CN203671987U - 一种家用太阳能空气源热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家用太阳能空气源热泵，属于制热装置领域，包括空气源热泵机组，其特征在于：还包括超导液循环回路和除霜自动控制装置；所述的空气源热泵机组包括用管路顺序循环连接的四通换向阀、超导液换热器、储液罐、膨胀阀和空气换热器，还包括压缩机、水箱和三通换向阀；所述的水箱是太阳能热水器的水箱，包括水箱换热器；回路内部充满工介质；所述的超导液循环回路包括顺序循环连接的超导液换热器、支路部分和屏蔽站，内部充满超导液；所述的支路部分包括制热支路和制冷支路，制热支路和制冷支路相并联，两端连接在超导液循环回路的干路上。与现有技术相比较具有能耗低、效率高的特点。

Description

一种家用太阳能空气源热泵

技术领域

本实用新型涉及一种空气源热泵，特别是一种适用于家庭用的太阳能空气源热泵。

背景技术

现在很多家庭都使用太阳能热水器获取热水，其优势在于不需要消耗电能就可以产生热水。但是遇上阴雨天气时日照不足，无法提供足够热的热水，人们只能采用电加热的方法烧水，但是电加热耗电量多，热效率低；当日照充足时，太阳能热水器在将水加热的所需的温度后，得到的多余热量就白白浪费掉了，多余的热量不能得到充分的利用。

而空气源热泵是运用热泵工作原理，吸收空中的低能热量，经过中间介质的热交换，并压缩成高温气体，通过管道循环系统对水加热，或给室内升温或降温。现有技术中空气源热泵传热较慢，水管内易产生水垢，影响工作效率。此外，空气源热泵低温运行时，室外机蒸发器结霜时有发生，现有的除霜方法有自然除霜、水冲霜、电加热除霜、逆循环除霜和热气旁通除霜。自然除霜是停运一段时间用周围环境的热量将霜层融化掉，此除霜方法不消耗额外能量，但除霜时间越长热量损失越多，而且在0℃以下的环境中无法使用；水冲霜是用淋水将霜融化掉，此除霜方法用时短，但浪费水资源，而且水在蒸发器上容易结冰，结冰后增大冷单元表面的传热阻。电加热除霜使用电加热提供化霜热，增加了能耗；逆循环除霜是四通换向阀换向机组由制热状态转为制冷状态，室外机蒸发器起冷凝器作用，由吸热转为放热，通过释放的热量来化霜，此种除霜方法，会影响到空气源热泵的制热，使室内温度下降，并且四通换向阀频繁换向会影响其可靠性及寿命；热气旁通除霜是不改变制冷剂的流向，机组在除霜过程中保持制热状态不变，压缩机排出的高温气体直接旁通一部分至室外蒸发器进行融霜，此种除霜方式由于高压侧冷媒的热量还是来自于蒸发器中吸收的热量，当气温较低除霜不够快时，将没有足够的热量吸收，会使主机进入保护性停机状态，如采用简单的旁通之路，则易产生压缩机液击现象，同时，在除霜过程中，因压缩机的排气量减少，会影响加热效果，无法满足正常的产热需求。

为此，在现有技术中采用通过检测蒸发器温度来判断是否结霜，从而决定是否启动化霜程序。但结霜的条件有多种，比如温度、湿度等，仅通过检测温度来判断是否结霜是不可靠的，容易造成误操作，从而加剧了设备的磨损，增加了能耗。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种能耗低、制热效率高的家用太阳能空气源热泵。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种家用太阳能空气源热泵，包括空气源热泵机组，其特征在于：还包括超导液循环回路和除霜自动控制装置；所述的空气源热泵机组包括用管路顺序循环连接的四通换向阀、超导液换热器、储液罐、膨胀阀和空气换热器，还包括压缩机、水箱和三通换向阀；所述的水箱是太阳能热水器的水箱，包括水箱换热器；所述的四通换向阀的a口连接空气换热器的k口，四通换向阀的c口连接超导液换热器的m口，四通换向阀的b口连接压缩机的进液口，四通换向阀的d口连接压缩机的出液口；第一三通换向阀的e口连接空气换热器的k口，第一三通换向阀的f口连接水箱换热器的q口，第一三通换向阀的g口连接超导液换热器的m口；第二三通换向阀的h口连接空气换热器的l口，第二三通换向阀的i口连接超导液换热器的n口，第二三通换向阀的j口连接水箱换热器的r口；回路内部充满工介质；所述的超导液循环回路包括顺序循环连接的超导液换热器、支路部分和屏蔽站，内部充满超导液；所述的支路部分包括制热支路和制冷支路，制热支路和制冷支路相并联，两端连接在超导液循环回路的干路上；制冷支路包括顺序连接的电磁阀、风机盘管和止回阀，制热支路包括顺序连接的电磁阀、地埋盘管和止回阀；所述的屏蔽站包括膨胀罐和屏蔽泵；所述的空气换热器，包括换热翅片、化霜翅片和电风扇；化霜翅片包括竖直的毛细管和水平的导热丝；所述的换热翅片包括竖直的毛细管和水平的导热丝；所述的导热丝是弯曲的，在与毛细管连接的地方位置较低，导热丝在两相邻毛细管之间的位置较高；所述的除霜自动控制装置包括化霜循环回路和检测装置；所述的化霜循环回路包括用管路顺序循环连接的水箱、水泵和空气换热器的化霜翅片。

