本发明涉及室内冬季供暖领域，更具体地，涉及一种基于地道风、相变蓄能技术、太阳能转轮除湿技术的新型空气源热泵系统。
背景技术：
空气源热泵是以空气作为高温（低温）热源来进行供暖（供冷）的节能装置。我国对空气源热泵的研究起步较早，研究内容也较多。以环境空气作为低品位热源，可以取之不尽，用之不竭，处处都有，无偿获取。空气源热泵则安装灵活、使用方便、初投资相对较低，且比较适用于分户安装。随着空气源热泵在我国应用的日趋广泛和研究的日趋深入，发现由于空气热泵冬季采用空气作为热源，随着室外温度的降低，其蒸发温度也随之降低，蒸发器表面温度随之下降，甚至低于0℃。此时，当室外空气在流经蒸发器被冷却时，其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层。结霜对热泵是极其不利的。随着霜层的形成，蒸发器传热热阻增加，蒸发温度下降，机组的性能下降，工况恶化，制热量也将下降，这将严重影响压缩机以及热泵整体的性能，同时，除霜带来的额外费用还将降低空气源热泵的经济性，这也就是为什么空气源热泵在寒冷、潮湿地区的应用受到限制的原因。所以说，结霜方法一直是空气源热泵研究与应用中要解决的重点和难点。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服空气源热泵在冬季供暖时，热泵性能系数cop值低和热泵结霜问题，而提供一种结构简单，节能环保、运行稳定可靠、系统效率和性能系数高的空气源热泵系统。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：提供一种基于地道风、相变蓄能技术、太阳能转轮除湿技术的新型空气源热泵系统，
一种新型空气源热泵系统，包括地道风装置、太阳能转轮除湿装置和空气源热泵，所述地道风装置包括进风管、地道管和出风管，所述进风管安装于地上，高度为1～2m，进风管上部安装有风帽，进风管中部安装有过滤网和转轮除湿装置，地道管埋于地下4m～5m，长度为50m～100m，采用直径为200mm～500m的pvc管，出风管安装于地上，高度为2～3m，出风管上部安装有风帽和蒸发器，蒸发器上部设置风机b；
所述太阳能转轮除湿装置包括太阳能集热器、相变蓄能箱体和转轮除湿装置，转轮除湿装置内安装有除湿转轮，转轮电机连接除湿转轮，所述转轮除湿装置分为除湿处理区和再生处理区，除湿处理区通过除湿转轮对即将进入地道管的室外空气进行吸附除湿，再生处理区的除湿风管内安装有风机a和再生加热器，风机a下部设有过滤网，过滤网下部设有再生加热器，太阳能集热器通过管道连接三通阀a，所述三通阀a一端通过油泵连接再生加热器，所述三通阀a另一端通过管道连接三通阀b，三通阀b通过管道连接相变蓄能箱体，管道呈蛇形分布于相变蓄能箱体，相变蓄能箱体通过管道连接再生加热器，所述太阳能集热器内部以导热油作为热量的载体，再生加热器通过太阳能集热器产生的高温热量对再生处理区的再生风进行加热，除去吸附在除湿转轮上的水分，所述相变蓄能箱体内装有相变材料，所述相变材料为赤藓糖醇；
所述空气源热泵包括蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀；蒸发器安装于出风管上，蒸发器内具有换热器，换热器连接连接翅片，在出风管处的蒸发器内的换热器与地道风进行换热，压缩机和节流阀安装于建筑外墙上，冷凝器安装于建筑内墙上，压缩机的排气口由连接管连接至冷凝器的一端，冷凝器的另一端由连接管连接至节流阀再通过连接管连接至蒸发器的一端，蒸发器的另一端由连接管连接至压缩机的吸气口；
有益效果
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
