空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510473978.4

申请日:

2015.07.28

公开号:

CN105020823A

公开日:

2015.11.04

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):F24F 5/00申请日:20150728|||公开

IPC分类号:

F24F5/00; F24F13/22; F24F13/24; F25B27/00; F25B41/06

主分类号:

F24F5/00

申请人:

侴乔力; 陈江

发明人:

侴乔力; 陈江; 侴雨宏; 魏蔚

地址:

230051安徽省合肥市水阳江路菱水苑南7号楼301室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调:(1)通过反射镜、透明叶片与翅片黑腔吸收太阳能,通过翅片吸收空气能,实现太阳能吸收器与空气翅片蒸发器的一体化设计;(2)构建空气太阳复合源中央热泵空调,提高蒸发温度;(3)通过垂直向上风幕统一采暖与空调的高效末端形式降低冷凝温度;(4)通过降低循环温差提高热泵制热量与能效比;(5)以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热泵,降低太阳能中央热泵空调应用门槛。

权利要求书

权利要求书
1.  一种空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其由压缩机(1);气液分离器(1-1);四通换向阀(2);使用侧换热器(3);循环水泵(3-1);逆止阀(3-2);过滤器(3-3);翅片氟盘管吸收器(4);止回阀(5);高压储液器(5-1);膨胀阀(6);过滤器(6-1);百叶式侧面回风口(7);过滤网(8);翅片水盘管(9);变风量风机(10);导流式顶面送风口(11);积水盘(12);排水管(13);室内机外壳(14);消音棉(15);轴流风机(16);室外机外壳(17);反射镜(18);加湿器(19);太阳能电池板(20);逆变器(21)等组成,其特征在于:氟气管串联连接气液分离器(1-1)、压缩机(1)、四通换向阀(2)、使用侧换热器(3)工质侧、翅片氟盘管吸收器(4),氟液管串联连接使用侧换热器(3)工质侧及其止回阀(5)与过滤器(6-1)串联膨胀阀(6)的并联组件、高压储液器(5-1)、翅片氟盘管吸收器(4)及其止回阀(5)与过滤器(6-1)串联膨胀阀(6)的并联组件,其中各止回阀(5)的流动方向背离所连接的使用侧换热器(3)工质侧或翅片氟盘管吸收器(4),组成氟利昂热泵工质循环回路;百叶式侧面回风口(7)、过滤网(8)、翅片水盘管(9)、变风量风机(10)、导流式顶面送风口(11),组成回风调节回路;翅片水盘管(9)的垂直正下方设置水平的积水盘(12),积水盘(12)底部设置排水管(13),组成室内机冷凝排水回路;百叶式侧面回风口(7)设置在室内机外壳(14)室内侧、导流式顶面送风口(11)设置在室内机外壳(14)顶面、水管接口设置在室内机外壳(14)墙体侧、排水管(13)出口设置在室内机外壳(14)底面,组成室内机外壳(14)的使用端口;室内机外壳(14)内壁满贴消音棉(15);翅片氟盘管吸收器(4)、轴流风机(16), 组成环境空气回路;翅片氟盘管吸收器(4)的垂直正下方设置水平的室外机外壳(17)底盘,并设置其排水管(13),组成室外机冷凝排水回路;循环水泵(3-1)通过水管串联连接逆止阀(3-2)、使用侧换热器(3)循环水侧、并联连接的多组翅片水盘管(9)、过滤器(3-3),组成循环水回路;室外机外壳(17)背阳面布置反射镜(18),反射镜(18)的表面对太阳光具有较高反射率,反射镜(18)的对称轴为垂直布置,反射镜(18)的开口朝向正南方。

2.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:翅片氟盘管吸收器(4)的翅片表面对太阳光具有较高吸收率。

3.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:轴流风机(16)的叶片对太阳光具有较高透过率。

4.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:室外机外壳(17)为垂直布置,且空气流动朝向正南方或正上方。

5.  按照权利要求5所述的反射镜(18),其特征在于:反射镜(18)为平面反射镜或抛物面反射镜或复合抛物面反射镜。

6.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:在变风量风机(10)至导流式顶面送风口(11)之间设置加湿器(19)。

