一种光能热泵系统的制作方法

1.本实用新型涉及热泵技术领域，具体涉及一种光能热泵系统。


背景技术：

2.采暖系统是为了生活生产需要，向生产生活供给热量的系统。如光能热水器和空气能热泵等。光能热水系统作为传统节能热水产品一直被众多家庭使用，空气源热泵热水系统近几年来也在家居节能生活中得到接受和认可。但是无论是光能热水系统还是空气源热泵热水系统都存在各自的缺点。
3.传统的光能热水系统在无光照条件下不能产热，传统的空气源热泵在低温条件下难以稳定运行，制热能效较低，将光能直接运用于空气源热泵，当光照条件较差时，光能设备反而会增加负载，势必会影响整体系统能效，因此，一种能够结合光能和空气能，并保证能效的光能热泵系统亟待发明。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种光能热泵系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(光能采集系统包括光热传感器，能够检测光热温度，从而控制电磁阀启闭，使光能采集系统的启闭实现自动化、智能化；空气能热泵系统包括储液器，储液器对回路提供预存制冷剂，同时还具有气液分离、过滤、消音和缓冲制冷剂的作用；空气能热泵系统包括经济器和第一电子膨胀阀，以膨胀制冷的方式稳定制冷剂，提高系统容量和效率；第一电子膨胀阀两端连接设置有第一过滤器，第一过滤器能够过滤系统中的污物和杂质，防止其堵塞第一电子膨胀阀和翅片式换热器；空气能热泵系统包括四通阀，能够根据实际需要切换连通的端口，从而实现系统的制冷或者制热；第三接头与压缩机之间设置有气液分离器，对制冷剂气液混合物进行气液分离，避免造成压缩机液击；压缩机的第二排气管与第二电子膨胀阀连接，第二电子膨胀阀连接至储液器与经济器之间的管路上，制热时，第二电子膨胀阀打开，进行补气增焓；空气能热泵系统包括第二过滤器，第二过滤器设置在第二电子膨胀阀出气端的位置，能够过滤系统中的污物和杂质，避免堵塞第二电子膨胀阀；空气能热泵系统设置有高压开关和低压开关，系统运行安全稳定等)；详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
6.本实用新型提供的一种光能热泵系统，包括空气能热泵系统和光能采集系统，其中：所述空气能热泵系统包括经管路依次连接为回路的热交换器、翅片式换热器和压缩机，所述热交换器能与风机盘管内的循环水进行热交换，所述翅片式换热器能采集空气中的热量；所述光能采集系统包括光能集热板和电磁阀，所述光能集热板连接设置在所述翅片式换热器和所述压缩机之间，所述电磁阀连接设置在所述翅片式换热器和所述压缩机之间，所述电磁阀相对于所述光能集热板并联设置。
7.优选地，所述光能采集系统包括与所述电磁阀通信连接的光热传感器，所述光热
传感器能检测光热温度，以控制所述电磁阀启闭。
8.优选地，所述空气能热泵系统包括储液器，所述储液器连接设置在所述热交换器和所述翅片式换热器之间。
9.优选地，所述空气能热泵系统包括经济器，所述经济器连接设置在所述储液器和所述翅片式换热器之间；所述经济器与所述压缩机相连。
10.优选地，所述空气能热泵系统包括第一电子膨胀阀和第一过滤器，所述第一电子膨胀阀和所述第一过滤器设置在所述经济器和所述翅片式换热器之间。
11.优选地，所述空气能热泵系统包括四通阀，所述四通阀包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中：所述第一端口与热交换器连接；所述第二端口与所述光能采集系统连接；所述第三端口和所述第四端口分别与所述压缩机的回气管和第一排气管连接；所述光能热泵系统处于制冷状态时，所述第二端口与所述第四端口连通，所述第一端口与所述第三端口连通；所述光能热泵系统处于制热状态时，所述第一端口与所述第四端口连通，所述第二端口与所述第三端口连通。
12.优选地，所述第三端口与所述压缩机之间设置有气液分离器。
