[发明专利]一种太阳能热源塔热泵复合供热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将太阳能与空气能结合利用的复合供热装置，能够同时吸收太阳能与低位空气热能，在晴天储存利用太阳能、吸收低位空气热能，阴天同时利用太阳能与低位空气热能的太阳能热源塔热泵复合供热装置。

背景技术

目前，国内民用日常热水供应、冬季空调热水供应及工农业日常供热（如粮食烘干、服装干蒸、大棚保暖等）的热量制备主要采用锅炉及各类热泵来进行。而燃煤、燃油、燃气锅炉的广泛使用不可避免地向环境排放大量CO₂及氮化物、硫化物，从而造成温室效应与环境污染。电锅炉能耗大，效率低，经济性差。同时，随着各类不可再生的石化能源的短缺，锅炉的使用费用日益高昂。各种热泵（空气源、水源、土壤源热泵等）都有其自身缺陷：空气源热泵冬季换热效率较低；水源热泵对水源环境要求较高；土壤源热泵初投资高，受场地条件限制。这些都制约了此类热泵的广泛使用。

太阳能是一种可再生能源，地球上的风能、水能及化石能源从根本上来说都是来自于太阳能，其取之不尽用之不竭。我国太阳能资源丰富，2/3以上的国土面积年日照在2000h以上，年平均辐射量超过60×10⁴kJ/cm²。由于太阳能自身有着不可避免的缺点如能流密度低，强度受各种因素（如季节、地点、气候等）的影响而不能维持常量，太阳能的有效利用受到较大的限制。在阴天及冬季为满足所需热量，需要较大面积的太阳能集热器，从而太阳能供热未能得到广泛的应用推广。

热源塔热泵作为一种新型的热源提供形式，有效地利用了空气的热能，它吸收空气低位热能与空气中水蒸气的凝结热（显热与潜热），为系统提供热源。热源塔体积小，施工安装方便，对使用环境要求低，可以广泛灵活应用在各种需要供热的场所。但是，现有热源塔夜间使用换热效率低，冬季使用换热不足，冬季运行过程需要使用防冻液等，导致热源塔的推广使用也受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有热源塔自身换热缺陷，避免太阳能集热器体积大、效率低的缺点，提供一种能够同时利用太阳能与低位空气热能的太阳能热源塔热泵复合供热装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能热源塔热泵复合供热装置，包括热源塔热泵供热系统、太阳能集热器供热系统、相变储热系统、相变供热系统；

所述热源塔热泵供热系统包括热源塔、介质循环泵Ⅰ和热泵机组，热源塔包括机体、热源塔换热器、防冻液喷淋系统，介质循环泵Ⅰ安装在热泵机组热源侧入口处的主管道Ⅰ上，所述主管道Ⅰ一端与热泵机组一端连接，主管道Ⅰ另一端分别通过不同分支管道与热源塔换热器的出口、相变储热罐的吸热管出口和太阳能集热器的出口连接，热泵机组另一端与主管道Ⅱ一端连接，主管道Ⅱ另一端分别通过不同分支管道与热源塔换热器的进口、相变储热罐的吸热管进口和太阳能集热器的进口连接；在主管道Ⅱ与热源塔换热器的进口相连的分支管道上安装有流量阀Ⅰ，在主管道Ⅰ与热源塔换热器的出口相连的分支管道上安装有流量阀Ⅱ，流量阀Ⅰ和流量阀Ⅱ用于控制通过热源塔换热器的介质流量； 

所述太阳能集热器供热系统包括太阳能集热器和热泵机组、介质循环泵Ⅰ, 太阳能集热器的进口与主管道Ⅱ相连的分支管道上安装有流量阀Ⅲ，太阳能集热器的出口与主管道Ⅰ相连的分支管道上安装有流量阀Ⅳ，通过流量阀Ⅲ和流量阀Ⅳ可控制通过太阳能集热器的介质流量； 

所述相变储热系统包括太阳能集热器、相变储热罐和介质循环泵Ⅱ, 相变储热罐内部设有吸热管、储热管和相变储热材料，太阳能集热器的出口通过次管道Ⅰ与相变储热罐的储热管入口相连，太阳能集热器的入口与相变储热罐的储热管出口通过次管道Ⅱ相连，介质循环泵Ⅱ安装在次管道Ⅰ上，流量阀Ⅴ安装在次管道Ⅱ上，流量阀Ⅵ安装在次管道Ⅰ上，通过流量阀Ⅴ和流量阀Ⅵ，可控制通过相变储热器的储热管的介质流量；

所述相变供热系统包括相变储热罐、热泵机组、介质循环泵Ⅰ，相变储热罐的吸热管进口与主管道Ⅱ相连的分支管道上安装有流量阀Ⅶ，相变储热罐的吸热管出口与主管道Ⅰ相连的分支管道上安装有流量阀Ⅷ，通过流量阀Ⅶ和流量阀Ⅷ，可控制通过相变储热罐的吸热管的流量。

进一步，所述热源塔热泵供热系统还包括变频风机，变频风机水平安装在热源塔上部的垂直风筒内。