7.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:过滤网(8)为PM2.5滤网。

8.  按照权利要求1所述的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调,其特征在于:太阳能电池板(20)的输出电线,通过逆变器(21)连接至压缩机(1)、循环水泵(3-1)、多台变风量风机(10)、轴流风 机(16)的电动机。

说明书

说明书空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调
(一)技术领域
本发明涉及一种空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调。
(二)背景技术
现有太阳能热泵空调主要有两种产品形式:
1、热泵蒸发器设计成太阳能平板式吸收器:由迎光表面涂黑的双层铝板制造,双层铝板间形成氟利昂热泵工质的分配器与流通管道;其中,涂黑铝板用于吸收太阳光并提供蒸发热量,而分配器与流通管道则用于优化热泵循环中的蒸发过程。由于每平方米面积所能接收的太阳光强度不超过1kW,因此就极大限制了热泵制热量的提高;此外,这种形式的蒸发器由于没有翅片,因此在夜晚没有阳光时,可从空气中吸收的热量就大打折扣,导致产品使用率很低,只能应用于白天加热少量的家庭用热水,其制热量远低于空气源热泵热水机。
2、热泵空调与太阳能电池板各自独立设计:由太阳能电池板通过逆变器,而把所接收的太阳光转化成交流电,用于驱动各种形式热泵空调的压缩机、风机、循环水泵;然而由于每平方米面积所能接收的太阳光强度不超过1kW,且现有光电转化效率极低,因此决定了不仅太阳能电池板所需占地面积十分巨大,而且决定了太阳能电池板所需投资十分昂贵;因此在现有技术水平很难具有商业推广价值。
现有空气源中央热泵空调驱动的采暖与空调末端主要有下列几种产品形式:
1、地埋管采暖:由于通过地板的蓄热和热辐射,可降低冷凝温度提高热泵制热量与能效比;然而其缺陷如下:(1)地埋管的材料成本 和安装成本较高;(2)产品须现场组装,大批量供货时产品质量难以确保;(3)地埋管维修困难;(4)为实现空调功能还需增设风机盘管,从而在两种末端间切换运行,提高产品成本。
2、风机盘管:为实现夏季空调的回风除湿,就以小风量大温差方式把27℃的室内回风冷却至15℃;然而当用于冬季采暖时又面临下列困境:(1)较小循环风量对应的送风/回风温差较大,导致冷凝温度偏高,降低热泵制热量与能效比,难以独立满足北方严寒地区的采暖应用要求;(2)壁挂式和天花嵌入式风机盘管:由于都是从屋顶回风,并上部送风,因此始终循环加热室内上部热分层后回风;这就一方面提高冷凝温度,降低热泵制热量与能效比;另一方面导致下部空气温度偏低,降低采暖效果;(3)立柜式风机盘管:由于下部回风、中部水平送风,因此始终循环加热下部回风,提高采暖效果。
3、暖气片:可在外窗前形成垂直向上热气流,以阻挡冷风渗透、形成室内空气的虹吸加热循环以提高室温均匀性、改善采暖效果。
4、空调用垂直向下冷风幕:阻挡热风渗透,降低建筑空调冷负荷;但由于是垂直向下形成风幕,因此用于采暖运行的效果就不够理想。
(三)发明内容
本发明目的是要(1)实现太阳能吸收器与空气翅片蒸发器的一体化设计;(2)构建由双热源提供蒸发热量的空气太阳复合源中央热泵空调,提高蒸发温度;(3)统一采暖与空调的高效末端形式,降低冷凝温度;(4)通过大幅降低循环温差提高热泵制热量与能效比;(5)采用高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热泵运行,革命性提升太阳能中央热泵空调的使用经济性。
本发明采用技术方案,即空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调如附图1所示,其由:1-压缩机;1-1-气液分离器;2-四通换向 阀;3-使用侧换热器;3-1循环水泵;3-2-逆止阀;3-3-过滤器;4-翅片氟盘管吸收器;5-止回阀;5-1-高压储液器;6-膨胀阀;6-1-过滤器;7-百叶式侧面回风口;8-过滤网;9-翅片水盘管;10-变风量风机;11-导流式顶面送风口;12-积水盘;13-排水管;14-室内机外壳;15-消音棉;16-轴流风机;17-室外机外壳;18-反射镜;19-加湿器;20-太阳能电池板;21-逆变器等组成,其特征在于:
氟气管串联连接气液分离器1-1、压缩机1、四通换向阀2、使用侧换热器3工质侧、翅片氟盘管吸收器4,氟液管串联连接使用侧换热器3工质侧及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件、高压储液器5-1、翅片氟盘管吸收器4及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件,其中各止回阀5的流动方向背离所连接的使用侧换热器3工质侧或翅片氟盘管吸收器4,组成氟利昂热泵工质循环回路;
