太阳能联合超低温热泵采暖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能联合低温热泵采暖系统，系统包括有太阳能集热系统、低压级热泵系统和高压级热泵系统，其特点是空气换热器（4）作为低压级热泵系统的蒸发器，吸收太阳能集热系统提供的热量和环境中的热量，中间换热器（10）和壳管换热器（14）串联，作为低压级热泵系统的高温端输出热量；高压级热泵系统通过中间换热器（10）和低压级热泵系统串联；中间换热器（10）作为高压级热泵系统的冷端吸收高压级热泵系统放出的热量，壳管换热器（14）与壳管换热器（15）通过水循环回路串联作为整个系统对外热量输出。系统优先利用太阳能、低谷电次之，空气源热泵作为最后保障，通过多能互补集中满足建筑供暖、供冷、生活热水等需求。

Solar energy combined ultra low temperature heat pump heating system

【技术实现步骤摘要】
太阳能联合超低温热泵采暖系统
本专利技术涉及清洁能源采暖技术及蓄能领域，具体涉及一种适用于高原高寒地区的太阳能联合超低温热泵采暖系统。
技术介绍
能源是人类生产和生活必不可少的物质资源，对于社会的发展和人们的生存有着至关重要的作用。现阶段，我国的能源结构还以消耗煤炭、石油等化石能源为主，我国的经济建设快速发展还需能源作为保障，产业结构高能耗的特点还在加剧，同时导致了严重的环境污染问题，CO2等温室气体的排放量还在日渐提升，但我国经济和社会的发展不能因为环境原因而停滞不前，越来越多的国家将能源结构趋向于发展可再生能源。太阳能指太阳光的辐射能量，太阳光每秒辐射到地球大气层的能量高达173000TW，相当于500tce左右的能量。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国面积2/3以上的地区年日照小时数大于2000h，每年陆地接收的太阳辐射热量相当于燃烧2.4万亿吨标准煤释放的热量，具有太阳能利用的良好条件。太阳能采暖技术是以太阳能作为采暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能转换为热能，供给建筑物冬季采暖及全年生活热水，但由于太阳能不连续、辐照量不稳定的缺点严重限制了太阳能采暖技术的应用，因此需要把太阳能和其它能源结合，形成一种稳定高效的采暖技术。本专利技术提供一种太阳联合超低温热泵采暖系统，主要利用相变蓄能技术，把太阳能和热泵结合起来，集中满足建筑供暖、供冷、生活热水等需求。本系统创造性的将“空气式PCM太阳能与双核高效热泵”完美融合，利用太阳能与热泵能量直连互通技术，得到太阳能助力热泵、热泵梯级利用太阳能的双驱高效供暖效果。本系统优先利用太阳能、低谷电次之，空气源热泵技术作为最后基础保障，在高原高寒地区仍可稳定、高效运行，零下-35℃至零上55℃大范围内无衰减强劲制热，实现了节能减排的目的，采暖成本大大降低。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种适用于高原高寒地区低温工况下的新型太阳能热泵采暖技术。太阳能联合超低温热泵采暖系统包括有空气式太阳能集热器（1）、主风机（3）、辅助风机（2）、空气换热器（4）、低压压缩机（6）、高压压缩机（11）、气液分离器（5）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）（12）、干燥过滤器（9）（13）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）（15）等；所述的太阳能集热器（1）的进风口与辅助风机（2）相连，空气换热器（4）的进风口与太阳能集热器（1）的出风口相连，主风机（3）位于空气换热器（4）的上部，以此构成开式风循环系统；所述空气换热器（4）、气液分离器（5）、低压压缩机（6）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）、干燥过滤器（9）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）相连接构成低压级热泵系统，中间换热器（10）和壳管换热器（14）串联，作为低压级热泵系统的高温端输出热量，空气换热器（4）作为低压级热泵系统的冷端吸收集热器（1）的太阳能和环境中的热量；所述的高压压缩机（11）、热力膨胀阀（12）、干燥过滤器（13）、壳管换热器（15）、中间换热器（10）相连接构成高压级热泵系统，高压级热泵系统通过中间换热器（10）和低压级热泵系统串联，中间换热器（10）作为高压级热泵系统的冷端吸收高压级热泵系统放出的热量，壳管换热器（14）与壳管换热器（15）通过水循环回路串联作为整个系统对外热量输出，以满足用户采暖需求。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，所述的空气式太阳能集热器包括底部带有螺旋结构的双通直流真空管以及设置在所述真空管内的相变蓄能芯。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，所述的开式风循环系统包括辅助风机和主风机，辅助风机安装在机组外部用于驱动环境中的空气在集热器中吸收太阳能，主风机位于空气换热器上方，牵引空气加快与换热器热量交换。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，包括低压级热泵系统和高压级热泵系统，高压级热泵系统和低压级热泵系统通过中间换热器串联。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，所述的低压级热泵系统包括空气换热器、气液分离器、低压压缩机、四通换向阀、热力膨胀阀、干燥过滤器、中间换热器和壳管换热器；所述低压压缩机的出气口经由四通换向阀与壳管换热器的进口相连，壳管换热器与中间换热器串联，中间换热器的出口经干燥过滤器、热力膨胀阀与空气换热器的进口相连，空气换热器的出口经四通换向阀、气液分离器与压缩机的回气口相连。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，所述的高压级热泵系统包括高压压缩机、热力膨胀阀、干燥过滤器、壳管换热器、中间换热器；所述壳管换热器的出口经由干燥过滤器、热力膨胀阀与中间换热器进口相连，中间换热器的出口经由压缩机与壳管换热器的进口相连。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，包括壳管式换热器14和壳管换热器15，管式换热器14和壳管换热器15通过水回路串联，输出热量。