本發(fā)明涉及換熱設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著太陽能制熱系統(tǒng)和空氣能制熱系統(tǒng)的發(fā)展，兩者的結(jié)合越來越普遍，目前，太陽能空氣能產(chǎn)品是太陽能和空氣能的組合體，將空氣能熱泵系統(tǒng)的冷凝器，即換熱器，放到太陽能水箱內(nèi)，太陽能水箱中的介質(zhì)通過吸收太陽能和空氣能進(jìn)行制熱。

當(dāng)水箱溫度低于一定值時，沒陽光條件下通過空氣能單獨加熱，當(dāng)水箱水溫達(dá)到一定值時停止加熱；有陽光條件下通過太陽能和空氣能一起加熱，當(dāng)水溫達(dá)到一定值后空氣能熱泵系統(tǒng)停止加熱，太陽能繼續(xù)加熱。

然而，由于太陽能加熱不受溫度限制，隨著水箱溫度的升高，空氣能制熱系統(tǒng)的冷凝器溫度逐漸升高，冷凝溫度跟著升高，系統(tǒng)制熱量下降，功率逐漸升高，導(dǎo)致能效比下降，當(dāng)水箱水溫達(dá)到一定值時會引起空氣能制冷系統(tǒng)排起保護(hù)。

因此，如何提高太陽能空氣能換熱系統(tǒng)的能效比，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，該太陽能空氣能換熱系統(tǒng)能夠有效的提高自身的能效比，并且可以滿足多種環(huán)境下的使用需求，適用性強(qiáng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的出口端與所述壓縮機(jī)的入口連通，還包括：

蓄熱箱，所述蓄熱箱內(nèi)安裝有蓄熱箱換熱器，所述蓄熱箱換熱器一端與所述壓縮機(jī)的出口連通，另一端與太陽能水箱換熱器連通；

太陽能水箱，所述太陽能水箱內(nèi)安裝有所述太陽能水箱換熱器和太陽能真空管；

過冷水箱，所述過冷水箱位于所述太陽能水箱下部并與其連通，所述過冷水箱內(nèi)安裝有過冷水箱換熱器，并且所述過冷水箱換熱器的一端與所述太陽能水箱換熱器連通，另一端與所述蒸發(fā)器連通。

優(yōu)選的，所述壓縮機(jī)與所述蓄熱箱之間設(shè)有四通閥，所述四通閥的第一端與所述壓縮機(jī)的出口連通，第二端與所述壓縮機(jī)的入口連通，第三端與所述蓄熱箱換熱器連通，第四端與所述蒸發(fā)器連通。

優(yōu)選的，所述蓄熱箱換熱器與所述太陽能水箱換熱器之間通過兩個并聯(lián)的截止支路連接，一個所述節(jié)流支路上設(shè)有第一太陽能水箱截止閥，另一個所述節(jié)流支路上串聯(lián)有第二太陽能水箱截止閥和太陽能水箱節(jié)流部件。

優(yōu)選的，所述過冷水箱換熱器與所述蒸發(fā)器之間通過兩個并聯(lián)的截止支路連接，一個所述節(jié)流支路上設(shè)有第一蒸發(fā)截止閥，另一個所述節(jié)流支路上串聯(lián)有第二蒸發(fā)截止閥和蒸發(fā)節(jié)流部件。

優(yōu)選的，還包括儲液器，所述儲液器的一端與所述過冷水箱換熱器連通，另一端與所述蒸發(fā)器連通。

優(yōu)選的，所述蒸發(fā)器的一端還連接有附加換熱器，所述附加換熱器內(nèi)設(shè)有相互獨立的換熱器本體和增焓支路，所述換熱器本體的一端與所述蒸發(fā)器連通，所述增焓支路的一端與所述壓縮機(jī)連通。

優(yōu)選的，所述增焓支路與所述過冷水箱換熱器之間串聯(lián)有增焓截止閥和增焓節(jié)流部件，所述換熱器本體遠(yuǎn)離所述蒸發(fā)器的一端與所述過冷水箱換熱器連通。

