[发明专利]一种太阳能源热泵系统的设计方法、系统及控制方法

说明书

本发明公开一种太阳能源热泵系统的设计方法、系统及控制方法，包括主机模块，以及阵列式设置的太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块，太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块通过主机模块相连，并对主机模块、太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块的选型进行设计；通过实时监测室外太阳能辐射强度，切换热泵制热模式和辅助制热模式。通过耦合空气源直凝热泵和太阳能直膨式热泵，避免空气源直凝热泵结霜、低温影响，以及太阳能直膨式热泵稳定性差的问题，节能优势显著，暖温度稳定性强。

技术领域

本发明涉及热泵产品设计和运行控制技术领域，特别是涉及一种太阳能源热泵系统的设计方法、系统及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

热泵技术已被广泛应用于建筑业，满足供暖、供热水等需求。

其中，空气源直凝热泵技术由于以舒适度较高的辐射供热方式，在工程中得到了广泛应用；但是，冬季空气源直凝热泵的结霜、低温问题是制约机组稳定高效运行的关键因素，同时也存在末端辐射铜管的敷设工艺复杂的问题。

另外，在太阳能热泵方面，太阳能直膨式热泵多以水循环作为末端热量输送介质，该系统受制于太阳能资源的非连续性影响，工程应用稳定性也受影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种太阳能源热泵系统的设计方法、系统及控制方法，耦合空气源直凝热泵和太阳能直膨式热泵，避免空气源直凝热泵结霜、低温影响，以及太阳能直膨式热泵稳定性差的问题，节能优势显著，暖温度稳定性强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种太阳能源热泵系统的设计方法，所述太阳能源热泵系统包括主机模块，以及阵列式设置的太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块，太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块通过主机模块相连；对主机模块、太阳能直膨集热模块和直凝蓄热模块的设计过程包括：

根据建筑辐射热负荷，确定主机模块容量；

根据建筑辐射热负荷和直凝蓄热模块的可敷设面积，确定直凝蓄热模块单位面积供热热指标，并以此确定单个直凝蓄热模块面积和可敷设数量；

根据建筑辐射热负荷确定直凝蓄热模块的蓄热量，以此确定单个直凝蓄热模块内的蓄热材料的填充高度；

根据建筑辐射热负荷、热泵制热能效系数和建筑地点太阳能辐射强度，确定太阳能直膨集热模块的敷设面积和单位面积热指标，并以此确定单个太阳能直膨集热模块面积和敷设数量。

作为可选择的实施方式，根据建筑辐射热负荷Q_f确定的直凝蓄热模块的蓄热量Q_x为：Q_x＝Q_f×t_x；式中，t_x为需要的相变释热时间。

作为可选择的实施方式，单个直凝蓄热模块内的蓄热材料的填充高度h为：h＝Q_x/(γ×ρ×F_n)；式中，γ为蓄热材料相变潜热，F_n为直凝蓄热模块的可敷设面积，ρ为蓄热材料密度。

作为可选择的实施方式，根据建筑辐射热负荷Q_f、热泵制热能效系数COP和建筑地点太阳能辐射强度D，确定的太阳能直膨集热模块的敷设面积F_w为：F_w＝Q_f/(COP×D×y)，式中，y为热转换效率。

作为可选择的实施方式，太阳能直膨集热模块的单位面积热指标q_{e_0}为：q_{e_0}＝D×y。

第二方面，本发明提供一种太阳能源热泵系统，包括：采用第一方面所述的设计方法进行构建。