專利名稱：太陽能熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱泵系統(tǒng)，特別是涉及一種利用太陽能和空氣中的能量的熱栗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱泵是一種將低溫?zé)嵩吹臒崮苻D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难b置，如圖I所示，其包括壓縮機(jī)23’、換向閥24’、第一換熱器21’(作為蒸發(fā)器或冷凝器)、膨脹閥25’和第二換熱器22’(作為冷凝器或蒸發(fā)器)等，由于熱泵的熱量是從低溫?zé)嵩慈〉玫模绻挥脽岜醚b置，就無法取得這一熱量，故用熱泵裝置可節(jié)省燃料，又可利用余熱。熱泵在工作時(shí)，它本身消耗一部分能量，熱泵可以把環(huán)境介質(zhì)中貯存的低品位能量加以挖掘，通過傳熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個能量品味提供的過程中，熱泵裝置所消耗的電能僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以最大程度的利用低品位能量，節(jié)約大量通過燃燒化石材 料用于供暖的高品位能。水環(huán)熱泵是指小型的水/空氣熱泵機(jī)組的一種應(yīng)用方式，即用水環(huán)路將小型的水/熱泵機(jī)組并聯(lián)在一起，形成一個封閉環(huán)路，構(gòu)成一套回收建筑物內(nèi)部余熱作為其低位熱源的熱泵供暖、供冷的空調(diào)系統(tǒng)。典型的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)由三部分組成(1)室內(nèi)的小型水/空氣熱泵機(jī)組；(2)水循環(huán)環(huán)路；(3)輔助設(shè)備(如冷卻塔、加熱設(shè)備、蓄熱裝置等)。太陽能具有間歇性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，使得太陽能的大規(guī)模應(yīng)用受到限制，而空氣源具有使用方便、靈活、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，因此，可將太陽能和空氣源結(jié)合使用。相變儲能是指相變蓄能材料在相變化過程中吸收或釋放能量，其原理是相變材料在熱量的傳輸過程中將能量儲存起來。使用相變材料還有以下優(yōu)點(diǎn)1、相變過程一般是等溫或近似等溫的過程，這種特性有利于把溫度變化維持在較小的范圍內(nèi)；其二，相變材料有很高的相變潛熱，少量的材料可以儲存大量的熱量，以冰-水相變的過程為例，當(dāng)冰融解時(shí)，由冰到水的相變過程中所吸收的潛熱幾乎比相變溫度范圍外加熱過程的熱吸收高80多倍。除冰水之外，已知的天然和合成的相變材料超過50種。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活的太陽能熱泵。本實(shí)用新型太陽能熱泵，包括太陽能能量采集器板芯，熱泵系統(tǒng)，采暖地板，相變蓄能水箱和水環(huán)熱泵，太陽能能量采集器板芯包括太陽能面板，太陽能面板上表面涂覆有選擇性吸收涂層，太陽能面板固定連接有輸送管道，熱泵設(shè)備包括第一換熱器和第二換熱器，相變蓄能水箱為封閉容器，其中設(shè)置有一個或多個封閉的相變蓄能材料儲存容器，水環(huán)熱泵包括水循環(huán)環(huán)路通道，其中輸送管道的出口和入口分別通過第一和第二管道與第二換熱器的循環(huán)流體入口和循環(huán)流體出口相連，第一換熱器的循環(huán)流體出口和循環(huán)流體入口分別通過第三和第四管道與相變蓄能水箱的第一入口和第一出口相連，相變蓄能水箱的第二出口和第二入口分別通過第五和第六管道與水環(huán)熱泵水循環(huán)環(huán)路通道入口和出口相連，第三和第四管道還分別通過第七和第八管道與采暖地板入口和出口相通，第一至第八管道上分別安裝有第一至第八閥門，第二管道位于第二閥門至第二換熱器循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第一循環(huán)泵，第三管道位于第三閥門至第一換熱器循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第二循環(huán)泵，第五管道位于第五閥門至相變蓄能水箱第二出口之間的部分安裝有第三循環(huán)泵，第三管道和第七管道、第四管道和第八管道的相連處分別為第五和第六節(jié)點(diǎn)，第五節(jié)點(diǎn)位于第三閥門和第二循環(huán)泵之間，第六節(jié)點(diǎn)位于第四閥門和第一換熱器循環(huán)流體入口之間。