13.优选地，所述压缩机连接设置有第二排气管，所述空气能热泵系统包括第二电子膨胀阀，其中：所述经济器连接所述第二排气管和所述第二电子膨胀阀的进气端；所述第二电子膨胀阀的出气端连接至所述储液器与所述经济器之间的管路上。
14.优选地，所述空气能热泵系统包括第二过滤器，所述第二过滤器与所述第二电子膨胀阀的出气端连接，所述第二电子膨胀阀与所述第二过滤器串联后连接在所述储液器与所述经济器之间的管路上。
15.优选地，所述第四端口与所述第一排气管之间的管路上设置有高压开关；所述回气管与所述气液分离器之间的管路上设置有低压开关。
16.本实用新型提供的一种光能热泵系统至少具有以下有益效果：
17.所述光能热泵系统包括空气能热泵系统和光能采集系统，构成空气能热泵和光能二联供系统。
18.所述空气能热泵系统包括经管路依次连接为回路的热交换器、翅片式换热器和压缩机，热交换器能与风机盘管内的循环水进行热交换，从而实现制冷和制暖，翅片式换热器用于空气中热量的采集，压缩机为制冷剂增压，能够提供循环动力。
19.所述光能采集系统包括光能集热板和电磁阀，所述光能集热板连接设置在翅片式换热器和所述压缩机之间，所述电磁阀连接设置在所述翅片式换热器与所述压缩机之间，所述电磁阀相对于所述光能集热板并联设置，在制冷或无光照情况下，电磁阀打开，光能集热板被短接，从而实现光能集热板的切断，免除光能集热板因无换热能力而造成的系统损失，仅通过翅片式换热器换热，换热效果与普通热泵机组无异，有效保证系统能效；制热模式下，在有阳光光照的低温条件下，先通过翅片式换热器蒸发后，再利用光能集热板进行二次蒸发吸热，充分利用阳光中的可见光、不可见光以及周边环境和空气中显热与潜热能量，在低温条件下，保证稳定运行和较高效能。
20.本实用新型在制暖时，翅片式换热器和光能集热板相互配合，能够充分采集热量，提高制热效果和制热效率，在制冷或无光照情况下，制冷剂不经光能集热板，仅通过翅片式换热器，有效减少系统损失，确保换热效果与普通热泵机组无异，从而有效保证系统能效。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1和图2是本实用新型结构示意图；
23.图3是本实用新型制暖状态示意图；
24.图4是本实用新型制冷或无光照状态示意图；
25.图5是本实用新型外机侧视示意图；
26.图6是本实用新型外机主视示意图；
27.图7是本实用新型另一实施方式的外机侧视示意图；
28.图8是本实用新型另一实施方式的外机主视示意图。
29.附图标记
30.1、空气能热泵系统；101、热交换器；102、翅片式换热器；103、压缩机；1031、第一排气管；1032、第二排气管；1033、回气管；104、储液器；105、经济器；106、第一电子膨胀阀；107、第一过滤器；108、四通阀；109、气液分离器；110、第二电子膨胀阀；111、第二过滤器；112、高压开关；113、低压开关；114、针阀；115、传感器；2、光能采集系统；21、光能集热板；22、电磁阀；23、光热传感器；3、风机盘管；e、第一端口；c、第二端口；s、第三端口；d、第四端口。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
32.实施例1：
33.本实用新型提供了一种光能热泵系统，如图1所示，所述光能热泵系统包括空气能热泵系统1和光能采集系统2。
34.空气能热泵系统1包括经管路依次连接为回路的热交换器101、翅片式换热器102和压缩机103。
35.风机盘管3连接有水循环管，所述水循环管设置在热交换器101的一侧且能与热交换器101进行热交换，热交换器101设置为壳管换热器或者板式换热器，翅片式换热器102能采集外界空气中的热量。
36.光能采集系统2包括光能集热板21和电磁阀22，光能集热板21连接设置在翅片式换热器102和压缩机103之间，电磁阀22连接设置在翅片式换热器102和压缩机103之间，电磁阀22相对于光能集热板21并联设置。
