一种带有太阳能-空气能一体化集热蒸发器的热泵系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带有太阳能

【技术实现步骤摘要】
一种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统


[0001]本技术涉及热泵供暖领域，具体涉及一种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统。

技术介绍

[0002]为应对气候变化，我国做出“二氧化碳排放量于2030年前达到峰值，于2060年前实现碳中和”等庄严承诺。在供暖领域，热泵是替代煤炭等化石能源供热的最佳方式，也是实现双碳目标的重要技术支撑。传统热泵技术利用水源、地源和空气源等可再生能源，这些能源取之不尽但取热有限，因此考虑同时利用太阳能来提高热泵性能。
[0003]太阳能热泵系统同时利用空气能和太阳能，在工作过程中既可以从周围环境中吸收热量，又能够从太阳辐射中吸收热量。传统的空气源热泵在低温环境下能效低，而传统太阳能集热器的稳定性较差，易受季节、气候和昼夜温差等环境因素影响。太阳能热泵将热泵技术和太阳能热利用技术有机结合，避免了单一热源的局限性，提升了热泵性能系数。因此，太阳能热泵具有灵活多样的系统形式、合理的经济技术性能和良好的商业实用化前景。
[0004]现有的太阳能热泵系统中，或是收集太阳能的装置和蒸发器为两个部件；或是将采集太阳能的蒸发器和采集空气能的蒸发器并联；或是将集热蒸发器作为一个构件，但只注重强化一种能源的利用。公布号为CN214746042U的中国技术文献中披露了一种太阳能热泵热水系统，该技术将空气源热泵与太阳能板耦合，并且设置水系统，设备成本较高，结构复杂且不利于建筑一体化。公布号为CN104792040B的中国专利文献中披露了一种管式蒸发器，换热管前设有玻璃盖板后设有保温层，与空气的换热形式为自然对流，不能充分吸收空气中的热量；因此，在太阳能热泵系统中该管式蒸发器与普通蒸发器并联使用，系统结构复杂、成本较高。公布号为CN105276870A的中国专利文献中披露了一种带太阳能集热功能的风冷蒸发器，该技术中仅依靠翅片管吸收的太阳辐射比较有限，对太阳能的利用效率并不高。
[0005]故传统的太阳能热泵系统主要存在以下不足：
[0006](1)结构复杂。一些太阳能热泵系统采用热泵系统与太阳能板耦合的形式，或是将采集太阳能的蒸发器和采集空气能的蒸发器并联使用，虽然可以兼顾太阳能和空气能的利用，但结构复杂，两套设备成本较高。
[0007](2)将蒸发器作为一个构件，但只注重强化太阳能或空气能中一种能源的利用。或是与空气的换热效果差：一带有玻璃罩和保温板，大大减弱与空气的对流换热；一些为裸板形式，与空气的换热形式为自然对流，翅片管的肋化系数也较低，无法充分吸收空气中的热量；部分设置了风机，但风机的位置导致与空气换热效果不佳。或是对太阳能的吸收率不高：一些蒸发器表面未喷涂高效的选择性吸收涂料，一些仅依靠翅片管吸收的太阳辐射，对太阳能吸收能力比较有限。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术，为了充分、高效地采集太阳能与空气能，提升热泵性能，本技术提出一种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统。其中的太阳能
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空气能一体化集热蒸发器(后简称为集热蒸发器)使用高肋化系数的整体套片式翅片管，在其表面喷涂吸收率高反射率低的选择性吸收涂料，并设置风机平行于翅片管放置，与空气进行强迫对流换热，增强与空气的换热效率；该技术设置多块反光板，利用反光板反射太阳光至集热蒸发器表面，增大集热蒸发器所接受的太阳辐射能量。该集热蒸发器在冬季可作为高效的蒸发器，在夏季可将反光板折起形成防护罩阻挡太阳辐射，作为冷凝器使用，实现该热泵系统冬季供热夏季供冷。这种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统应用广泛，主要在户用采暖、畜牧业养殖供暖、生活热水、商用热水、恒温水产养殖、农业大棚恒温领域、工农业烘干领域等应用领域。
[0009]为了解决上述技术问题，本技术提出的一种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统，包括集热蒸发器和冷凝器，所述集热蒸发器包括外壳，所述外壳内，一侧设有翅片管，另一侧设有风机，所述翅片管包括贯穿于并列布置的肋片中的换热管，所述换热管与供液干管和回气干管相连；所述风机与所述翅片管相互平行布置；所述外壳内、自所述风机至所述翅片管之间的空间是依次连通的一段渐扩风道与一段等径风道；所述集热蒸发器的工作位置与地面倾斜，即翅片管与地面之间的夹角为α，α＜90度，其角度值为冬季平均正午太阳高度角的余角；所述外壳上在位于所述翅片管一侧的外沿上连接有多个反光板，所述反光板与所述翅片管表面的夹角为β，β＜90度，其角度值通过反光板的长度与正午太阳高度角计算得出；所述回气干管的直径大于供液干管的直径。