上述的工介质是氟利昂R407。

上述的空气源热泵机组回路内包括过滤器。

上述的供热循环回路内包括自动排气阀。

上述空气换热器上安装有接近开关。

上述的毛细管外表面和导热丝具有导水膜层。

上述的导水膜是聚四氟乙烯。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下突出的有益效果：

1、充分利用太阳能，降低了能耗；

2、制热效率高；

3、供热循环回路无水垢；

4、空气换热器不易结霜；

5、除霜效果好；

6、噪音低；

7、设备使用寿命长；

8、废气经过滤后排出，更加环保。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的空气换热器结构示意图。

图3是本实用新型的空气换热器中换热翅片结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括空气源热泵机组、超导液循环回路和除霜自动控制装置。

所述的空气源热泵机组包括用管路顺序循环连接的四通换向阀2、超导液换热器3、储液罐4、膨胀阀6和空气换热器7，还包括压缩机1、水箱9和两个三通换向阀。所述的水箱9是太阳能热水器的水箱，包括水箱换热器。其中所述的四通换向阀2的a口连接空气换热器7的k口，四通换向阀2的c口连接超导液换热器3的m口，四通换向阀2的b口连接压缩机1的进液口，四通换向阀2的d口连接压缩机1的出液口；第一三通换向阀8的e口连接空气换热器7的k口，第一三通换向阀8的f口连接水箱换热器的q口，第一三通换向阀8的g口连接超导液换热器3的m口；第二三通换向阀10的h口连接空气换热器7的l口，第二三通换向阀10的i口连接超导液换热器3的n口，第二三通换向阀10的j口连接水箱换热器的r口。回路内部充满工介质。在本实施例中所述的工介质是氟利昂R407，相对于传统的R22，R407更加的环保。

所述的四通换向阀2由电磁控制，有两个状态，断电时a口与b口连通，c口与d口连通；通电时a口与d口连通，b口与c口连通。所述的第一三通换向阀8由电磁控制，有两个状态，断电时e口与f口连通，通电时f口与g口连通。所述的四通换向阀2由电磁控制，有两个状态，断电时h口与j口连通，通电时j口与i口连通。 

所述的超导液循环回路包括顺序循环连接的超导液换热器3、支路部分和屏蔽站，内部充满超导液。所述的支路部分包括制热支路和制冷支路，制热支路和制冷支路相并联，两端连接在超导液循环回路的干路上。制冷支路包括顺序连接的电磁阀12、风机盘管13和止回阀14，制热支路包括顺序连接的电磁阀15、地埋盘管16和止回阀17。

所述的屏蔽站包括膨胀罐18和屏蔽泵19。所述的屏蔽站中的膨胀罐18在系统中起缓冲压力波动及部分给液的作用，在本系统中主要是用来吸收超导液因温度变化增加的那部分体积，延长设备使用寿命。屏蔽泵19具有无泄漏，噪音低的特点，能够有效的杜绝超导液的泄漏，给人们一个安逸舒适的生活环境。在本实施例中，所述的超导液相对于现有技术中用水做导热液体具有导热效率高，管道中无水垢等优点。