37.制热时，液态制冷剂在翅片式换热器102的作用下，与外界空气进行热交换，液态制冷剂蒸发吸热形成蒸汽，进入压缩机103，经压缩机103压缩后，输送至热交换器101，热交换器101与风机盘管3中流经的循环水进行热交换，气态制冷剂液化放热，使循环水温度升
高，升高的循环水通过风机盘管3实现供热，而液化后的制冷剂则进入下一个循环。
38.在上述过程中，当光照充足时，电磁阀22断开，经翅片式换热器102首次蒸发的制冷剂，进入光能采集系统2，在光能集热板21的作用下，制冷剂二次蒸发，之后进入至压缩机103。
39.制冷时，电磁阀22闭合，切除光能集热板21，压缩机103将气态制冷剂直接输送至翅片式换热器102，在翅片式换热器102的作用下，气态制冷剂与外界空气进行热交换，冷凝放热形成液态，进入至热交换器101，与风机盘管3中流经的循环水进行热交换，液态制冷剂汽化吸热，使循环水温度降低，降低的循环水通过风机盘管3实现制冷，而汽化后的制冷剂则进入下一个循环。
40.本实用新型根据具体外部环境，通过启闭电磁阀22来实现光能集热板21停止和工作的控制，在光照充分的条件下制热时，光能集热板21工作，充分利用光能，增大制热效果和制热效率，当制冷或者在光照不充分的条件下制热时，光能集热板21停止，制冷剂不流经光能集热板21，有效避免因10％左右制冷剂换热不充分，而导致系统制冷效果或者无光照制热效果不理想的问题，从而使系统依旧能够达到普通空气能热泵的制热制冷能力及能效。
41.同时，在实际使用的过程中，根据实际需求，能够安装不同数量，不同面积的光能集热板21，以增加系统能效，节约峰值电耗，经济效益可观。
42.实施例2：
43.实施例2建立在实施例1的基础上：
44.如图1所示，光能采集系统2包括光热传感器23，光热传感器23设置在光能集热板21上，且与电磁阀22电连接，在实际使用的过程中，光热传感器23能检测光热温度，从而控制电磁阀22启闭。
45.光热传感器23和电磁阀22相互配合，能够实现光能集热板21的自动控制，使操作更加方便。
46.作为可选地实施方式，如图2所示，空气能热泵系统1包括储液器104，储液器104设置在热交换器101和翅片式换热器102之间；储液器104能够向系统提供预存的制冷剂，同时具有缓冲制冷剂的作用。
47.作为可选地实施方式，如图2所示，空气能热泵系统1包括经济器105，经济器105连接设置在储液器104和翅片式换热器102之间；经济器105与压缩机103相连。
48.作为可选地实施方式，如图2所示，空气能热泵系统1包括第一电子膨胀阀106和第一过滤器107，第一电子膨胀阀106和第一过滤器107设置在经济器105和翅片式换热器102之间。
49.经济器105与第一电子膨胀阀106相互配合，以膨胀制冷的方式稳定制冷剂，提高系统容量和效率。
50.第一过滤器107能够过滤系统中的污物和杂质，避免堵塞系统装置及管路。
51.第一电子膨胀阀106的两端均连接设置有第一过滤器107。
52.作为可选地实施方式，如图2所示，空气能热泵系统1包括四通阀108，四通阀108包括第一端口e、第二端口c、第三端口s和第四端口d。
53.第一端口e与热交换器101连接，第二端口c与光能采集系统2连接；第三端口s和第
四端口d分别与压缩机103的回气管1033和第一排气管1031连接。
54.当光能热泵系统处于制冷状态时，第二端口c与第四端口d连通，第一端口e与第三端口s连通。
55.当光能热泵系统处于制热状态时，第一端口e与第四端口d连通，第二端口c与第三端口s连通。
56.四通阀108的设置能够有效简化管路，在实际使用的过程中，根据实际需求通过其自身端口连通的切换，即可实现制冷和制热。
57.作为可选地实施方式，如图2所示，第三端口s与压缩机103之间设置有气液分离器109；气液分离器109对制冷剂进行气液分离，防止未完全汽化的制冷剂进入压缩机103造成液击。