本實(shí)用新型太陽能熱泵，其中所述第五和第六管道還分別通過第九和第十管道與第七和第八管道相通，第九和第十管道上分別安裝有第九和第十閥門，第五和第九管道相連處、第六和第十管道相連處、第十管道和第八管道相連處和第九管道和第七管道相連處分別為第一至第四節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)位于第五閥門和第三循環(huán)泵之間，第二節(jié)點(diǎn)位于第六閥門和相變蓄能水箱第二入口之間，第三節(jié)點(diǎn)位于第八閥門和采暖地板出口之間，第四節(jié)點(diǎn)位于第七閥門和采暖地板入口之間。本實(shí)用新型太陽能熱熱泵的使用 (I)冬季時(shí)，通過控制熱泵設(shè)備中的換向閥，將熱泵設(shè)備調(diào)節(jié)至采暖工況，經(jīng)過壓縮機(jī)的冷媒成為高溫冷媒蒸汽輸送至作為冷凝器的第一換熱器，在第一換熱器中高溫冷媒蒸汽通過相變將熱量傳遞至室內(nèi)，冷媒成為高溫冷媒液體，高溫冷媒液體經(jīng)過膨脹閥后成為低溫冷媒液體，低溫冷媒液體進(jìn)入作為蒸發(fā)器的第二換熱器，在第二換熱器中低溫冷媒液體吸收來自室外的低品位熱量產(chǎn)生相變，成為低溫冷媒蒸汽，低溫冷媒蒸汽經(jīng)過壓縮機(jī)成為高溫冷媒蒸汽，進(jìn)行下一輪循環(huán)，熱泵設(shè)備的該工作過程為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型中，在第一換熱器中高溫冷媒蒸汽放熱，使室內(nèi)溫度升高，可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)的A.打開第一、第二、第七和第八閥門，開啟第一和第二循環(huán)泵，關(guān)閉其余閥門和循環(huán)泵，與高溫冷媒蒸汽在第一換熱器中換熱的流體帶著熱泵設(shè)備傳遞來的能量流至采暖地板中散熱，起到采暖的作用；B.當(dāng)高溫冷媒蒸汽冷凝釋放的能量提供給采暖地板還有剩余時(shí)，可將余熱儲存在相變蓄能材料，此時(shí)打開第一至第八閥門，開啟第一至第三循環(huán)泵，通過控制第三和第七管道中流體流速的比例，既能使采暖地板充分供熱，也能使余熱儲存在蓄能水箱中，使水環(huán)熱泵回收余熱；額外的，當(dāng)本實(shí)用新型引入第九和第十管道、第九和第十閥門后，冬季還有額外的實(shí)現(xiàn)方式C.打開第一至第六閥門以及第九和第十閥門，關(guān)閉第七和第八閥門，開啟第一至第三循環(huán)泵，高溫冷媒蒸汽冷凝釋放的能量首先積蓄在水箱中，然后通過水箱使水環(huán)熱泵和米暖地板循環(huán)供熱。(2)夏季時(shí)，通過控制熱泵設(shè)備中的換向閥，將熱泵設(shè)備調(diào)節(jié)至制冷工況，經(jīng)過壓縮機(jī)的冷媒成為高溫冷媒蒸汽輸送至作為冷凝器的第二換熱器，在第二換熱器中高溫冷媒蒸汽通過相變將熱量傳遞至室外，冷媒成為高溫冷媒液體，高溫冷媒液體經(jīng)過膨脹閥后成為低溫冷媒液體，低溫冷媒液體進(jìn)入作為蒸發(fā)器的第一換熱器，在第一換熱器中低溫冷媒液體吸收來自室內(nèi)的低品位熱量產(chǎn)生相變，成為低溫冷媒蒸汽，低溫冷媒蒸汽經(jīng)過壓縮機(jī)成為高溫冷媒蒸汽，進(jìn)行下一輪循環(huán)，熱泵設(shè)備的該工作過程為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型中，在第一換熱器中低溫冷媒液體吸收室內(nèi)的低品位熱量，使室內(nèi)溫度降低，可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)的夜間蓄冷打開第一、第二、第三和第四閥門，開啟第一和第二循環(huán)泵，關(guān)閉其余閥門和循環(huán)泵，在第一換熱器中低溫冷媒液體吸收相變水箱中水體中的熱量，熱量傳遞至能量采集板輸送管道的流體中散熱，由于夏天夜間溫度低于白天，更有利于散熱的進(jìn)行，蓄能水箱溫度降低并不斷將冷量傳遞 給相變蓄能材料，在相變蓄能材料中儲蓄大量的冷量；白天室內(nèi)制冷打開第五和第六閥門，開啟第三循環(huán)泵，關(guān)閉其余閥門和循環(huán)泵，相變蓄能水箱中的水通入水環(huán)熱泵的水循環(huán)環(huán)路通道，用于水環(huán)熱泵的制冷，從而將相變蓄能水箱中儲蓄的冷量通過水環(huán)熱泵傳遞給室內(nèi)。本實(shí)用新型太陽能熱泵的以上使用方法不是唯一的，不排除其他基于本設(shè)備的組合工作方式。輸送管道13與太陽能面板11的連接方式也不只一種，能完成集熱目的即可。