百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、变风量风机10、导流式顶面送风口11,组成回风调节回路;
翅片水盘管9的垂直正下方设置水平的积水盘12,积水盘12底部设置排水管13,组成室内机冷凝排水回路;
百叶式侧面回风口7设置在室内机外壳14室内侧、导流式顶面送风口11设置在室内机外壳14顶面、水管接口设置在室内机外壳14墙体侧、排水管13出口设置在室内机外壳14底面,组成室内机外壳14的使用端口;
室内机外壳14内壁满贴消音棉15;
翅片氟盘管吸收器4、轴流风机16,组成环境空气回路;
翅片氟盘管吸收器4的垂直正下方设置水平的室外机外壳17底盘,并设置其排水管13,组成室外机冷凝排水回路;
循环水泵3-1通过水管串联连接逆止阀3-2、使用侧换热器3循环水侧、并联连接的多组翅片水盘管9、过滤器3-3,组成循环水回路;
室外机外壳17背阳面布置反射镜18,反射镜18的表面对太阳光具有较高反射率,反射镜18的对称轴为垂直布置,反射镜18的开口朝向正南方。
翅片氟盘管吸收器4的翅片表面对太阳光具有较高吸收率。
轴流风机16的叶片对太阳光具有较高透过率。
室外机外壳17为垂直布置,且空气流动朝向正南方或正上方。
反射镜18为平面反射镜或抛物面反射镜或复合抛物面反射镜。
在变风量风机10至导流式顶面送风口11之间设置加湿器19。
过滤网8为PM2.5滤网。
太阳能电池板20的输出电线,通过逆变器21连接至压缩机1、循环水泵3-1、多台变风量风机10、轴流风机16的电动机。
本发明工作原理结合附图1说明如下:
1、冬季热泵加热采暖回风:热泵循环的压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、使用侧换热器3工质侧,释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热后,成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流,再流经翅片氟盘管吸收器4工质侧,吸收环境空气低位热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水热泵循环;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与多组翅片水盘管9之间循环流动,以把使用侧换热器3中的冷凝热量带至翅片水盘管9中而排放至18℃的室内空气;轴流风机16以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,一方面通过其翅片而吸收环境空气低位热 能,另一方面通过室外机外壳17的背阳面布置反射镜18,反射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,以及再一方面通过室外机外壳17的朝阳面布置轴流风机16透明叶片,透射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,从而吸收太阳光;通过上述热泵循环把空气太阳复合热能循环泵至使用侧换热器3再经多组翅片水盘管9排放至18℃的室内空气中,以实现采暖功能。变风量风机10以较大循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、加湿器19、导流式顶面送风口11,以大风量7℃小温差方式加热地面最冷18℃回风至送风温度25℃并加湿,形成垂直向上热风幕阻挡冷风渗透,降低建筑采暖热负荷;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸加热循环,提高室温均匀性;室内机外壳14内壁满贴的消音棉15用于在冬季增大循环风量时降低噪音;通过降低冷凝温度6℃提高热泵制热量与能效比;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、多台变风量风机10、轴流风机16的电动机;从而实现冬季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的采暖功能。
2、夏季制冷循环冷却空调回风:制冷循环的压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、翅片氟盘管吸收器4工质侧,以向35℃环境空气释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热而成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流,再流经使用侧换热器3工质侧,以吸收循环水热量而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水制冷循环;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与多组翅片水盘管9之间循环流动,以把使用侧换热器3中的蒸发冷量带至多组翅片水盘管9中而 吸收27℃室内空气低位热能;轴流风机16以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,通过其翅片向35℃环境空气排放高位热能;通过上述制冷循环把室内空气低位热能经多组翅片水盘管9而循环泵至翅片氟盘管吸收器4,再排放环境空气中,以实现空调功能。