58.作为可选地实施方式，如图2所示，压缩机103连接设置有第二排气管1032，空气能热泵系统1包括第二电子膨胀阀110。
59.经济器105连接第二排气管1032和第二电子膨胀阀110的进气端；第二电子膨胀阀110的出气端连接至储液器104与经济器105之间的管路上。
60.在光照充足的条件下制热时，第二电子膨胀阀110打开，压缩机103输出的部分气态制冷剂经第二排气管1032进入至经济器105，之后流经第二电子膨胀阀110，进行补气增焓，经济器105其实质为换热器，通过制冷剂自身节流蒸发吸收热量，从而使另一部分制冷剂得到过冷。
61.在制冷时，第二电子膨胀阀110关闭，经济器105进行隔热保护，此时经济器仅作为为制冷剂的通道，起导通输送作用。
62.作为可选地实施方式，如图2所示，空气能热泵系统1包括第二过滤器111，第二过滤器111与第二电子膨胀阀110的出气端连接，第二电子膨胀阀110与第二过滤器111串联后连接在储液器104与经济器105之间的管路上；第二过滤器111用于过滤系统中的杂质和污物，避免堵塞系统装置及管路。
63.作为可选地实施方式，如图2所示，第四端口d与第一排气管1031之间的管路上设置有高压开关112；回气管1033与气液分离器109之间的管路上设置有低压开关113；保证系统稳定安全的运行。
64.作为可选地实施方式，如图2所示，第三端口s与气液分离器109之间的管路上设置有针阀114和传感器115。
65.第一排气管1031与第四端口d之间管路上设置有传感器115。
66.储液器104与经济器105之间的管路上设置有传感器115。
67.作为可选地实施方式，如图5和图6所示，图5和图6为本实用新型系统外机结构示意图，该实施方式为紧凑型结构，压缩机103和翅片式换热器102集成为一个外机整体，光能集热板21设置在外机整体一侧，该结构方式整体占用空间更小。
68.如图7和图8所示，图7和图8为本实用新型另一实施方式的系统外机结构示意图，该实施方式主要用于大面积场景，压缩机103和翅片式换热器102集成为一个外机整体，光能集热板21的数量设置为两个，均设置在外机整体的一侧，该结构方式供热效果更佳。
69.工作原理：
70.在制热模式下，当符和设定的逻辑条件(光热传感器23检测到光热温度达到达到
设定值，且环温低于设定值)时，电磁阀22断开。
71.如图1所示，制冷剂经压缩机103压缩后，由第一排气管1031流出，依次经过第四端口d、第一端口e、热交换器101、储液器104、经济器105、第一电子膨胀阀106、翅片式换热器102、光能集热板21、第二端口c、第三端口s和气液分离器109,后，回流至压缩机103，完成一个逆卡诺循环；
72.在此过程中，第二电子膨胀阀110打开，部分制冷剂经第二排气管1032排出，依次经经济器105和第二电子膨胀阀110后，并入至上述循环回路中。
73.在制冷模式下，或者制热模式不符和设定的逻辑条件下，电磁阀22导通。
74.如图4所示，制冷剂经压缩机103压缩后，由第一排气管1031流出，依次经过第四端口d、第二端口c、电磁阀22、翅片式换热器102、第一电子膨胀阀106、经济器105、储液器104、热交换器101、第一端口e、第三端口s和气液分离器109后，回流至压缩机103，完成一个逆卡诺循环。
75.在此过程中，第二电子膨胀阀110关闭，经济器105和储液器104均进行隔热保护，此时二者主要起导通输送制冷剂的作用。
76.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
77.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
78.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。