優(yōu)選的，所述太陽能水箱與所述過冷水箱之間設(shè)有若干供冷熱水自然對流的連通管。

本發(fā)明所提供的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的出口端與所述壓縮機(jī)的入口連通，還包括：蓄熱箱，所述蓄熱箱內(nèi)安裝有蓄熱箱換熱器，所述蓄熱箱換熱器一端與所述壓縮機(jī)的出口連通，另一端與太陽能水箱換熱器連通；太陽能水箱，所述太陽能水箱內(nèi)安裝有所述太陽能水箱換熱器和太陽能真空管；過冷水箱，所述過冷水箱位于所述太陽能水箱下部并與其連通，所述過冷水箱內(nèi)安裝有過冷水箱換熱器，并且所述冷水箱換熱器的一端與所述太陽能水箱換熱器連通，另一端與所述蒸發(fā)器連通。該太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，為了利用太陽能水箱底部的冷水，該系統(tǒng)在太陽能水箱的底部設(shè)有過冷水箱，在冷媒進(jìn)入所述蒸發(fā)器之前可以分別在所述太陽能水箱換熱器和所述過冷水箱換熱器中進(jìn)行一次和二次過冷，兩次降低冷媒的冷凝溫度，可以有效提高制熱量和能效比。

在一種優(yōu)選實施方式中，所述蒸發(fā)器的一端還連接有附加換熱器，所述附加換熱器內(nèi)設(shè)有相互獨立的換熱器本體和增焓換熱器，所述換熱器本體的一端與所述蒸發(fā)器連通，所述增焓換熱器的一端與所述壓縮機(jī)連通。上述設(shè)置，當(dāng)環(huán)境溫度低于一定值時，通過控制所述增焓換熱器的開啟，冷媒經(jīng)節(jié)流后吸收主流路冷媒余熱來蒸發(fā)，吸熱蒸發(fā)后的冷媒流回壓縮機(jī)，提高了熱泵系統(tǒng)冷媒循環(huán)量，確保系統(tǒng)正常運行。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在空氣能制熱、太陽能過冷時的工作示意圖；

圖3為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在空氣能吸收太陽能制熱時的工作示意圖；

圖4為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在除霜工作時的工作示意圖；

其中：壓縮機(jī)1、四通閥2、蓄熱箱3、蓄熱箱換熱器4、第一太陽能水箱截止閥5、太陽能水箱節(jié)流部件6、第二太陽能水箱截止閥7、太陽能水箱8、太陽能水箱換熱器9、蒸發(fā)器10、蒸發(fā)節(jié)流部件11、第二蒸發(fā)截止閥12、第一蒸發(fā)截止閥13、附加換熱器14、增焓節(jié)流部件15、增焓截止閥16、儲液器17、過冷水箱換熱器18、過冷水箱19。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，該太陽能空氣能換熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候高能效制熱，制熱效率高，適用性強(qiáng)。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參考圖1至圖4，圖1為本發(fā)明所提供的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在空氣能制熱、太陽能過冷時的工作示意圖；圖3為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在空氣能吸收太陽能制熱時的工作示意圖；圖4為圖1所示的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)在除霜工作時的工作示意圖。

在該實施方式中，太陽能空氣能換熱系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1和蒸發(fā)器10，壓縮機(jī)1用于將冷媒壓縮形成高溫高壓氣體，蒸發(fā)器10用于冷媒蒸發(fā)為氣態(tài)，蒸發(fā)器10的出口端與壓縮機(jī)1的入口連通，該系統(tǒng)還包括：

蓄熱箱3，蓄熱箱3內(nèi)安裝有蓄熱箱換熱器4，蓄熱箱換熱器4一端與壓縮機(jī)1的出口連通，另一端與太陽能水箱換熱器9連通；

太陽能水箱8，太陽能水箱8內(nèi)安裝有太陽能水箱換熱器9和太陽能真空管；

過冷水箱19，過冷水箱19位于太陽能水箱8下部并與其連通，過冷水箱19內(nèi)安裝有過冷水箱換熱器18，并且過冷水箱換熱器18的一端與太陽能水箱換熱器9連通，另一端與蒸發(fā)器10連通。

具體的，壓縮機(jī)1與蓄熱箱3之間設(shè)有四通閥2，四通閥2的第一端與壓縮機(jī)1的出口連通，第二端與壓縮機(jī)1的入口連通，第三端與蓄熱箱換熱器4連通，第四端與蒸發(fā)器10連通。

