[发明专利]一种太阳能空气与热泵制热剂复合集热器供暖系统

说明书

本发明涉及一种太阳能空气与热泵制热剂复合集热器供暖系统，包括外壳、透明盖板、吸热板、保温层、压缩机、蓄热水箱、冷凝器、控制器，其特征是：在吸热板上以紧密结合的方式附着有承压管，承压管的一个端口通过管路连接压缩机的入口、压缩机的出口连接冷凝器，冷凝器通过节流阀连接承压管的另一个端口，冷凝器置于蓄热水箱中，蓄热水箱上设有与散热器连接的管道，且管道上设有循环水泵，在外壳上设有空气流入管和空气流出管，在空气流出管上设有风机。其优点是：将太阳能空气集热器与太阳能热泵集热器融合在一起，并进行合理控制，初建投资低，集热器效率高，运行成本低，能够解决寒冷地区供暖问题。

技术领域

本发明涉及一种太阳能空气与热泵制热剂复合集热器供暖系统，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

平板集热器主要由吸热板、透明盖板、绝热材料、外壳等几部分组成。平板集热器工作时，太阳辐射能穿过透明盖板后投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换为热能，吸收板热能传递给传热工质，使传热工质的温度升高或发生相变，然后，集热器通过传热工质输出热能。传热工质为空气时，该平板集热器就成为太阳能空气集热器；传热工质为液体时，该平板集热器称为太阳能液体集热器；传热工质为制热剂发生相变时，该平板集热器就成为太阳能热管集热器或太阳能热泵集热器。集热器是太阳能供暖的关键部件。

太阳能空气集热器，防冻措施简单，腐蚀问题不严重，系统没有过热汽化的危险，微小的不严密封不会严重影响太阳能空气集热器的工作性能，经过加热的空气不需要中间换热设备直接利用，与太阳能液体集热器相比不存在冬季的结冰问题。用太阳能空气集热器的太阳能热风采暖系统是最舒适的，再加集热器结构简单、易于维护，太阳能空气集热器供暖系统是有优势的。太阳能空气集热器供暖系统由太阳能空气集热器、卵石蓄热器（岩石堆积床）、风机、辅助热源等组成。由于空气的容积比热容（）要比水的容积比热容（）小得多，使得换热需要大量的空气，但由于风压小，风机容量是不会很大的，风机要消耗一定的电能。白天集热器加热的空气一部分直接用于采暖，另一部分要供给卵石蓄热器，把空气携带的热能传递给卵石蓄热器，以备夜间没有太阳能时，用存贮在卵石蓄热器的热能供给房间，由于这个过程，需要提高集热器出口空气温度，使得集热器效率下降，限制了太阳能空气集热器供暖系统在严寒和寒冷地区的应用。

太阳能液体集热器，应用于采暖系统，地暖要求集热器出口液体温度超过30℃；散热器采暖，要求集热器出口液体温度超过50℃。由于集热器出口液体温度高，集热器集热效率下降，平板液体集热器在寒冷地区的应用是困难的，一般采用真空玻璃管集热器。

太阳能热管集热器，传热介质在集热器中蒸发，发生相变，吸收太阳能，蒸气不经过压缩机压缩直接传递到冷凝器，蒸气在冷凝器中冷凝，蒸气相变为液体，蒸气热能传递给冷凝器。集热器本质上为蒸发器，蒸发器的温度高于冷凝器，热能从蒸发器到冷凝器的传递，本质上是从高温到低温的传递。集热器作为蒸发器吸收太阳能，通过蒸气，再经冷凝器，把热能传递给冷凝器，冷凝器吸收的热能用于供暖，由于集热器温度高于冷凝器，在寒冷地区平板集热器效率下降很多，使得太阳能热管平板集热器供暖系统不能应用于寒冷地区的供暖。

太阳能热泵集热器供暖系统，传热工质在集热器中相变蒸发吸收太阳能，集热器即为热泵蒸发器，该集热器也可称为集热蒸发器，冷凝器直接加热供暖水的供暖系统也可称为直接膨胀式太阳能热泵供暖系统。在太阳能热泵集热器供暖系统中，将太阳能集热器作为热泵的蒸发器，以低沸点传热工质作为太阳能集热器的传热工质，热泵的低沸点传热工质称为制热剂。太阳能集热器吸收太阳辐射能并转换成热能，传递到集热蒸发器内制热剂，使制热剂蒸发，太阳能集热器输出蒸气，送到压缩机进气口，蒸气经压缩机压缩成为高温高压气体并从压缩机排气口输出，然后，高温高压蒸气传递到冷凝器，冷凝为高压制热剂液体，并把蒸气热能传递给冷凝器，冷凝器吸收的热能再用于供暖，冷凝器出来的高压制热剂液体，经干燥过滤，再经节流阀（膨胀阀），成为低压制热剂液体，回送到太阳能集热器，形成循环。热能从太阳能集热器低温热源传递到冷凝器成为高温热能以便供暖利用。由于集热器温度降低，因此可以提高集热器的效率，但是，太阳能热泵集热器供暖系统中的压缩机要消耗大量电能。