1、热泵制热性能系数值cop得到了提高，在冬季，室外空气流经地道，与土壤进行换热，其温度升高，空气源热泵的蒸发器再与地道里的空气进行换热。即使在室外环境温度为-7℃时，基于地道风的空气源热泵制热性能系数仍也不低于3.0，高于传统的直接与室外空气进行换热的空气热泵。
2、避免了空气源热泵结霜问题，地道风的进风管上安装了除湿装置，室外空气在进入地道之前进行过滤除湿，有效降低了室外空气的相对湿度，避免了地道里潮湿，影响空气与土壤的换热，同时避免了空气源热泵的蒸发器结霜。
3、除湿装置采用太阳能转轮除湿技术，相对于传统的转轮除湿处置，将转轮除湿与太阳能集热器相结合，有效利用了可再生能源太阳能作为热源，对再生处理区的空气进行加热，体现了节能环保的特点。
在太阳能集热器与再生加热器之间安装有相变蓄能箱，太阳能集热器白天产生的高温热量首先储存在相变蓄能箱体，然后通过再生加热器对再生风进行加热，在夜间，相变蓄能箱释放出白天储存的热量，通过再生加热器对夜间再生风进行加热，因此，将太阳能集热器与相变蓄能技术相结合，有效解决太阳能集热器受时间的限制，同时提高了太阳能的利用率。
4、地道风利用蓄存在土壤中的地热能（地下2.5m～3m以下的土壤温度保持恒定）冷却或者加热室外空气。地道风相当于一台土壤—空气热交换器，利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的采暖负荷。太阳能转轮除湿技术由太阳能集热器与除湿转轮组成，利用除湿转轮中的吸附剂吸附空气中的水分，然后经太阳能集热器加热后为热风，直接流经除湿转轮的再生区，干燥吸附剂。因此，利用太阳能转轮除湿技术对进入地道的地道风进行干燥，然后采用地道风技术，利用储存于土壤中的能量来再加地道风，地道风流经地道换热后，其温度被提高，以此作为空气热源的低位热源，可以有效利用空气源和土壤源的优点，大大提高了热交换效率及热泵性能系数cop值，同时避免热泵结霜的问题。
附图说明
图1为本发明新型空气源热泵系统的结构示意图；
图2为本发明新型空气源热泵的转轮除湿装置的结构示意图；
图3为本发明新型空气源热泵的蒸发器的主视图；
图4为本发明新型空气源热泵的蒸发器的俯视图；
（图中：1、进风管；2、除湿装置；3、过滤网；4、风帽；6、油泵；7、槽式太阳能集热器；8、相变蓄能箱；9、蒸发器；10、出风管；11、地道管；12、除湿风管；13、节流阀；14、冷凝器；15、连接管；16、除湿转轮；17、再生加热器；18、风机a；19、转轮电机；20、换热器；21、翅片；22、风机b；23、三通阀a；24、三通阀b）。
具体实施方式
实施例1
一种新型空气源热泵系统，包括地道风装置、太阳能转轮除湿装置和空气源热泵，所述地道风装置包括进风管1、地道管11和出风管10，所述进风管1安装于地上，高度为1～2m，进风管1上部安装有风帽4，进风管1中部安装有过滤网3和转轮除湿装置2，地道管11埋于地下4m～5m，长度为50m～100m，采用直径为200mm～500m的pvc管，出风管10安装于地上，高度为2～3m，出风管10上部安装有风帽4和蒸发器9，蒸发器9上部设置风机b22；
所述太阳能转轮除湿装置包括太阳能集热器7、相变蓄能箱体8和转轮除湿装置2，转轮除湿装置2内安装有除湿转轮16，转轮电机19连接除湿转轮16，所述转轮除湿装置2分为除湿处理区和再生处理区，除湿处理区通过除湿转轮16对即将进入地道管11的室外空气进行吸附除湿，再生处理区的除湿风管12内安装有风机a18和再生加热器17，风机a18下部设有过滤网，过滤网下部设有再生加热器17，太阳能集热器7通过管道连接三通阀a23，所述三通阀a23一端通过油泵6连接再生加热器17，所述三通阀a23另一端通过管道连接三通阀b24，三通阀b24通过管道连接相变蓄能箱体8，管道呈蛇形分布于相变蓄能箱体8，相变蓄能箱体8通过管道连接再生加热器17，所述太阳能集热器7内部以导热油作为热量的载体，再生加热器17通过太阳能集热器7产生的高温热量对再生处理区的再生风进行加热，除去吸附在除湿转轮16上的水分，所述相变蓄能箱体8内装有相变材料，所述相变材料为赤藓糖醇；
