[0001] 本发明涉及太阳能供暖领域，具体的说是依靠太阳能和相变取热的太阳能‑水源热泵供暖系统。

[0002] 近年来，随着世界范围内不可再生资源持续开发使用，能源匮乏趋势不可避免，不可再生能源消耗问题日益严峻，各国纷纷寻求可再生能源的开发与利用，寻找有效可利用的可持续能源，如太阳能、风能等。

[0003] 太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，而水源热泵能将水中的低位热能转化为高品位热能的热量提升装置。二者结合为用户供暖已是最好的选择。然而，太阳的辐射受昼夜、季节、天气等自然条件的限制致使供暖装置存在间歇性和不稳定性，不能满足用户的供暖要求。

[0004] 目前，多采用真空管太阳能集热器，其初装成本高，而且回水管在寒冷的冬季易结冰而损坏，影响设备的正常使用，以上诸多问题的存在，导致太阳能供暖无法普及应用。

[0020] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：依靠太阳能和相变取热的太阳能‑水源热泵供暖系统，如图1和图2所示，其包括设
置在水池6内的第一盘管7和第二盘管8，所述第一盘管7和第二盘管内均设有循环介质乙二醇水溶液，且第一盘管7与水源热泵20连接，第二盘管与太阳能集热板1连接。在太阳光充足的时候，太阳能集热板1内的循环介质吸收太阳的热量温度升高，温度升高的循环介质在第二盘管8内释放热量，水池6内第二盘管8附近的水温升高，密度变小向上流动到第一盘管7的附近，第一盘管7内的循环介质吸收热量温度升高为水源热泵20提供热源供热用户11取暖。

[0021] 所述太阳能集热板1与第二盘管8之间的循环介质、水源热泵20与第一盘管7之间的循环介质均为乙二醇水溶液，所述乙二醇水溶液的浓度为20%‑60%。乙二醇水溶液吸收热量温度升高，相对于水作为循环介质更利于设备的运行，换热效率更好。

[0022] 如图1所示，所述第一盘管7的出水口通过第五管道5‑5与水源热泵20的进水口连接，所述水源热泵20的出水口通过第六管道5‑6与第一盘管7的进水口连接，所述水源热泵20与热用户11连接，设置在第一盘管7下方的第二盘管8的进水口通过第一管道5‑1与太阳能集热板1的出水口连接，所述太阳能集热板1的进水口通过第二管道5‑2与第二盘管8的出水口连接。这样，白天阳光充足的情况下，太阳能集热板1吸收热量经第一管道5‑1通过第二盘管8放热使水池内水温升高，放热后的循环介质温度降低经第二管道5‑2回流至太阳能集热板1继续吸收热量；第二盘管8放热附近的冰慢慢融化且水温升高向上浮动到第一盘管7的附近，第一盘管7内的循环介质吸热温度升高，经第五管道5‑5回流至水源热泵20内放热为热用户11供暖，放热以后的循环介质温度降低经第六管道5‑6流回第一盘管7内继续吸收热量。整个供暖过程清洁环保、无任何污染物的排放，且太阳能集热板1内设有乙二醇循环介质，可有效防止太阳能集热板1的结冰而损坏。

[0023] 太阳能受昼夜影响之大，如果本系统在白天有太阳能的情况下正常供暖，而在夜间通过水池6内的水变成冰放出的热量为用户供暖，满足热用户11的要求。为使系统正常运行，增设了第三管道5‑3、第四管道5‑4和智能控制单元。下面将其运行过程进行详细的描述。

[0024] 如图1所示，所述第一管道5‑1上设有第一电控阀3，所述第二管道5‑2上设有循环泵13和第二电控阀12，所述第五管道5‑5上设有第三电控阀17，所述第六管道5‑6上设有第四电控阀18，如图2所示，所述第一电控阀3、第二电控阀12、第三电控阀17、第四电控阀18、循环泵13均与控制器21的输出端电连接，所述控制器21的输入端与设置在太阳能集热板1出水口处的第一温度传感器2电连接。所述控制器21为PLC 控制单元、单片机或其它具有智能控制作用的产品。