更進(jìn)一步，蓄熱箱換熱器4與太陽能水箱換熱器9之間通過兩個并聯(lián)的截止支路連接，一個節(jié)流支路上設(shè)有第一太陽能水箱截止閥5，另一個節(jié)流支路上串聯(lián)有第二太陽能水箱截止閥7和太陽能水箱節(jié)流部件6。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，過冷水箱換熱器18與蒸發(fā)器10之間通過兩個并聯(lián)的截止支路連接，一個節(jié)流支路上設(shè)有第一蒸發(fā)截止閥13，另一個節(jié)流支路上串聯(lián)有第二蒸發(fā)截止閥12和蒸發(fā)節(jié)流部件11。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還包括儲液器17，儲液器17的一端與過冷水箱換熱器18連通，另一端與蒸發(fā)器10連通。

具體的，儲液器17安裝在過冷水箱換熱器18與蒸發(fā)器10之間的兩個并聯(lián)的截止支路靠近過冷水箱換熱器18的一側(cè)。

該太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，為了利用太陽能水箱8底部的冷水，該系統(tǒng)在太陽能水箱8的底部設(shè)有過冷水箱19，在冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器10之前可以分別在太陽能水箱換熱器9和過冷水箱換熱器18中進(jìn)行一次和二次過冷，兩次降低冷媒的冷凝溫度，可以有效提高制熱量和能效比。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，蒸發(fā)器10的一端，即蒸發(fā)器10與過冷水箱換熱器18連通的一端，還連接有附加換熱器14，具體的，附加換熱器14安裝在儲液器17和截止支路之間，該截止支路是指過冷水箱換熱器18與蒸發(fā)器10之間的兩個并聯(lián)的截止支路，附加換熱器14內(nèi)設(shè)有相互獨立的換熱器本體和增焓換熱器，換熱器本體的一端與蒸發(fā)器10連通，增焓換熱器的一端與壓縮機(jī)1連通。

上述設(shè)置，當(dāng)環(huán)境溫度低于一定值時，通過控制增焓支路的開啟，冷媒經(jīng)節(jié)流后吸收主流路冷媒余熱來蒸發(fā)，吸熱蒸發(fā)后的冷媒流回壓縮機(jī)1，提高了熱泵系統(tǒng)冷媒循環(huán)量，確保系統(tǒng)正常運行。

進(jìn)一步，增焓換熱器與過冷水箱換熱器18之間串聯(lián)有增焓截止閥16和增焓節(jié)流部件15，具體的，增焓截止閥16和增焓節(jié)流部件15設(shè)置在儲液箱和增焓換熱器之間，換熱器本體遠(yuǎn)離蒸發(fā)器10的一端與過冷水箱換熱器18連通，具體的，換熱器本體與過冷水箱19之間通過儲液箱連通，及由過冷水箱換熱器18中流出的冷媒在經(jīng)過儲液箱之后，分為兩路，一路通過換熱器本體流入蒸發(fā)器10，另一路流過增焓截止閥16和增焓節(jié)流部件15后流回壓縮機(jī)1。

優(yōu)選的，太陽能水箱8與過冷水箱19之間設(shè)有若干供冷熱水自然對流的連通管，當(dāng)然，太陽能真空管安裝在太陽能水箱8和過冷水箱19之間，太陽能真空管用于吸收太陽能后加熱太陽能真空管中的介質(zhì)，并且在對流的作用下，完成對太陽能水箱8中介質(zhì)的加熱。

具體的，本實施例所提供的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)，至少具有三種功能，列舉如下：

1、空氣能制熱太陽能過冷功能的實施：

如圖2所示，當(dāng)環(huán)境溫度、蓄熱箱3和太陽能水箱8的水溫低于一定值時，增焓截止閥16打開，利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)啟動對蓄熱箱3制熱運行。