所述空气源热泵包括蒸发器9、冷凝器14、压缩机和节流阀13；蒸发器9安装于出风管10上，蒸发器9内具有换热器20，换热器20连接连接翅片21，在出风管10处的蒸发器9内的换热器20与地道风进行换热，压缩机和节流阀13安装于建筑外墙上，冷凝器14安装于建筑内墙上，压缩机的排气口由连接管连接至冷凝器14的一端，冷凝器的另一端由连接管连接至节流阀13再通过连接管15连接至蒸发器9的一端，蒸发器9的另一端由连接管连接至压缩机的吸气口。
实施例2
本发明提供了一种基于地道风、相变蓄能技术、太阳能转轮除湿技术的空气源热泵系统，该空气源热泵系统包括地道风装置、太阳能转轮除湿装置和空气源热泵。其中，所述地道风装置包括进风管1、地道管11和出风管10，所述进风管1安装于地上，高度为1～2m，进风管1上安装有风帽4，风帽4用于防止雨雪进入到进风管11里，过滤网3和转轮除湿装置2，过滤网3用于过滤室外空气的所携带的灰尘，避免污染除湿转轮17，地道管11埋于地下4m～5m，长度为50m～100m，采用直径为200mm～500m的pvc管，出风管10安装于地上，高度为2～3m，出风管10上安装有风帽4和空气源热泵的蒸发器9；所述在出风管10的的空气源热泵的蒸发器9的风机b22用于为地道风提高风压，引导室外空气进入地道风内；当风机b22工作时，室外空气由进风管1进入，通过进风管1进行过滤除湿再进入到地埋管11，与土壤进行换热，然后再进到出风管10与蒸发器9进行换热；
所述太阳能转轮除湿装置包括太阳能集热器7、相变蓄能箱体8和转轮除湿装置2；所述转轮除湿装置2分为除湿处理区和再生处理区，除湿处理区通过除湿转轮16对即将进入地道管11的室外空气进行吸附除湿，再生处理区内安装有风机a18和再生加热器17，再生加热器17通过太阳能集热器7产生的高温热量对再生处理区的再生风进行加热，加热过的再生风再对再生处理区的除湿转轮16进行加热除湿，除去吸附在除湿转轮16上的水分；所述太阳能集热器7为槽式太阳能，内部以导热油作为热量的载体，且装有太阳跟踪器；所述相变蓄能箱体8内装有120℃～150℃的高温相变材料，用于储存太阳能集热器7在白天产生的热量；当风机a18工作时，再生风首先通过过滤网3，然后被再生加热器17加热，经过加热的再生风温度可达到110℃～140℃，高温再生风再对除湿转轮16进行再生加热，除去除湿转轮16中吸附的水分；其中，太阳能集热器7、相变蓄能箱7和转轮除湿装置2内的再生加热器17通过管道连接；
所述空气源热泵包括蒸发器9、冷凝器14、压缩机和节流阀13；其中，蒸发器9安装于地道风的出风管10上，与地道风内的地道风进行换热，压缩机和节流阀13安装于建筑外墙上，冷凝器14安装于建筑内墙上，蒸发器9、冷凝器14、压缩机和节流阀13通过管道15连接。
实施例3
在冬季白天，蒸发器9内的风机22开启，管道风首先经过高度为1.5m的进风管1的过滤网3，通过过滤网3过滤掉管道风所携带的尘土和杂质，接着进入到除湿装置2内，在除湿装置2内管道风经过除湿转轮16被干燥；然后被干燥的管道风进入到埋于地下4m，长度为50m的地道管11内，在地道管11内管道风被土壤加热形成地道风；被加热的地道风再进入到高度为2.5m的出风管10内，在出风管11处的蒸发器9内的换热器20与地道风进行换热；空气源热泵内的制冷剂在蒸发器9内吸收地道风的热量，经过压缩机和节流阀13流到冷凝器14，在冷凝器14内制冷剂向室内释放热量，为其供暖。