[0025] 当太阳能集热板1吸收太阳能的热量温度升高，第一温度传感器2将测得的温度信息实时传递给控制器21的输入端，控制器21进行分析、比较、判断以后，当第一温度传感器2的温度达到设定值时，控制器21向与输出端连接的第一电控阀3、第二电控阀12、第三电控阀17、第四电控阀18、循环泵13发出开启的命令，白天供暖模式开启。循环泵13的设置可将第二盘管8内放热后的循环介质及时输送到太阳能集热板1内。

[0026] 如图1所示，所述第五管道5‑5和第六管道5‑6上均设有逆止阀19，逆止阀19的设置可有效防止水的倒流。所述逆止阀19与第四电控阀18之间的第六管道5‑6与第三管道5‑3的一端连接，所述第三管道5‑3的另一端与第一管道5‑1连接， 所述逆止阀19与第三电控阀17之间的第五管道5‑5与第四管道5‑4的一端连接，所述第四管道5‑4的另一端与第二管道5‑2连接。

[0027] 第三管道5‑3和第四管道5‑4的增设为夜间供暖模式提供可能，所述第三管道5上设有第五电控阀10，所述第四管道5‑4上设有第六电控阀14，所述第五电控阀10、第六电控阀14均与控制器21的输出端电连接。当第一温度传感器2测得的温度值低于设定值时，控制器21输出端发出命令：关闭第一电控阀3、第二电控阀12、第三电控阀17、第四电控阀18和循环泵13，同时开启第五电控阀10和第六电控阀14，此时第二盘管8通过增设的第三管道5‑3和第四管道5‑4吸收水池6内水的热量给水源热泵20为热用户11供热。

[0028] 如图1和图2所示，所述水源热泵20的出水口处设有第二温度传感器16，所述第二温度传感器16与控制器21的输入端电连接。夜间，第二盘管8吸收水池6内水的余热为热用户11供暖一段时间以后，当第二温度传感器16测得的温度值低于设定值时，控制器21向输出端发出命令开启第三电控阀17和第四电控阀18，此时第一盘管7和第二盘管8共同吸收水池内水释放的热量供热用户11取暖。当液态的水释放热量变成0℃的液态水后继续释放热量部分水凝结成固态的冰成0℃的冰水混合物，水由液态变成固态释放热量供水源热泵20为热用户11供暖，乙二醇水溶液的浓度在20‑60%吸收热量温度升高，此时第一盘管7和第二盘管8内的乙二醇水溶液不断的吸收水凝结成冰释放的热量温度升高为热用户11供暖，为热用户11夜间供暖。

[0029] 经试验，白天太阳充足，夜间水池6内结冰较少，白天太阳光不充分时，夜间结冰会较多，但最大程度水池6内90%的水结冰放出的热量即可满足夜间热用户11供暖需要，且相同体积的水结成冰放出的热量相当于80度的水变为0度放出的热量，经过实验证实：水池6内水结冰释放的热量足以满足夜晚热用户11的供暖需要。在寒冷的冬季，由于室内外温差大，最好将水池6设置在室内，更有利于换热。

[0030] 综上，本系统白天利用太阳能供暖，夜间利用水相变放出的热量供暖，满足了热用户11昼夜持续供暖需要，避免了单靠太阳能供暖的间歇性和不稳定性，其节能环保、运行维护成本低、结构紧凑能量利用率高，有推广的必要。

[0031] 要使太阳能集热板1具有较高的采热效果，有必要让太阳能集热板1随太阳的运转而转动，所述太阳能集热板1上设有光电传感器4，所述光电传感器4将采集的光信号传递给控制器21的输入端，所述控制器21的输出端与转动电机15电连接，控制器21根据光电传感器4采集的光信号实时控制转动电机15的转动，所述转动电机15与太阳能集热板1连接。转动电机15转动带动太阳能集热板1转动，保证太阳能集热板1始终正对太阳，确保其采热效率。

[0032] 如图1所示，所述水池6与混水装置9连接，所示混水装置9的设置增加了水的流动，使水池6内的水温均匀分布，避免了水池6内水温分层现象的发生；还可使水池6内的水与盘管的换热系数变大，换热效果大大提高。

[0033] 最后应该说明的是：上述实施例只是为清楚说明本发明而做的举例，绝非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此无法对所有的实施方式进行穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围之中。