳能集热器的换热工质只是在该换热管道内流动。现有超低温空气源热泵在环境温度较低时，制取高温热水时，压缩机吸气比容增大，系统制热性能系数下降，经济性降低。在较低温的工况下，压缩机排气温度过高，甚至超出压缩机本身允许的工作温度范围，导致压缩机频繁起停，系统无法正常工作，严重时会烧毁压缩机。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种直膨式太阳能热泵系统及其控制方法，使冷媒吸收太阳能吸热板内的热能而蒸发，同时配合蒸发器一同给冷媒热量转换，提高蒸发效率。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种直膨式太阳能热泵系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机、四通阀、冷凝器、经济器、储液罐和太阳能吸热板，其特征在于，四通阀的四个端口分别与蒸发器出口、气液分离器进口、压缩机出口和冷凝器进口连通，气液分离器出口与压缩机进口连通，冷凝器出口连通经济器进口，经济器出口连通储液罐进口，储液罐出口与太阳能吸热板的进口连通，太阳能吸热板的出口与蒸发器进口连通，在四通阀与冷凝器之间的管路上设有三通连接管，在蒸发器进口与三通连接管之间连接有化霜循环管路，化霜循环管路上设有第三电磁阀和第二单向阀，在三通连接管与四通阀之间的管路上连接有毛细管，毛细管连通气液分离器的进口。本直膨式太阳能热泵系统是采用太阳能和空气源热泵双热源加热，具有给用户提供室内供暖和提供生活用热水的功能。冷媒在经过蒸发器吸收热能前，先经过太阳能吸热板，将太阳能吸热板内的热量吸走，使冷媒可以快速蒸发，比蒸发器效率更高。进一步的，在毛细管与气液分离器之间的管路上连接有第一电磁阀。设置毛细管的目的是，目前市场的产品在零下20℃的工况，经济器补焓还可以满足要求，但是在低于零下20℃的时候就会出现经济器补焓满足不了，所以加了毛细管在零下20℃时，打开第一电磁阀，回一部分冷媒，提高压缩机的回气温度，增加吸气量，减少压缩机高低压比差，系统更稳定，效率更高，保护压缩机，防止压缩机因工作负荷太大而报废。进一步的，在三通连接管与冷凝器之间的管路上设有第二电磁阀。进一步的，在冷凝器与经济器之间的管路上设有第四电磁阀和第二电子膨胀阀。进一步的，在储液罐与蒸发器之间设有第一电子膨胀阀和供冷媒朝蒸发器流动的第三单向阀。进一步的，在太阳能吸热板的出口设置第一单向阀，在太阳能吸热板的进口设置第三电子膨胀阀。进一步的，所述经济器的出口与压缩机进口通过管路连通。来自冷凝器的高压液态冷媒在进入经济器后分为两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷，这被稳定下来的过冷液体通过储液罐直接进蒸发器制冷。而另一部分未冷却的气态冷媒通过经济器与压缩机的连通管道，重新进入压缩机继续压缩，进入循环。通过膨胀制冷的方式来稳定液态冷媒，以提高系统容量和效率。一种直膨式太阳能热泵系统控制方法,其特征在于，具体步骤如下：(1)双热源的控制：太阳能和空气源热泵双热源提供热量，当有太阳能辐照时，冷媒在太阳能集热板和蒸发器内蒸发，当无太阳辐照时，冷媒在蒸发器内蒸发；(2)第三电子膨胀阀的控制：阀进入太阳能集热板的冷媒通过第三电子膨胀阀的开度来控制，当检测太阳能集热板的温度大于设定的温度，第三电子膨胀阀打开，当检测到温度低于设定温度，第三电子膨胀阀关闭；(3)化霜控制：当温度达到化霜的工况时，自动打开第三电磁阀，蒸发器由单独的化霜循环管路通过回到四通阀；(4)第一电磁阀的控制：当环境温度低于-20℃，系统冷媒经过蒸发器吸热蒸发后由气液分离器进入压缩机，通过压缩机压缩后高温高压的气态冷媒进入冷凝器进行放热，在四通阀进入到三通连接管之间的管路中间会分出一路回到气液分离器，然后再回到压缩机，此路通过第一电磁阀进行控制。与现有技术相比，本直膨式太阳能热泵系统及其控制方法具有以下优点：1.在阳光充足时，利用太阳能吸热板来辅助热泵系统内流动的冷媒蒸发，提高蒸发效率；2.具有化霜循环管路，可以在低温下自动化霜；3.具有毛细管，可以在低于-20℃环境下，回一部分冷媒到气液分离器，提高压缩机的回气温度，增加吸气量，减少压缩机高低压比差，系统更稳定，效率更高，保护压缩机，防止压缩机因工作负荷太大而报废。附图说明图1是本直膨式太阳能热泵系统的结构示意图。图中，1、蒸发器；2、气液分离器；3、压缩机；4、四通阀；5、冷凝器；6、经济器；7、储液罐；8、太阳能吸热板；9、三通连接管；10、化霜循环管路；11、第三电磁阀；12、第二单向阀；13、毛细管；14、第一电磁阀；15、第二电磁阀；16、第四电磁阀；17、第二电子膨胀阀；18、第一电子膨胀阀；19、第三单向阀；20、第一单向阀；21、第三电子膨胀阀。