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，还包括温度传感器、风压传感器和控制单元；所述温度传感器用于检测室内实际温度以及供水温度和回水温度，并将其发送至所述控制单元，根据其控制高压热泵系统的工作状态；所述风压传感器用于检测空气换热器的实际风压，将其发送至所述控制单元，根据其控制高、低压压缩机的启动以及四通换向阀的换向除霜。进一步，本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统还具有如下特征，所述控制单元包括PLC。本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统，包括有太阳能集热单元、相变储能单元、水力单元以及热泵单元。太阳能集热单元把太阳能转化为热能，为热泵机组冷端提供热量；相变储能单元把太阳能转以热能的形式进行储存，减小太阳能辐射波动对系统产生的影响，提高太阳能利用率；热泵单元消耗一定的电能，产生高品位热能，有效保证所输出的供水温度满足用户需求；水力单元对热泵机组产生的热能进行传递，根据用户需求在合适的时间和空间释放，提高用户舒适度。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。图1为本专利技术太阳能联合超低温热泵采暖系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种太阳能联合超低温热泵采暖系统，系统包括有空气式太阳能集热器（1）、主风机（3）、辅助风机（2）、空气换热器（4）、低压压缩机（6）、高压压缩机（11）、气液分离器（5）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）（12）、干燥过滤器（9）（13）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）（15）。所述的太阳能集热器（1）的进风口与辅助风机（2）相连，空气换热器（4）的进风口与太阳能集热器（1）的出风口相连，主风机（3）位于空气换热器（4）的上部，以此构成开式风循环系统；具体地，首先利用辅助风机（2）驱动环境空气进入到空气式太阳能集热器（1）中，收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能联合超低温热泵采暖系统，系统包括有空气式太阳能集热器（1）、主风机（3）、辅助风机（2）、空气换热器（4）、低压压缩机（6）、高压压缩机（11）、气液分离器（5）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）（12）、干燥过滤器（9）（13）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）（15）等；其特征在于太阳能集热器（1）的进风口与辅助风机（2）相连，空气换热器（4）的进风口与太阳能集热器（1）的出风口相连，主风机（3）位于空气换热器（4）的上部，以此构成开式风循环系统；所述空气换热器（4）、气液分离器（5）、低压压缩机（6）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）、干燥过滤器（9）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）相连接构成低压级热泵系统，中间换热器（10）和壳管换热器（14）串联，作为低压级热泵系统的高温端输出热量，空气换热器（4）作为低压级热泵系统的冷端吸收集热器（1）的太阳能和环境中的热量；高压压缩机（11）、热力膨胀阀（12）、干燥过滤器（13）、壳管换热器（15）、中间换热器（10）相连接构成高压级热泵系统，高压级热泵系统通过中间换热器（10）和低压级热泵系统串联；中间换热器（10）作为高压级热泵系统的冷端吸收高压级热泵系统放出的热量，壳管换热器（14）与壳管换热器（15）通过水循环回路串联作为整个系统对外热量输出，以满足用户采暖需求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能联合超低温热泵采暖系统，系统包括有空气式太阳能集热器（1）、主风机（3）、辅助风机（2）、空气换热器（4）、低压压缩机（6）、高压压缩机（11）、气液分离器（5）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）（12）、干燥过滤器（9）（13）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）（15）等；其特征在于太阳能集热器（1）的进风口与辅助风机（2）相连，空气换热器（4）的进风口与太阳能集热器（1）的出风口相连，主风机（3）位于空气换热器（4）的上部，以此构成开式风循环系统；所述空气换热器（4）、气液分离器（5）、低压压缩机（6）、四通换向阀（7）、热力膨胀阀（8）、干燥过滤器（9）、中间换热器（10）、壳管换热器（14）相连接构成低压级热泵系统，中间换热器（10）和壳管换热器（14）串联，作为低压级热泵系统的高温端输出热量，空气换热器（4）作为低压级热泵系统的冷端吸收集热器（1）的太阳能和环境中的热量；高压压缩机（11）、热力膨胀阀（12）、干燥过滤器（13）、壳管换热器（15）、中间换热器（10）相连接构成高压级热泵系统，高压级热泵系统通过中间换热器（10）和低压级热泵系统串联；中间换热器（10）作为高压级热泵系统的冷端吸收高压级热泵系统放出的热量，壳管换热器（14）与壳管换热器（15）通过水循环回路串联作为整个系统对外热量输出，以满足用户采暖需求。


2.根据权利要求1所述的太阳能联合超低温热泵采暖系统，其特征在于所述的空气式太阳能集热器包括底部带有螺旋结构的双通直流真空管以及设置在所述真空管内的相变蓄能芯。


3.根据权利要求1所述的太阳能联合超低温热泵采暖系统，其特征在于所述的开式风循环系统包括辅助风机和主风机，辅助风机安装在机组外部用于驱动环境中的空气在集热器中吸收太阳能，主风机位于空气换热器上方，牵引空气加快与换...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏树强，肖洪海，李亚伦，
申请(专利权)人：江苏蓄能谷实业有限公司，佩奇姆能源科技南通有限公司，上海筑能环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32