本實(shí)用新型太陽能熱泵結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，由于引入了相變蓄能水箱，可根據(jù)低品位熱源所提供的能量的多少切換多種使用方式，當(dāng)能量充裕時(shí)，可將多余能量儲藏于相變蓄能水箱之中，當(dāng)能量較少時(shí)，可利用相變蓄能水箱中儲存的能量進(jìn)行工作；而且現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能能量采集器均包括透明蓋板和隔熱層，在這種情況下，太陽能采集面板幾乎吸收不到空氣中的低品位熱量，但在本實(shí)用新型中太陽能能量采集器舍棄了這兩個部分，僅使用太陽能能量采集器的板芯部分，因此本設(shè)備不僅能利用太陽能，同樣能利用低品位的空氣源中的熱量。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型太陽能熱泵作進(jìn)一步說明。

圖I為熱泵設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型太陽能熱泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型太陽能熱泵中太陽能能量采集器板芯的結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例I);圖4為本實(shí)用新型太陽能熱泵中相變蓄能水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型太陽能熱泵包括太陽能能量采集器板芯1，熱泵系統(tǒng)2，采暖地板3，相變蓄能水箱4和水環(huán)熱泵5，如圖3所示，太陽能能量采集器板芯I包括太陽能面板11，太陽能面板11上表面涂覆有選擇性吸收涂層12，太陽能面板11上表面焊接有輸送管道13，但輸送管道13與太陽能面板11的連接方式不限于此，能完成集熱目的即可，如太陽能面板11下表面焊接有輸送管道13或是輸送管道13固定在太陽能面板的內(nèi)部，熱泵設(shè)備2包括第一換熱器21和第二換熱器22，當(dāng)熱泵設(shè)備2處于制冷工況下，所述第一換熱器21作為蒸發(fā)器，所述第二換熱器22作為冷凝器，當(dāng)熱泵設(shè)備2處于采暖工況下，所述第一換熱器21作為冷凝器，所述第二換熱器22作為蒸發(fā)器，如圖4所示，相變蓄能水箱4為封閉容器，其中設(shè)置有一個或多個封閉的相變蓄能材料儲存容器41，相變蓄能材料儲存容器的形狀不限，水環(huán)熱泵5包括水循環(huán)環(huán)路通道，其中輸送管道13的出口和入口分別通過第一和第二管道61、62與第二換熱器22的循環(huán)流體入口和循環(huán)流體出口相連，第一換熱器21的循環(huán)流體出口和循環(huán)流體入口分別通過第三和第四管道63、64與相變蓄能水箱4的第一入口 41和第一出口 42相連，相變蓄能水箱4的第二出口 43和第二入口 44分別通過第五和第六管道65、66與水環(huán)熱泵5水循環(huán)環(huán)路通道入口和出口相連，第三和第四管道63、64還分別通過第七和第八管道67、68與采暖地板3入口和出口相通，第一至第八管道61、62、63、64、65、66、67、68上分別安裝有第一至第八閥門71、72、73、74、75、76、77、78，第二管道62位于第二閥門72至第二換熱器22循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第一循環(huán)泵81，第三管道63位于第三閥門73至第一換熱器21循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第二循環(huán)泵82，第五管道65位于第五閥門75至相變蓄能水箱4第二出口 43之間的部分安裝有第三循環(huán)泵83，第三管道和第七管道、第四管道和第八管道的相連處分別為第五和第六節(jié)點(diǎn)95、96，第五節(jié)點(diǎn)95位于第三閥門73和第二循環(huán)泵82之間，第六節(jié)點(diǎn)96位于第四閥門74和第一換熱器21循環(huán)流體入口之間；其中第五和第六管道65、66還分別通過第九和第十管道69、610與第七和第八管道67、68相通，第九和第十管道69、610上分別安裝有第九和第十閥門79、710，第五和第九管道65、69相連處、第六和第十管道66、610相連處、第十管道和第八管道610、68相連處和第九管道和第七管道69、67相連處分別為第一至第四節(jié)點(diǎn)91、92、93、94，第一節(jié)點(diǎn)91位于 第五閥門75和第三循環(huán)泵83之間，第二節(jié)點(diǎn)92位于第六閥門76和相變蓄能水箱4第二入口 44之間，第三節(jié)點(diǎn)93位于第八閥門78和采暖地板3出口之間，第四節(jié)點(diǎn)94位于第七閥門77和采暖地板3入口之間。