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。如图1所示，本直膨式太阳能热泵系统包括蒸发器1、气液分离器2、压缩机3、四通阀4、冷凝器5、经济器6、储液罐7和太阳能吸热板8，四通阀4的四个端口分别与蒸发器1出口、气液分离器2进口、压缩机3出口和冷凝器5进口连通，气液分离器2出口与压缩机3进口连通，冷凝器5出口连通经济器6进口，经济器6出口连通储液罐7进口，储液罐7出口与太阳能吸热板8的进口连通，太阳能吸热板8的出口与蒸发器1进口连通，在四通阀4与冷凝器5之间的管路上设有三通连接管9，在蒸发器1进口与三通连接管9之间连接有化霜循环管路10，化霜循环管路10上设有第三电磁阀11和第二单向阀12，在三通连接管9与四通阀4之间的管路上连接有毛细管13，毛细管13连通气液分离器2的进口。具体来说，在毛细管13与气液分离器2之间的管路上连接有第一电磁阀14。设置毛细管13的目的是，目前市场的产品在零下20℃的工况，经济器6补焓还可以满足要求，但是在低于零下20℃的时候就会出现经济器6补焓满足不了，所以加了毛细管13在零下20℃时，打开第一电磁阀14，回一部分冷媒，提高压缩机3的回气温度，增加吸气量，减少压缩机3高低压比差，系统更稳定，效率更高，保护压缩机3，防止压缩机3因工作负荷太大而报废。在三通连接管9与冷凝器5之间的管路上设有第二电磁阀15。在冷凝器5与经济器6之间的管路上设有第四电磁阀16和第二电子膨胀阀17。在储液罐7与蒸发器1之间设有第一电子膨胀阀18和供冷媒朝蒸发器1流动的第三单向阀19。在太阳能吸热板8的出口设置第一单向阀20，在太阳能吸热板8的进口设置第三电子膨胀阀21。所述经济器6的出口与压缩机3进口通过管路连通。来自冷凝器5的高压液态冷媒在进入经济器6后分为两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷，这被稳定下来的过冷液体通过储液罐7直接进蒸发器1制冷。而另一部分未冷却的气态冷媒通过经济器6与压缩机3的连通管道，重新进入压缩机3继续压缩，进入循环。通过膨胀制冷的方式来稳定液态冷媒，以提高系统容量和效率。本直膨式太阳能热泵系统控制方法,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直膨式太阳能热泵系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机、四通阀、冷凝器、经济器、储液罐和太阳能吸热板，其特征在于，四通阀的四个端口分别与蒸发器出口、气液分离器进口、压缩机出口和冷凝器进口连通，气液分离器出口与压缩机进口连通，冷凝器出口连通经济器进口，经济器出口连通储液罐进口，储液罐出口与太阳能吸热板的进口连通，太阳能吸热板的出口与蒸发器进口连通，在四通阀与冷凝器之间的管路上设有三通连接管，在蒸发器进口与三通连接管之间连接有化霜循环管路，化霜循环管路上设有第三电磁阀和第二单向阀，在三通连接管与四通阀之间的管路上连接有毛细管，毛细管连通气液分离器的进口。

【技术特征摘要】
1.一种直膨式太阳能热泵系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机、四通阀、冷凝器、经济器、储液罐和太阳能吸热板，其特征在于，四通阀的四个端口分别与蒸发器出口、气液分离器进口、压缩机出口和冷凝器进口连通，气液分离器出口与压缩机进口连通，冷凝器出口连通经济器进口，经济器出口连通储液罐进口，储液罐出口与太阳能吸热板的进口连通，太阳能吸热板的出口与蒸发器进口连通，在四通阀与冷凝器之间的管路上设有三通连接管，在蒸发器进口与三通连接管之间连接有化霜循环管路，化霜循环管路上设有第三电磁阀和第二单向阀，在三通连接管与四通阀之间的管路上连接有毛细管，毛细管连通气液分离器的进口。2.根据权利要求1所述的直膨式太阳能热泵系统，其特征在于，在毛细管与气液分离器之间的管路上连接有第一电磁阀。3.根据权利要求2所述的直膨式太阳能热泵系统，其特征在于，在三通连接管与冷凝器之间的管路上设有第二电磁阀。4.根据权利要求3所述的直膨式太阳能热泵系统，其特征在于，在冷凝器与经济器之间的管路上设有第四电磁阀和第二电子膨胀阀。5.根据权利要求4所述的直膨式太阳能热泵系统，其特征在于，在储液罐与蒸发器之间设有第一电子膨胀阀和供冷媒朝蒸发器流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立远，石雄雁，李自强，
申请(专利权)人：浙江智恩电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33