本实用新型有三个工作状态：冬季晴天制热状态、冬季阴天制热状态和夏天制冷状态。

冬季晴天时日照充足，将太阳能热水器所产的部分热量用于室内加热。此时，各电磁阀的状态及超导液和工介质的流向如图1所示，四通换向阀2的a口与b口连通，c口与d口连通；第一三通换向阀8的e口与f口连通；第二三通换向阀10的h口与j口连通。此时，超导液换热器3相当于冷凝器，空气换热器7和水箱换热器相当于蒸发器。工介质在压缩机1的驱动下由气态常温被压缩成气态高温，然后将其送到超导液换热器3，工介质由气态高温凝结成液态常温，并向超导液释放热量，完成制热效应；工介质经膨胀阀6分别流进空气换热器7和水箱换热器，工介质经蒸发变成气态低温，在空气换热器7中向周围空气吸收热量，在水箱换热器中向水箱9中的水吸收热量，完成吸热效应；然后工介质被吸进压缩机1中。此时，电磁阀15打开，电磁阀12关闭。超导液在屏蔽泵19的驱动下从屏蔽站经超导液换热器3加热后温度升高，高温超导液流进室内的地埋盘管16，在地埋盘管16中将室内空气加热，超导液降为室温后流进屏蔽站。完成对室内加热的过程。

冬季阴天时日照不足，可用本实用新型对太阳能热水器水箱9中的水进行加热从而提供生活用热水。此时，各电磁阀的状态及超导液和工介质的流向为：四通换向阀2的a口与b口连通，c口与d口连通；第一三通换向阀8的g口与f口连通；第二三通换向阀10的i口与j口连通。此时，超导液换热器3和水箱换热器相当于冷凝器，空气换热器7相当于蒸发器。工介质在压缩机1的驱动下由气态常温被压缩成气态高温，然后将其分别送到超导液换热器3和水箱换热器，工介质由气态高温凝结成液态常温，在超导液换热器3中向超导液释放热量，加热超导液，在水箱换热器中向水箱9中的水释放热量，加热水，完成制热效应；工介质经膨胀阀6流进空气换热器7，工介质经蒸发变成气态低温，在空气换热器7中向周围空气吸收热量，完成吸热效应；然后工介质被吸进压缩机1中。此时，电磁阀15打开，电磁阀12关闭。超导液在屏蔽泵19的驱动下从屏蔽站经超导液换热器3加热后温度升高，高温超导液流进室内的地埋盘管16，在地埋盘管16中将室内空气加热，超导液降为室温后流进屏蔽站。完成对室内加热的过程。

相对于现有技术中直接用电热给水箱9加热本实用新型具有耗电低的特点。

夏季时本实用新型用来制冷，即在室内吸收热量，在室外释放热量，释放的热量可用于水箱9加热。此时，各电磁阀的状态及超导液和工介质的流向为：四通换向阀2的c口与b口连通，a口与d口连通；第一三通换向阀8的e口与f口连通；第二三通换向阀10的h口与j口连通。此时，空气换热器7和水箱换热器相当于冷凝器，超导液换热器3相当于蒸发器。工介质在压缩机1的驱动下由气态常温被压缩成气态高温，然后将其分别送到空气换热器7和水箱换热器，工介质由气态高温凝结成液态常温，在空气换热器7中向周围空气释放热量，在水箱换热器中向水箱9中的水释放热量，加热水，完成制热效应；工介质经膨胀阀6流进超导液换热器3，工介质经蒸发变成气态低温，在超导液换热器3中向超导液吸收热量，完成吸热效应；然后工介质被吸进压缩机1中。

此时，电磁阀12打开，电磁阀15关闭。超导液在屏蔽泵19的驱动下从屏蔽站经超导液换热器3换热后温度降低，低温超导液流进室内的风机盘管13，在风机盘管13中将室内吸收空气热量，室内空气降温，超导液升至室温后流进屏蔽站。完成对室内制冷的过程。

所述的空气换热器7结构如图2所示，包括换热翅片21、化霜翅片22和电风扇23。化霜翅片22包括竖直的毛细管和水平的导热丝。

所述的换热翅片22结构如图3所示，包括竖直的毛细管25和水平的导热丝24。氟利昂从毛细管25内流过，通过毛细管25跟空气进行热交换，导热丝24固定连接在毛细管25上，增大与空气的接触面积，提高热交换的效率。所述的导热丝24是弯曲的，在与毛细管25连接的地方位置较低，导热丝24在两相邻毛细管25之间的位置较高。这样的结构能够使凝结在导热丝24上的水珠更容易滑到毛细管25上，再顺着毛细管25滑下，避免了水珠结成霜冻。