太阳能集热器7将导热油加热到140℃，油泵6驱使高温导热油首先流经相变蓄能箱8，相变蓄能箱8内的相变材料为相变温度为121℃的赤藓糖醇，相变材料吸收太阳能集热器7产生的热量后完全融化，高温导热油再流经再生加热器17；风机a18开启，再生风经过滤网3，过滤掉再生风所携带的尘土和杂质，再进入除湿风管12，再生加热器17对除湿风管12内的再生风进行加热，使再生风加热到110℃，被加热的再生风再流过除湿转轮16，出去除湿转轮16上吸附的水分。
实施例4
在冬季夜间，蒸发器9内的风机b22开启，管道风首先经过高度为1.5m的进风管1的过滤网3进入到除湿装置2内，在除湿装置2内管道风经过除湿转轮16被干燥；然后被干燥的管道风进入到埋于地下4m，长度为50m的地道管11内，在地道管11内管道风被土壤加热形成地道风；被加热的地道风再进入到高度为2.5m的出风管10内，在出风管11处的蒸发器9内的换热铜管与地道风进行换热；空气源热泵内的制冷剂在蒸发器9内吸收地道风的热量，经过压缩机和节流阀13流到冷凝器14，在冷凝器14内制冷剂向室内释放热量，为其供暖。
三通阀a23和三通阀b24改变阀门开启的方向，使油泵6驱使导热油不在流过太阳能集热器7内，油泵6直接使导热油流过相变蓄能箱8，相变蓄能箱8内相变温度为121℃的赤藓糖醇在白天吸收太阳能集热器7产生的热量完全融化，在夜间，相变蓄能箱8内熔化的赤藓糖醇相变材料向导热油释放热量，导热油被赤藓糖醇相变材料加热到110℃，被加热了的导热油再流经再生加热器17；风机a18开启，再生风经过滤网3，过滤掉再生风所携带的尘土和杂质，再进入除湿风管12，再生加热器17对除湿风管12内的再生风进行加热，使再生风加热到110℃，被加热的再生风再流过除湿转轮16，出去除湿转轮16上吸附的水分。
1.一种新型空气源热泵系统，其特征是:包括地道风装置、太阳能转轮除湿装置和空气源热泵，所述地道风装置包括进风管、地道管和出风管，所述进风管安装于地上，高度为1～2m，进风管上部安装有风帽，进风管中部安装有过滤网和转轮除湿装置，地道管埋于地下4m～5m，长度为50m～100m，采用直径为200mm～500m的pvc管，出风管安装于地上，高度为2～3m，出风管上部安装有风帽和蒸发器，蒸发器上部设置风机b；所述太阳能转轮除湿装置包括太阳能集热器、相变蓄能箱体和转轮除湿装置，转轮除湿装置内安装有除湿转轮，转轮电机连接除湿转轮，所述转轮除湿装置分为除湿处理区和再生处理区，除湿处理区通过除湿转轮对即将进入地道管的室外空气进行吸附除湿，再生处理区的除湿风管内安装有风机a和再生加热器，风机a下部设有过滤网，过滤网下部设有再生加热器，太阳能集热器通过管道连接三通阀a，所述三通阀a一端通过油泵连接再生加热器，所述三通阀a另一端通过管道连接三通阀b，三通阀b通过管道连接相变蓄能箱体，管道呈蛇形分布于相变蓄能箱体，相变蓄能箱体通过管道连接再生加热器，所述太阳能集热器内部以导热油作为热量的载体，再生加热器通过太阳能集热器产生的高温热量对再生处理区的再生风进行加热，除去吸附在除湿转轮上的水分，所述相变蓄能箱体内装有相变材料，所述相变材料为赤藓糖醇。
2.根据权利要求1所述的一种新型空气源热泵系统，其特征是:所述空气源热泵包括蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀；蒸发器安装于出风管上，蒸发器内具有换热器，换热器连接连接翅片，在出风管处的蒸发器内的换热器与地道风进行换热，压缩机和节流阀安装于建筑外墙上，冷凝器安装于建筑内墙上，压缩机的排气口由连接管连接至冷凝器的一端，冷凝器的另一端由连接管连接至节流阀再通过连接管连接至蒸发器的一端，蒸发器的另一端由连接管连接至压缩机的吸气口。
技术总结