变风量风机10以较小循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、导流式顶面送风口11,以小风量11℃大温差方式冷却、除湿地面最冷26℃回风至送风温度15℃;既降低回风冷却负荷,同时也通过垂直向上冷风幕阻挡热风渗透,降低建筑空调冷负荷;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸冷却循环,提高室温均匀性;除湿过程中翅片水盘管9外表面形成的冷凝水依重力先向下流至积水盘12中,再由排水管13继续向下排出室内机外壳14;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、多台变风量风机10、轴流风机16的电动机;从而实现夏季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的空调功能。
3、冬季制冷循环冷却采暖回风实现融霜:制冷循环的压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、翅片氟盘管吸收器4工质侧,以向翅片表面的霜层释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热而成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流,再流经使用侧换热器3工质侧,以吸收循环水低位热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水制冷循环;轴流风机16以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,一方面通过其翅片而向霜层排放高位热能;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与多组翅片水盘管9 之间循环流动,以把使用侧换热器3中的蒸发冷量带至翅片水盘管9中而吸收18℃室内空气低位热能;另一方面通过室外机外壳17的背阳面布置反射镜18,反射太阳光至其霜层,以及再一方面通过室外机外壳17的朝阳面布置轴流风机16透明叶片,透射太阳光至其霜层,从而通过吸收太阳光而融霜;通过上述制冷循环而把室内空气低位热能经多组翅片水盘管9而循环泵至霜层而融霜,以实现融霜功能。变风量风机10以较大循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、导流式顶面送风口11,以大风量7℃小温差方式冷却地面最冷18℃回风至送风温度11℃,以吸收回风热量;并通过垂直向上冷风幕阻挡冷风渗透,降低建筑采暖热负荷;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸冷却循环,提高室温均匀性;从而实现冬季高效融霜功能。融霜过程中翅片氟盘管吸收器4外表面形成的化霜水依重力先向下流至室外机外壳17的下部底盘中,再由排水管13继续向下排出室外机外壳17;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、多台变风量风机10、轴流风机16的电动机;从而实现冬季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的融霜功能。
与现有各种形式的太阳能热泵空调、空气源中央热泵空调产品相比较,本发明的技术优势如下:
1、实现太阳能翅片黑腔吸收器与空气能翅片蒸发器的一体化设计:(1)由深度/宽度比超过22的翅片夹缝来构建吸收太阳能黑腔;(2)通过表面涂黑、沙化、氧化等工艺,提高翅片对太阳光吸收率,以提高翅片黑腔黑度;(3)保持翅片氟盘管高效分配热泵工质及高效流通、换热等热力性能;(4)通过大幅提高复合源蒸发器的吸收热流密度,而提高热泵蒸发温度。
2、构建由双热源提供蒸发热量的空气太阳复合源中央热泵空调,提高蒸发温度:无太阳光时通过翅片吸收空气能,形成空气源中央热泵空调;有太阳光时通过反射镜、透明叶片、翅片黑腔吸收太阳能,以及通过翅片吸收空气能,形成空气太阳复合源中央热泵空调;由空气能与太阳能双热源提供热泵循环所需蒸发热量,提高蒸发温度,进而提高热泵制热量与能效比。