此外，所述的毛细管25外表面和导热丝24可以镀上一层导水膜，导水膜与水互不浸润，能够使水更容易从导热丝24和毛细管25上滑下。在本实施例中所述的导水膜是聚四氟乙烯。当液体表面张力高于固体平面的临界表面张力时，则生成不连续液滴形成不浸润现象。水的表面张力是72mN/m，聚四氟乙烯的临界表面张力值是18mN/m，水与聚四氟乙烯具有良好的不浸润性。聚四氟乙烯具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，还可以增加蒸发器的使用寿命。

所述的除霜自动控制装置包括化霜循环回路和结霜检测装置。

所述的化霜循环回路包括用管路顺序循环连接的水箱9、水泵11和空气换热器7的化霜翅片22。水泵11启动后水箱9里的热水沿着化霜循环回路循环流动，当流经化霜翅片22时热水加热化霜翅片22周围的空气，在电风扇23的作用下化霜翅片22周围的热空气被吹向换热翅片21，从而将换热翅片21上的霜融化掉。

所述的结霜检测装置包括接近开关，即在空气换热器7上安装接近开关，接近开关的感应面靠近空气换热器7上的换热翅片21。当空气换热器7结霜后，换热翅片21与接近开关距离减小，接近开关检测到距离变小后，启动水泵11，开始化霜程序；当霜溶化后，换热翅片21与接近开关的距离增大，接近开关检测到距离增大后，经过设定的时间T后，停止水泵11运转，结束化霜程序。所述的接近开关是现有技术，其内在结构和阈值设定方式不再累述。

优化方案中，所述的空气源热泵机组回路内包括过滤器5，过滤器5能够滤掉工介质中的杂质，减少对空气源热泵机组的磨损，增加使用寿命。

优化方案中，所述的超导液循环回路内包括自动排气阀20，供热循环回路中有气体会降低导热效率，自动排气阀20能够将供热循环回路里的空气排出。

需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种家用太阳能空气源热泵，包括空气源热泵机组，其特征在于：还包括超导液循环回路和除霜自动控制装置；所述的空气源热泵机组包括用管路顺序循环连接的四通换向阀、超导液换热器、储液罐、膨胀阀和空气换热器，还包括压缩机、水箱和三通换向阀；所述的水箱是太阳能热水器的水箱，包括水箱换热器；所述的四通换向阀的a口连接空气换热器的k口，四通换向阀的c口连接超导液换热器的m口，四通换向阀的b口连接压缩机的进液口，四通换向阀的d口连接压缩机的出液口；第一三通换向阀的e口连接空气换热器的k口，第一三通换向阀的f口连接水箱换热器的q口，第一三通换向阀的g口连接超导液换热器的m口；第二三通换向阀的h口连接空气换热器的l口，第二三通换向阀的i口连接超导液换热器的n口，第二三通换向阀的j口连接水箱换热器的r口；回路内部充满工介质；所述的超导液循环回路包括顺序循环连接的超导液换热器、支路部分和屏蔽站，内部充满超导液；所述的支路部分包括制热支路和制冷支路，制热支路和制冷支路相并联，两端连接在超导液循环回路的干路上；制冷支路包括顺序连接的电磁阀、风机盘管和止回阀，制热支路包括顺序连接的电磁阀、地埋盘管和止回阀；所述的屏蔽站包括膨胀罐和屏蔽泵；所述的空气换热器，包括换热翅片、化霜翅片和电风扇；化霜翅片包括竖直的毛细管和水平的导热丝；所述的换热翅片包括竖直的毛细管和水平的导热丝；所述的导热丝是弯曲的，在与毛细管连接的地方位置较低，导热丝在两相邻毛细管之间的位置较高；所述的除霜自动控制装置包括化霜循环回路和检测装置；所述的化霜循环回路包括用管路顺序循环连接的水箱、水泵和空气换热器的化霜翅片。

2.根据权利要求1所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述的工介质是氟利昂R407。

3.根据权利要求1所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述的空气源热泵机组回路内包括过滤器。

4.根据权利要求1所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述的供热循环回路内包括自动排气阀。

5.根据权利要求1所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述空气换热器上安装有接近开关。

6.根据权利要求1所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述的毛细管外表面和导热丝具有导水膜层。

7.根据权利要求6所述的家用太阳能空气源热泵，其特征在于：所述的导水膜是聚四氟乙烯。

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