[0010]进一步讲，本技术所述的热泵系统，其中：
[0011]所述换热管为横向布置的蛇形管，所述换热管内设有用于蒸发吸热的制冷剂，所述的肋片与所述换热器垂直布置。
[0012]所述换热管为铜管，所述肋片采用铝箔，所述肋片为整体套片式结构，所述肋片和换热管的外表面喷涂有吸收率高反射率低的选择性吸收涂料。
[0013]所述反光板采用抛光的镜面不锈钢，所述反光板和所述外壳之间的连接采用铰接，用于打开或折起所述的反光板，并使用可调节角度的支架支撑。
[0014]所述供液干管位于所述换热管的下端，所述回气干管位于所述换热管的上端，所述换热管中的制冷剂下进上出。
[0015]所述翅片管包括多条换热管，所述供液干管与换热管之间及和所述回气干管与换热管之间分别连接有Y型分流器或分液器。
[0016]所述外壳的底端设有排水孔，所述排水孔连接有凝结水管，用于结露或除霜时，排走所述肋片和换热管上的凝水。
[0017]所述集热蒸发器的回气干管通过四通换向阀与气液分离器、压缩机和冷凝器相连，所述冷凝器与所述集热蒸发器的供液干管之间连接有膨胀阀。
[0018]本技术中，分别并联有多个所述的集热蒸发器和多个所述的冷凝器，每个集热蒸发器的供液干管通过集流器汇集至一条管路后与所述膨胀阀相连，每个集热蒸发器的回气干管通过集流器汇集至一条管路后，再通过所述的通过四通换向阀经过气液分离器后与所述的压缩机相连。
[0019]用于直接供热时，所述冷凝器是室内机或是直接冷凝式辐射板；用于间接供热时，所述冷凝器为蓄热水箱。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0021](1)本技术中的集热蒸发器不仅与空气换热效果好，又能高效吸收太阳能。翅片管具有较高的肋化系数，其后设有风机，使用裸板的形式，增强与空气的对流换热。本技术中集热蒸发器倾斜放置，与地面的夹角α为应用地区的冬季平均正午太阳高度角的余角；翅片管表面均匀喷涂吸收率高反射率低的选择性吸收涂料；并设有反光板，大大增加蒸发器表面所能吸收的太阳辐射。这种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统，能够充分、高效地采集太阳能与空气能，提高集热蒸发器的蒸发温度，提高热泵能效比。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有太阳能
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空气能一体化集热蒸发器的热泵系统，包括集热蒸发器(9)和冷凝器，所述集热蒸发器包括外壳(6)，所述外壳(6)内，一侧设有翅片管，另一侧设有风机(8)，所述翅片管包括贯穿于并列布置的若干个肋片(4)中的换热管(3)，所述换热管(3)与供液干管(1)和回气干管(2)相连，其特征在于，所述风机(8)与所述翅片管相互平行布置；所述外壳(6)内、自所述风机(8)至所述翅片管之间的空间是依次连通的一段渐扩风道与一段等径风道；所述集热蒸发器的工作位置与地面倾斜，即翅片管与地面之间的夹角为α，α＜90度，其角度值为冬季平均正午太阳高度角的余角；所述外壳(6)上在位于所述翅片管一侧的外沿上连接有多个反光板(5)，所述反光板(5)与所述翅片管表面的夹角为β，β＜90度，其角度值通过反光板(5)的长度与正午太阳高度角计算得出；所述回气干管(2)的直径大于供液干管(1)的直径。2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述换热管(3)为横向布置的蛇形管，所述换热管(3)内设有用于蒸发吸热的制冷剂，所述的肋片(4)与所述换热管(3)垂直布置。3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述换热管(3)为铜管，所述肋片(4)采用铝箔，所述肋片(4)为整体套片式结构，所述肋片(4)和换热管(3)的外表面喷涂有吸收率高反射率低的选择性吸收涂料。4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述反光板(5)采用抛光的镜面不锈钢，所述反光板(5)和所述外壳(6)之间的连接采用铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欢，刘素洁，由世俊，王雅然，郑万冬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：