3、统一采暖与空调的高效末端形式,降低冷凝温度:(1)通过垂直向上风幕冬季阻挡冷风渗透,降低建筑采暖热负荷;夏季阻挡热风渗透,降低建筑空调冷负荷;(2)冬季通过在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,从而以最小流动阻力畅通室内回风的虹吸循环,提高室温均匀性,降低冷凝温度提高热泵制热量与能效比;(3)冬季通过增大循环风量,降低送风/回风温差,降低冷凝温度提高热泵制热量与能效比;(4)冬季加热地面最冷回风,通过降低冷凝温度提高热泵制热量与能效比;夏季冷却地面最冷回风,降低回风冷却负荷;(5)夏季以小风量形成的回风虹吸循环,避免冷却顶部最热空气,以降低空调运行负荷;(6)统一采暖和空调的高效末端形式、免除地埋管,降低产品的材料成本、制造成本、安装成本、维修成本,确保产品质量;避免两种末端切换,提高产品可靠性。
4、通过大幅降低循环温差,提高热泵制热量与能效比。
5、以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热泵运行,革命性提升太阳能中央热泵空调的使用经济性:相比以低效、昂贵的太阳能电池板光电转化形式,利用太阳能驱动热泵电机运行;本发明以高效、廉价的光热转化形式,利用太阳能驱动复合源中央热泵空调运行;从而革命性提升太阳能中央热泵空调的经济性。
因为:(1)太阳能光热转化效率,随太阳能集热温度的下降而大 幅提高;(2)能量守恒定律,决定热泵制热量为压缩机输入功率与蒸发器吸收空气与太阳热量之合;(3)热力学第二定律,决定太阳能光热转化提高蒸发温度及热泵能效比,从而降低压缩机输入功率所占热泵制热量比例。
本发明:(1)通过反射镜、透明叶片与翅片黑腔吸收太阳能,通过翅片吸收空气能,实现太阳能吸收器与空气翅片蒸发器的一体化设计;(2)构建空气太阳复合源中央热泵空调,提高蒸发温度;(3)通过垂直向上风幕统一采暖与空调的高效末端形式,降低冷凝温度;(4)通过降低循环温差提高热泵制热量与能效比;(5)以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热泵,降低太阳能中央热泵空调应用门槛。
(四)附图说明
附图1为本发明的系统流程图。
(五)具体实施方式
本发明提出的空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调的实施例如附图1所示,现说明如下,其由:接口直径80.5mm的气液分离器1-1;体积流量530m3/h的螺杆式压缩机1;接口直径80.5mm的四通换向阀2;换热面积40m2的使用侧换热器3;流量80m3/h、扬程30mH2O的循环水泵3-1;接口直径160mm的逆止阀3-2;接口直径160mm的过滤器3-3;长度3900mm、高度1961mm、厚度44mm、2排直径9.52mm紫铜管套波纹开窗高效铝翅片氟盘管吸收器4;接口直径42mm的止回阀5;接口直径42mm的高压储液器5-1;接口直径42mm的膨胀阀6;接口直径42mm的过滤器6-1;开口长度1280mm、高度450mm的百叶式侧面回风口7;开口长度1280mm、高度450mm的PM2.5过滤网8;长度1340mm、高度600mm、厚度44mm、2排直径9.52mm紫铜管套波纹开窗高效铝翅片水盘管9;风量为7-22m3/min的变风量风机10;开口长度 1280mm、宽度195mm的导流式顶面送风口11;开口长度1370mm、宽度220mm、深度50mm的积水盘12;接口直径20mm的排水管13;长度1380mm、高度615mm、厚度230mm的室内机外壳14;厚度15mm的PE消音棉15;总风量200000m3/h、风压80Pa的4台轴流风机16;长度4000mm、高度2500mm、宽度1800mm的室外机外壳17;开口长度8000mm、开口高度5000mm、厚度5mm的铝板复合抛物面反射镜18;厚度60mm的湿膜加湿器19;长度126m、高度10m、厚度15mm的平面太阳能电池板20;220V、50Hz的逆变器21等组成,其特征在于:氟气管串联连接气液分离器1-1、压缩机1、四通换向阀2、使用侧换热器3工质侧、翅片氟盘管吸收器4,氟液管串联连接使用侧换热器3工质侧及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件、高压储液器5-1、翅片氟盘管吸收器4及其止回阀5与过滤器6-1串联膨胀阀6的并联组件,其中各止回阀5的流动方向背离所连接的使用侧换热器3工质侧或翅片氟盘管吸收器4,组成氟利昂热泵工质循环回路;百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、变风量风机10、导流式顶面送风口11,组成回风调节回路;翅片水盘管9的垂直正下方设置水平的积水盘12,积水盘12底部设置排水管13,组成室内机冷凝排水回路;百叶式侧面回风口7设置在室内机外壳14室内侧、导流式顶面送风口11设置在室内机外壳14顶面、水管接口设置在室内机外壳14墙体侧、排水管13出口设置在室内机外壳14底面,组成室内机外壳14的使用端口;室内机外壳14内壁满贴消音棉15;翅片氟盘管吸收器4、轴流风机16,组成环境空气回路;翅片氟盘管吸收器4的垂直正下方设置水平的室外机外壳17底盘,并设置其排水管13,组成室外机冷凝排水回路;循环水泵3-1通过水管串联连接逆止阀3-2、使用侧换热器3循环水侧、并联连接的100组翅片水盘管9、过滤器3-3,组成循环水回路;室外 机外壳17为垂直布置,且空气流动朝向正南方。