具體的，高溫高壓的冷媒由壓縮機(jī)1流入四通閥2的第一端，即接口D，接著由四通閥2的第三端，即接口C，流向蓄熱箱換熱器4，冷媒在蓄熱箱換熱器4內(nèi)放熱降溫，經(jīng)首次放熱后的冷媒由蓄熱箱換熱器4流向第一太陽能水箱截止閥5，接著由第一太陽能水箱截止閥5流向太陽能水箱換熱器9，冷媒在太陽能水箱換熱器9內(nèi)接著放熱降溫，實現(xiàn)首次過冷，經(jīng)首次過冷后的冷媒由太陽能水箱換熱器9流向過冷水箱換熱器18，冷媒在過冷水箱換熱器18內(nèi)再次放熱降溫，進(jìn)行二次過冷，經(jīng)二次過冷后的冷媒流進(jìn)儲液器17，接著由儲液器17流向附加換熱器14的換熱器本體的第一端，即接口a，接著由附加換熱器14的換熱器本體的第二端，即接口b，流向第一蒸發(fā)截止閥13，冷媒接著由第一蒸發(fā)截止閥13流向蒸發(fā)節(jié)流部件11，經(jīng)蒸發(fā)節(jié)流部件11節(jié)流后冷媒流入蒸發(fā)器10，冷媒在蒸發(fā)器10內(nèi)吸熱蒸發(fā)，經(jīng)吸熱蒸發(fā)后的冷媒由蒸發(fā)器10流向四通閥2的第四端，即接口E，最后由四通閥2的第二端，即接口S，流回壓縮機(jī)1；通過上述主流路的循環(huán)，系統(tǒng)完成對蓄熱箱3制熱、制冷系統(tǒng)過冷的功能；

增焓支路上增焓截止閥16打開時，冷媒經(jīng)儲液器17后一分為二，增焓支路上的冷媒由增焓截止閥16流向增焓節(jié)流部件15，經(jīng)節(jié)流后的冷媒接著由增焓節(jié)流部件15流向增焓換熱器的第一端，即接口d，增焓支路上的冷媒在增焓換熱器內(nèi)吸收經(jīng)首次過冷后的冷媒的余熱，吸熱蒸發(fā)后的冷媒由增焓換熱器的第二端，即接口c，流回壓縮機(jī)1；通過上述流路的循環(huán)，系統(tǒng)完成增焓功能。

通過上述主流路和增焓支路的循環(huán)，系統(tǒng)完成低溫環(huán)境下空氣能制熱太陽能過冷功能。

2、空氣能吸收太陽能制熱功能的實施：

如圖3所示，當(dāng)環(huán)境溫度較低，太陽能水箱8溫度高于一定值時，為了對蓄熱箱3進(jìn)行快速制熱，制冷系統(tǒng)吸收太陽能水箱8內(nèi)的熱量來制熱，系統(tǒng)啟動空氣能系統(tǒng)吸收太陽能制熱的運行。

具體的，高溫高壓的冷媒由壓縮機(jī)1流入四通閥2的接口D，接著由四通閥2的接口C流向蓄熱箱3內(nèi)的蓄熱箱換熱器4，冷媒在蓄熱箱換熱器4內(nèi)進(jìn)行熱交換放熱降溫，放熱降溫后的冷媒由蓄熱箱換熱器4流向第二太陽能水箱截止閥7，接著由第二太陽能水箱截止閥7流向太陽能水箱節(jié)流部件6，冷媒經(jīng)太陽能水箱節(jié)流部件6的節(jié)流后流向太陽能水箱8內(nèi)的太陽能水箱換熱器9，冷媒在太陽能水箱換熱器9內(nèi)吸熱蒸發(fā)，吸熱蒸發(fā)后的冷媒由太陽能水箱換熱器9流向過冷水箱19內(nèi)的過冷水箱換熱器18，冷媒接著由過冷水箱換熱器18流向儲液器17，接著由儲液器17流向附加換熱器14的接口a，接著由附加換熱器14的接口b流向第一蒸發(fā)截止閥13，冷媒接著由第一蒸發(fā)截止閥13流向蒸發(fā)器10，接著由蒸發(fā)器10流向四通閥2的接口E，最后由四通閥2的接口S流回壓縮機(jī)1。

