[发明专利]太阳能相变蓄热热源塔热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能相变蓄热辅助热源塔热泵系统冬季采暖技术。

背景技术

节约能源与资源综合利用是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。对于空调系统来讲，寻求廉价的可再生冷热源是节能降耗的关键措施。热源塔是一种新型的热质交换设备，利用廉价的空气能，在热泵系统中一塔两用，夏季提供冷源，冬季提供热源，主要有三种典型结构（开式、普通型闭式及改进型闭式）。开式结构换热效率高，构造简单、造价低，但工质(夏季冷却水、冬季防冻溶液）飘失较大，且防冻溶液容易吸收空气中的水分逐渐稀释，使得冰点温度不稳定；普通型闭式结构采用低温宽带换热盘管，可有效抑制冬季结霜问题，减少工质的漂失，但换热效率低，热泵机组冬季的COP值也较低；改进型闭式结构夏季换热效率高，并且可有效抑制冬季结霜问题，但是仍然存在冬季换热效率低以及热泵机组的COP值低的问题。

太阳能相变蓄热热源塔热泵系统太阳能相变蓄热热源塔热泵系统综合利用太阳能和空气能这两种廉价的可再生能源，主要旨在解决改进型闭式热源塔热泵系统冬季机组COP值低的问题。本系统的特点在于冬季利用相变蓄热箱储存的太阳能进一步加热从热源塔中流出的防冻溶液，从而提高热泵机组的蒸发温度，进而增加热泵机组冬季运行的COP值，降低机组冬季的运行能耗和运行费用。

发明内容

针对现有热源塔热泵系统技术存在的上述不足，本发明的目的在于冬季利用相变蓄热箱储存的太阳能进一步加热从改进型闭式热源塔流出的防冻溶液，从而提高热泵机组的蒸发温度，进而增加热泵机组冬季运行的COP值，降低运行能耗和运行费用。该技术适合于我国南方地区使用，替代空气源热泵，从而有效解决南方地区冬季使用空气源热泵结霜的问题。

为此，本发明采取了如下技术方案：本系统主要由改进型闭式热源塔1、溶液膨胀罐2、相变蓄热箱3、定压设备4、乙二醇循环泵5、太阳能热集板6、负荷泵7、热源塔水泵8、热源塔热泵机组9、空调末端10组成。

附图说明

附图1 太阳能相变蓄热热源塔热泵系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步的详细说明。

    在供暖季，太阳能集热板吸收太阳能，加热乙二醇，乙二醇循环泵将加热后的乙二醇输入相变蓄热箱的水箱换热管，加热蓄热水箱，富余热量储存在相变蓄热材料中；夜晚或者阴雨天气的时候，太阳能集热板不能吸收太阳能，相变蓄热板可释放热量，加热蓄热水箱。

附图1中的热源塔采用的是改进型闭式热源塔，热泵机组冬、夏季工况采用四通换向阀进行切换。夏季，打开阀门11、14，关闭阀门12、13、15，太阳能相变蓄热系统不运行；冷却水被均匀的喷淋到填料层表面，与空气直接接触，通过接触散热和蒸发散热与周围空气进行热质交换，再有风机带动塔内气流循环，提高冷却效果。冬季，打开阀门12、13、15，关闭阀门11、14，太阳能集热板吸收太阳能，加热相变蓄热箱；防冻溶液（乙二醇）先进入热源塔，在低温宽带换热盘管内循环，与空气进行间接式热质交换（必要时启动喷淋防霜系统），然后进入太阳能相变蓄热箱继续进行热交换，温度进一步提高，最后进入热源塔热泵机组制热。

    相比现有技术，本发明具有如下优势：

   （1）本发明冬季利用太阳能集热器吸收太阳能，将热量储存在相变蓄热箱中，然后加热来自热源塔的防冻溶液，进一步提高防冻溶液的温度，最后进入热源塔热泵机组，通过蒸发器与制冷剂进行热交换；这样就增加了机组冬季运行时的蒸发温度，从而提高热泵机组制热运行时的cop值，从而降低冬季热泵机组的运行能耗和运行费用。 

   （2）本发明综合利用了太阳能和空气能这两种清洁廉价的能源，可以一定程度的提高热源塔热泵机组冬季制热运行时的cop值，降低机组冬季的运行能耗，符合国家大力提倡的创新、环保和节能的要求。

   （3）本发明采用相变蓄热材料进行蓄热，相变材料热密度大、蓄热器结构紧凑、体积小、热效率高、吸热放热温度恒定、易与运行系统匹配、易于控制，为用户节省空间且更方便用户使用；

   （4）本发明尤其适合于我国南方地区使用，替代空气源热泵，从而有效解决该地区冬季使用空气源热泵结霜的问题。