以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽能熱泵，其特征在于包括太陽能能量采集器板芯(1)，熱泵系統(tǒng)(2)，采暖地板(3)，相變蓄能水箱(4)和水環(huán)熱泵(5)，太陽能能量采集器板芯(I)包括太陽能面板(11)，太陽能面板(11)上表面涂覆有選擇性吸收涂層(12)，太陽能面板(11)固定連接有輸送管道(13)，熱泵設(shè)備(2)包括第一換熱器(21)和第二換熱器(22)，相變蓄能水箱(4)為封閉容器，其中設(shè)置有一個或多個封閉的相變蓄能材料儲存容器(41)，水環(huán)熱泵(5)包括水循環(huán)環(huán)路通道，其中輸送管道(13)的出口和入口分別通過第一和第二管道(61、62)與第二換熱器(22)的循環(huán)流體入口和循環(huán)流體出口相連，第一換熱器(21)的循環(huán)流體出口和循環(huán)流體入口分別通過第三和第四管道(63、64)與相變蓄能水箱(4)的第一入口(41)和第一出ロ(42)相連，相變蓄能水箱(4)的第二出ロ(43)和第二入口(44)分別通過第五和第六管道(65、66)與水環(huán)熱泵(5)水循環(huán)環(huán)路通道入口和出口相連，第三和第四管道(63、64)還分別通過第七和第八管道(67、68)與采暖地板(3)入口和出口相通，第一至第八管道(61、62、63、64、65、66、67、68)上分別安裝有第一至第八閥門(71、72、73、74、75、76、77、78)，第二管道(62)位于第二閥門(72)至第二換熱器(22)循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第一循環(huán)泵(81)，第三管道(63)位于第三閥門(73)至第一換熱器(21)循環(huán)流體出口之間的部分安裝有第二循環(huán)泵(82)，第五管道(65)位于第五閥門(75)至相變蓄能水箱(4)第二出口(43)之間的部分安裝有第三循環(huán)泵(83)，第三管道和第七管道、第四管道和第八管道的相連處分別為第五和第六節(jié)點(diǎn)(95、96)，第五節(jié)點(diǎn)(95)位于第三閥門(73)和第二循環(huán)泵(82)之間，第六節(jié)點(diǎn)(96)位于第四閥門(74)和第一換熱器(21)循環(huán)流體入口之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能熱泵，其特征在于所述第五和第六管道(65、66)還分別通過第九和第十管道(69、610)與第七和第八管道(67、68)相通，第九和第十管道(69、610)上分別安裝有第九和第十閥門(79、710)，第五和第九管道(65、69)相連處、第六和第十管道(66、610)相連處、第十管道和第八管道(610、68)相連處和第九管道和第七管道(69、67)相連處分別為第一至第四節(jié)點(diǎn)(91、92、93、94)，第一節(jié)點(diǎn)(91)位于第五閥門(75)和第三循環(huán)泵(83)之間，第二節(jié)點(diǎn)(92)位于第六閥門(76)和相變蓄能水箱(4)第二入口(44 )之間，第三節(jié)點(diǎn)(93 )位于第八閥門(78 )和采暖地板(3 )出口之間，第四節(jié)點(diǎn)(94 )位于第七閥門(77)和采暖地板(3)入口之間。
專利摘要本實(shí)用新型太陽能熱泵涉及一種熱泵系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活。本實(shí)用新型包括太陽能能量采集器板芯，熱泵系統(tǒng)，采暖地板，相變蓄能水箱和水環(huán)熱泵，太陽能能量采集板包括太陽能面板，太陽能面板固定連接有輸送管道，熱泵設(shè)備包括第一換熱器和第二換熱器，輸送管道的出口和入口分別通過第一和第二管道與第二換熱器的循環(huán)流體入口和循環(huán)流體出口相連，第一換熱器的循環(huán)流體出口和循環(huán)流體入口分別通過第三和第四管道與相變蓄能水箱的第一入口和第一出口相連，相變蓄能水箱的第二出口和第二入口分別通過第五和第六管道與水環(huán)熱泵水循環(huán)環(huán)路通道入口和出口相連，第三和第四管道還分別通過第七和第八管道與采暖地板入口和出口相通。
文檔編號F25B29/00GK202630500SQ20122024722
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者賀洪 申請人:賀洪