通過上述主流路的循環(huán)，系統(tǒng)完成空氣能吸收太陽能制熱功能。

3、除霜功能的實施：

如圖4所示，低溫環(huán)境下，空氣能系統(tǒng)的室外蒸發(fā)器10會結(jié)霜，當(dāng)滿足除霜條件時，系統(tǒng)啟動除霜運行。

具體的，高溫高壓的冷媒由壓縮機(jī)1流入四通閥2的接口D，接著由四通閥2的接口E流向蒸發(fā)器10，冷媒在蒸發(fā)器10內(nèi)放熱化霜，放熱化霜后的冷媒由蒸發(fā)器10流向第一蒸發(fā)截止閥13，接著由第一蒸發(fā)截止閥13流向附加換熱器14的接口b，冷媒接著由附加換熱器14的接口a流向儲液器17，接著由儲液器17流向過冷水箱19內(nèi)的過冷水箱換熱器18接著放熱過冷，經(jīng)首次過冷后冷媒由過冷水箱換熱器18流向太陽能水箱8內(nèi)的太陽能水箱換熱器9，冷媒在太陽能水箱換熱器9內(nèi)再次放熱過冷，二次過冷后的冷媒由太陽能水箱換熱器9流向太陽能水箱節(jié)流部件6，經(jīng)太陽能水箱節(jié)流部件6的冷媒流向第二太陽能水箱截止閥7，接著由第二太陽能水箱截止閥7流向蓄熱箱3內(nèi)的蓄熱箱換熱器4，冷媒在蓄熱箱換熱器4內(nèi)吸熱蒸發(fā)，經(jīng)吸熱蒸發(fā)后的冷媒由蓄熱箱換熱器4流到四通閥2的接口C，最后由四通閥2的接口S流回壓縮機(jī)1。

通過上述流路的循環(huán)，系統(tǒng)完成對空氣能熱泵系統(tǒng)室外蒸發(fā)器10的除霜功能。

該系統(tǒng)通過控制蓄熱箱3和太陽能水箱8的熱量來實現(xiàn)對末端進(jìn)行制冷、制熱、制熱水等功能。該系統(tǒng)在太陽能真空管底部設(shè)有過冷水箱19，該水箱溫度相對于太陽能系統(tǒng)中的其它位置溫度低；該系統(tǒng)將蓄熱箱3冷媒引到太陽能水箱8進(jìn)行換熱，降低流進(jìn)蒸發(fā)器10前冷媒的溫度，實現(xiàn)對空氣能熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)過冷；該系統(tǒng)將太陽能水箱8冷媒引到過冷水箱19進(jìn)行換熱，降低流進(jìn)蒸發(fā)器10前冷媒溫度，實現(xiàn)對空氣能熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)過冷；該空氣能熱泵系統(tǒng)可吸收太陽能水箱8內(nèi)的熱量來制熱，提高熱源側(cè)環(huán)境溫度，實現(xiàn)快速制熱功能；該系統(tǒng)蓄熱箱3和太陽能水箱8均與末端連接，可獨立制冷、制熱和制熱水，實現(xiàn)多功能運行；通過蓄熱箱3和太陽能水箱8獨立設(shè)計，可將生活用水和取暖用水分開使用；該系統(tǒng)由太陽能系統(tǒng)和空氣能系統(tǒng)組成，系統(tǒng)具有雙熱源全天候制熱功能；該系統(tǒng)蓄熱箱3和太陽能水箱8里的能量可以用來制熱、制熱水或制冷；蓄熱箱3里的換熱介質(zhì)可以是水，也可以是其他介質(zhì)；該空氣能熱泵系統(tǒng)設(shè)有增焓支路，機(jī)組可適用于常溫和低溫環(huán)境；該系統(tǒng)具有制冷、制熱、制熱水、蓄能、多源制熱、過冷等功能，當(dāng)然，該系統(tǒng)本身具有的功能不受本實施例所給出的功能限制。

該系統(tǒng)具有以下有益效果：

1能效高：比起常用太陽能空氣能熱泵產(chǎn)品，該發(fā)明采用過冷設(shè)計，降低冷媒冷凝溫度來提高制熱量和能效比；

2制熱速度快：低溫環(huán)境下，比起單獨空氣能熱泵產(chǎn)品制熱，該熱泵系統(tǒng)可吸收太陽能熱量來制熱，提高制熱速度；

3清潔衛(wèi)生：系統(tǒng)設(shè)有多個換熱箱，可將生活熱水和取暖用水分開使用，生活用水更加清潔衛(wèi)生；

4多源制熱：系統(tǒng)可通過太陽能制熱蓄熱，也可通過空氣能制熱蓄熱；

5適用范圍廣：雙能源互補(bǔ)，可全天候24小時制熱和使用。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

應(yīng)當(dāng)指出，上述僅為本發(fā)明闡述該利用冷熱水自然對流進(jìn)行過冷的太陽能空氣能換熱系統(tǒng)的組成形式、功能原理和部分功能實施，不限于閥體位置更換和換熱器等材料種類的改變，凡是與本發(fā)明共同利用冷熱水自然對流底部冷水對空氣能熱泵系統(tǒng)進(jìn)行過冷的方式方法，均在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。