[实用新型]蓄能型太阳能振荡热管热泵供热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种供热水装置，具体说是一种通过太阳能集热管集热，相变材料储存热量，振荡热管高效传热相结合的热泵供热系统，属于太阳能利用领域。

背景技术

随着国民经济的持续增长和人民生活水平的不断提高，采暖和生活对热水供应的需求越来越强烈，这方面的能源消耗占建筑总能耗的比重也逐年增加。我国目前城镇民用建筑运行耗电占总发电量的22％～24％，城市民用建筑能耗仅洗澡热水用能就占近20％，而各类商业建筑能耗中热水能耗占10％～40％。利用可再生能源，走可持续发展道路是降低建筑能耗的有效途径之一。太阳能是可再生清洁能源，我国太阳能资源资源丰富，有2/3的地区年辐射总量大于5020MJ/m²、年日照小时在2200h以上。在民用供热、采暖等领域充分利用太阳能资源，将节约常规能源，减少环境污染，为我国节能减排做出重要贡献。目前，太阳热水器已得到快速发展，但因太阳能本身的不稳定性和间歇性，使其不宜作为供热水系统的主要热源，需要与辅助加热设备一起使用。

将太阳能利用技术和热泵技术结合起来，以太阳能作为热泵的低温热源，系统整体性能提高，但是在夜间及连续阴雨天无法正常工作。将太阳能热泵系统与蓄能技术结合起来，利用蓄能材料储存太阳能起到移峰填谷的作用，很好地解决系统不能连续运行的问题。潜热蓄能具有蓄能密度大、温度变化小等优点，引起国内外学者的普遍关注，并已得到广泛的应用。目前的蓄能型太阳能热泵系统多为集热器、蓄热器、蒸发器分开布置，系统相对复杂，制造成本增大，且利用载热介质从蓄热器中取出热量作为热泵低位热源，二次传热热损失大。而一体化蓄能型太阳能热泵系统虽然将太阳能集热器、热泵蒸发器和相变材料蓄能容器集于一体，系统简化，但是蒸发器管路长，制冷剂充灌量大，且蒸发管路压降大使得压缩机容积效率减少，影响系统性能。

中国专利CN200810020470.9“复合源集热/蓄能/蒸发一体化热泵热水系统”和CN200710190062.3“集热蓄能蒸发一体化太阳能热泵系统”中，热泵蒸发器均以U形管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根蒸发管与真空集热管中间以相变材料填充起到蓄能容器的作用，减少了中间换热环节，节约了制造成本。但是这些系统制冷剂充灌量大，蒸发管路长导致管路压降大，使得压缩机容积效率减少，影响系统性能。而振荡热管具有结构简单、极小温差传热、热响应快、形状可任意弯曲等优点。有鉴于此，本实用新型提出利用振荡热管做媒介将集热器中相变材料储存的热量传递给热泵系统蒸发器，缩短热泵系统的管路，有效提高系统整体性能。

发明内容

本实用新型提供一种节能、高效、易行的热泵供热装置，目的在于合理有效地利用蓄能介质实现对太阳能的收集及移峰填谷，并利用振荡热管进行高效传热，从而提高热泵系统的制热效，优化蓄能型太阳能热泵热水系统的整体性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

蓄能型太阳能振荡热管热泵供热装置，包括蓄能型振荡热管太阳能集热器、冷凝/蒸发换热器、压缩机、水冷冷凝器、节流阀、水箱和水泵；所述蓄能型振荡热管太阳能集热器包括太阳能真空集热管、振荡热管和相变材料，振荡热管的蒸发段以U形管形式布置在太阳能真空集热管内；所述冷凝/蒸发换热器为套管式换热器，由换热器外壳、热泵蒸发器管路和振荡热管的冷凝段构成，换热器外壳套在振荡热管的冷凝段外部，换热器管外壳内流动的是热泵蒸发器的制冷剂，所述换热器外壳与热泵蒸发器管路连通；多个热泵蒸发器管路串联后，再和压缩机、水冷冷凝器的制冷剂管、水冷冷凝器、节流阀串联连接成一个闭合的制冷剂循环回路；所述水冷冷凝器、水冷冷凝器水管、水泵和水箱串联连接成一个闭合的水循环回路。

所述振荡热管蒸发段和真空集热管之间填充相变材料，可为石蜡、月桂酸、癸酸、十水硫酸钠、正十七烷、正十八烷或以上材料任意组合，也可为装有上述相变材料的胶囊并以水填充在胶囊的空隙间。

所述振荡热管蒸发段的管外设置有翅片，翅片选铜、铁、铝或合金为材料，以螺旋形盘绕在振荡热管的蒸发段外面，翅片的形状可为H形、三角形、梯形或矩形。