利索能及
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专利号: 2019110208386
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于包括非直棚式和直棚式两种结构配置,所述非直棚式包括喷气增焓压缩机(1)、水箱(2)、四通换向阀(3)、冷凝器(4)、第一电子膨胀阀(5)、经济器(6)、第二电子膨胀阀(7)、蒸发器(8)、气液分离器(9)、太阳能集热器(10)、第一换热盘管(11)、第一电磁阀(13)、第二电磁阀(14)、第二换热盘管(17)、进水电磁阀(18)和出水电磁阀(19);

所述直棚式在非直棚式结构配置的基础上还包括第三电磁阀(15)和第四电磁阀(16);

所述系统在冬季环境温度低于0℃时,可将水箱中的水作为喷气支路的辅助热源,对经过电子膨胀阀的降压后的低温低压的冷媒进行加热,提高中间压力,增加压缩机排气量机组制热量,使机组在环境温度低于-20℃时依然稳定运行;在其它季节时,可将太阳能直接用于制热水。

2.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述非直棚式和直棚式结构配置各部分相同的连接关系为:所述第一换热盘管(11)、第二换热盘管(17)置于水箱(2)内,喷气增焓压缩机(1)的排气口与水箱(2)内第一换热盘管(11)的入口端相连,水箱(2)内第一换热盘管(11)的出口端与四通换向阀(3)的第一通孔相连,四通换向阀(3)的第二通孔与冷凝器(4)进口相连,冷凝器(4)出口与经济器(6)和第一电子膨胀阀(5)的入口相连,经济器(6)的第一出口与第二电子膨胀阀(7)相连,第二电子膨胀阀(7)的出口与蒸发器(8)的入口相连,经济器(6)的第二出口与第一电磁阀(13)和第二电磁阀(14)的入口相连,第一电磁阀(13)的出口与喷气增焓压缩机(1)的补气口相连,蒸发器(8)的出口与四通阀换向阀(3)的第三通孔相连,四通换向阀(3)的第四通孔与汽液分离器(9)的入口端相连,汽液分离器(9)的出口端与喷气增焓压缩机(1)吸气口相连,水箱(2)内第二换热盘管(17)的出口端与喷气增焓压缩机(1)的补气口端相连。

3.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述非直棚式结构配置独有的连接关系为:所述水箱(2)内第二换热盘管(17)的入口端与第二电磁阀(14)的出口端相连,制冷剂不进入水箱,太阳能集热器吸收的热量直接加热水箱里的水,避免水箱中换热盘管过多。

4.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述直棚式结构配置独有的连接关系为:所述第二电磁阀(14)的出口在第三电磁阀(15)和第四电磁阀(16)之间的管路上,第三电磁阀(15)设置在太阳能集热器(10)的入口端,第四电磁阀(16)设置在第二换热盘管(17)的入口端,制冷剂进入水箱,和水箱中的水进行换热。

5.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述水箱(2)包括由低导热系数材料制成的隔热板(12),隔热板(12)中间有对流孔。

6.根据权利要求1或5所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述第一换热盘管(11)在隔热板(12)上方,第二换热盘管(17)在隔热板(12)的下方。

7.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述系统制热控制方法的第一种情形,即当室外空气温度高于第一切换温度,第一切换温度在0℃

10℃之间取值时:

~

如果太阳能充足:对于所述非直棚式和直棚式结构配置,都需停止热泵系统,都只运行太阳能系统;

如果太阳能不足:对于所述非直棚式和直棚式结构配置,都需开启热泵系统,第一电子膨胀阀(5)关闭,第二电子膨胀阀(7)开启,第一电磁阀(13)和第二电磁阀(14)关闭;对于直棚式结构配置,还需同时将第三电磁阀(15)和第四电磁阀(16)关闭。

8.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述系统制热控制方法的第二种情形,即当室外空气温度在第一切换温度与第二切换温度之间,第二切换温度在-10℃ 0℃之间取值时:~

对于所述非直棚式结构配置:第一电子膨胀阀(5)和第二电子膨胀阀(7)开启,当室外太阳辐射强度较高以至于平板集热器(10)出口的水温高于水箱(2)设定温度时,第一电磁阀(13)开启,第二电磁阀(14)关闭;当室外太阳辐射强度较低以至于平板集热器(10)出口的水温低于水箱(2)设定温度时,第一电磁阀(13)关闭,第二电磁阀(14)开启, 第二换热盘管(17)可以吸收部分水箱温度以提高压缩机排气口温度;

对于所述直棚式结构配置:第一电子膨胀阀(5)和第二电子膨胀阀(7)开启,当室外太阳辐射强度较高以至于平板集热器(10)出口的水温高于水箱(2)设定温度时,第一电磁阀(13)开启,第二电磁阀(14),第三电磁阀(15),第四电磁阀(16)均关闭;当室外太阳辐射强度较低以至于平板集热器(10)出口的水温低于水箱(2)设定温度时,第一电磁阀(13)关闭,第二电磁阀(14)开启,当平板集热器(10)出口温度高于经济器(6)出口温度时,第三电磁阀(15)开启,第四电磁阀(16)关闭,制冷剂直接回到压缩机喷气口以提高压缩机排气温度;当平板集热器(10)出口温度低于经济器(6)出口温度时,第三电磁阀(15)关闭,第四电磁阀(16)开启,制冷剂进入水箱,通过换热盘管加热水箱中的水,最后回到压缩机。

9.根据权利要求1或8所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述系统制热控制方法的第三种情形,即当室外空气温度低于所述第二切换温度时:对于所述非直棚式结构,第一电子膨胀阀(5)和第二电子膨胀阀(7)开启,第一电磁阀(13)关闭,第二电磁阀(14)开启;

对于所述直棚式结构,在非直棚式结构控制方法基础上,当太阳能集热器(10)出口温度高于经济器(6)出口温度时,第三电磁阀(15)开启,第四电磁阀(16)关闭;当太阳能集热器(10)出口温度低于经济器(6)出口温度时,第三电磁阀(15)关闭,第四电磁阀(16)开启。

10.根据权利要求1所述的太阳能和空气源热泵热能分级利用系统,其特征在于,所述系统制冷控制的方法为:

对于所述非直棚式结构配置:四通换向阀(2)切换为制冷模式,第一电子膨胀阀工作(5)关闭,第二电子膨胀阀(7)开启,第一电磁阀(13)和第二电磁阀(14)关闭,太阳能集热器制取热水;

对于所述直棚式结构配置:其控制方法是在非直棚式结构控制方法基础上同时关闭第三电磁阀(15)和第四电磁阀(16)。