室外机外壳17背阳面布置反射镜18,反射镜18的表面对太阳光反射率为0.9,反射镜18的对称轴为垂直布置,反射镜18的开口朝向正南方。翅片氟盘管吸收器4的翅片表面对太阳光吸收率为0.9。轴流风机16的叶片对太阳光透过率为0.9。反射镜18为复合抛物面反射镜。在变风量风机10至导流式顶面送风口11之间设置加湿器19。太阳能电池板20的输出电线,通过逆变器21连接至压缩机1、循环水泵3-1、100台变风量风机10、4台轴流风机16的电动机。
本发明实施例冬季热泵循环1时,体积流量530m3/h的螺杆式压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、使用侧换热器3工质侧,在35℃饱和温度下释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热至30℃的循环水中,成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流,再流经翅片氟盘管吸收器4工质侧,吸收-20℃环境空气低位热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水热泵循环;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与100组翅片水盘管9之间循环流动,以把使用侧换热器3中的冷凝热量带至100组翅片水盘管9中而排放至18℃的室内空气中;4台轴流风机16以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,一方面通过其翅片而吸收环境空气低位热能,另一方面通过室外机外壳17的背阳面布置反射镜18,反射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,以及再一方面通过室外机外壳17的朝阳面布置轴流风机16透明叶片,透射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,从而吸收太阳光;通过上述热泵循环把空气太阳复合热能循环泵至使用侧换热器3再经100组翅片水盘管9而排放至18℃的室内空气 中,以实现采暖功能。变风量风机10以21.78m3/min的较大循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、加湿器19、导流式顶面送风口11,以大风量4℃小温差方式加热地面最冷18℃回风至送风温度25℃并加湿,形成垂直向上热风幕阻挡冷风渗透,降低建筑采暖热负荷10000W;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸加热循环,提高室温均匀性;室内机外壳14内壁满贴的消音棉15用于在冬季增大循环风量时降低噪音至35dB(A);热泵制热量为250kW,通过降低冷凝温度3.43℃,把热泵能效比从2.65提高至2.90,提高9.4%;把压缩机1输入功率从94.1kW降低至86.1kW,节电9.3%;100台变风量风机10输入功率17.0kW,4台轴流风机16输入功率19.0kW;循环水泵3-1输入功率9kW;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成131.1kW交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、100台变风量风机10、4台轴流风机16的电动机;从而实现冬季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的采暖功能。
冬季热泵循环2时,体积流量530m3/h的螺杆式压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、使用侧换热器3工质侧,在43.41℃饱和温度下释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热至循环水中,成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1进入膨胀阀6中节流,再流经翅片氟盘管吸收器4工质侧,吸收0℃环境空气低位热能而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水热泵循环;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与100组翅片水盘管9之间循环流动,以把使用侧换热器3中的冷凝热量带至100组翅片水盘管9中而排放至18℃的室内空气中;4台轴流风机16 以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,一方面通过其翅片而吸收环境空气低位热能,另一方面通过室外机外壳17的背阳面布置反射镜18,反射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,以及再一方面通过室外机外壳17的朝阳面布置轴流风机16透明叶片,透射太阳光至其沙化翅片夹缝黑腔内,从而吸收太阳光;通过上述热泵循环把空气太阳复合热能循环泵至使用侧换热器3再经100组翅片水盘管9而排放至18℃的室内空气中,以实现采暖功能。变风量风机10以21.78m3/min的较大循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、加湿器19、导流式顶面送风口11,以大风量6.81℃小温差方式加热地面最冷18℃回风至送风温度24.81℃并加湿,形成垂直向上热风幕阻挡冷风渗透,降低建筑采暖热负荷10000W;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸加热循环,提高室温均匀性;室内机外壳14内壁满贴的消音棉15用于在冬季增大循环风量时降低噪音至35dB(A);热泵制热量为419kW,通过降低冷凝温度5.86℃,把热泵能效比从3.43提高至3.81,提高11.12%;把压缩机1输入功率从121.0kW降低至109.8kW,节电10.20%;100台变风量风机10输入功率17.0kW,4台轴流风机16输入功率19.0kW;循环水泵3-1输入功率9kW;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成154.8kW交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、100台变风量风机10、4台轴流风机16的电动机;从而实现冬季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的采暖功能。
夏季制冷循环时,体积流量530m3/h的螺杆式压缩机1驱动高压、过热气态氟利昂工质,流经四通换向阀2、翅片氟盘管吸收器4工质侧,以向35℃环境空气释放排气显热、冷凝潜热、过冷显热而成为高压、过冷液态氟利昂工质,然后经止回阀5、高压储液器5-1、过滤器6-1 进入膨胀阀6中节流,再流经使用侧换热器3工质侧,以在2℃饱和温度下吸收循环水热量而蒸发成为低压、过热气态氟利昂工质,并流经四通换向阀2和气液分离器1-1,重新被压缩机1吸引,构成气-水制冷循环;而循环水泵3-1驱动循环水在使用侧换热器3与100组翅片水盘管9之间循环流动,以把使用侧换热器3中的蒸发冷量带至100组翅片水盘管9中,以吸收27℃室内空气低位热能;4台轴流风机16以较大风量驱动环境空气从室外机外壳17的背阳面流经翅片氟盘管吸收器4,通过其翅片而向35℃环境空气排放高位热能;通过上述制冷循环经100组翅片水盘管9而把室内空气低位热能循环泵至翅片氟盘管吸收器4再排放至35℃的环境空气中,以实现空调功能。变风量风机10以11.7m3/min的较小循环风量驱动回风流经百叶式侧面回风口7、过滤网8、翅片水盘管9、导流式顶面送风口11,以小风量11℃大温差方式冷却、除湿地面最冷26℃回风至送风温度15℃;既降低回风冷却负荷5000W,同时也通过垂直向上冷风幕阻挡热风渗透,降低建筑空调冷负荷12500W;在地面上外窗前形成水平侧回风与垂直顶送风,以畅通室内回风虹吸冷却循环,提高室温均匀性;除湿过程中翅片水盘管9外表面形成的冷凝水依重力先向下流至积水盘12中,再由排水管13继续向下排出室内机外壳14;空调制冷量471kW,制冷能效比3.36,压缩机1输入功率140.3kW,100台变风量风机10输入功率11.6kW,4台轴流风机16输入功率19.0kW;距离产品1m处运行噪音35dB(A),产品净重3900kg;循环水泵3-1输入功率9kW;太阳能电池板20通过逆变器21,以把所接收的太阳光转化成179.9kW交流电,并驱动压缩机1、循环水泵3-1、100台变风量风机10、4台轴流风机16的电动机;从而实现夏季空气太阳复合源中央热泵空调驱动的空调功能。

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空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调:(1)通过反射镜、透明叶片与翅片黑腔吸收太阳能,通过翅片吸收空气能,实现太阳能吸收器与空气翅片蒸发器的一体化设计;(2)构建空气太阳复合源中央热泵空调,提高蒸发温度;(3)通过垂直向上风幕统一采暖与空调的高效末端形式降低冷凝温度;(4)通过降低循环温差提高热泵制热量与能效比;(5)以高效、廉价的光热转化形式利用太阳能驱动热泵,降低太阳能中央热泵空调应用门槛。。

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