CN104848558A - 辅设热泵机组的太阳能热水换热*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了辅设热泵机组的太阳能热水换热***主要由太阳能集热器、空气源热泵机组、集热贮热水箱、板式换热器、热水循环泵、容积式换热器和控制柜组成，太阳能集热器进水设有太阳能供水管与集热贮热水箱连接，集热贮热水箱还设有热泵供水管和热泵回水管分别与空气源热泵机组连接，集热贮热水箱另设有换热循环管和换热回水管分别与板式换热器的一次侧接口连接，板式换热器的二次侧出口设有串接管与容积式换热器连接。本发明的有益效果是，本发明将太阳能与空气源热泵机组和容积式换热器联合，能实现在充分利用太阳能的前提下，空气源热泵机组作为辅助热源、容积式换热器为补偿加热，使太阳能与空气源热泵机组及容积式换热器之间优化组合，提高了热水全年应用的安全性，而且节能、环保，可无人值守。

Description

辅设热泵机组的太阳能热水换热***

技术领域

本发明涉及太阳能热水技术领域，具体地说是一种辅设热泵机组的太阳能热水换热***。

背景技术

随着社会发展和生活水平提高，热水供应***在住宅、酒店、办公、洗浴中心、会所等场合广泛使用。目前市场的热水供应***大多数是采用锅炉、空气源热泵热水机组等单一热源制备热水，当采用锅炉制备热水时的使用成本高和不利于低碳环保，而空气源热泵热水机组虽然使用能效很高，但在冬季环境温度较低的状况下其运行效率不高，且在冬季结霜较严重时可能会导致热水机无法正常运行，影响热水供应与使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能、高效、经济、安全和使用效果好的辅设热泵机组的太阳能热水换热***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：辅设热泵机组的太阳能热水换热***主要由太阳能集热器、空气源热泵机组、集热贮热水箱、板式换热器、热水循环泵、容积式换热器和控制柜组成，太阳能集热器进水与太阳能供水管连接，太阳能供水管与设置的集热贮热水箱连接，太阳能供水管上装有太阳能循环泵，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能回水管与集热贮热水箱连接，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一，集热贮热水箱内设有水位传感器及温度传感器二，集热贮热水箱连接有补水管，且在补水管装有电磁阀控制进水，补水管在电磁阀之后设有软化水处理装置，集热贮热水箱还设有热泵供水管和热泵回水管分别与设置的空气源热泵机组连接，且在热泵供水管上装有热泵循环泵，集热贮热水箱另设有换热循环管和换热回水管分别与设置的板式换热器的一次侧接口连接，在换热循环管上装有换热循环泵，板式换热器的二次侧进口与冷水供水管连接，且在冷水供水管上装有倒流防止器，冷水供水管在倒流防止器之前装有过滤器一，冷水供水管在倒流防止器之后装有电子除垢仪，冷水供水管在电子除垢仪之后还与热水回水管连接，在热水回水管上沿水流方向顺次装设有过滤器二、膨胀罐、温度传感器三、压力传感器一、热水循环泵和止回阀，热水回水管经过止回阀之后与冷水供水管连接，板式换热器的二次侧出口设有串接管与容积式换热器连接，容积式换热器出水与热水供水管连接，在热水供水管上设有温度传感器四和压力传感器二，容积式换热器用于辅助补偿加热，容积式换热器由热媒供水管提供辅助热源，容积式换热器的辅助热源进口与热媒供水管连接，容积式换热器的辅助热源出口与热媒回水管连接，在热媒供水管上装有温控阀，容积式换热器上设有温控变送器、并装有安全阀，安全阀用于容积式换热器超压时泄水泄压。

所述温度传感器一、空气源热泵机组、温度传感器二、太阳能循环泵、热泵循环泵、水位传感器、换热循环泵、电子除垢仪、热水循环泵、压力传感器一、温度传感器三、温控变送器、电磁阀、软化水处理装置、温控阀、温度传感器四和压力传感器二各自分别敷设电缆线与控制柜连接，控制柜内还另设有通讯接口，所述通讯接口用于远程监控连接，也可与上位机通讯连接。

所述温度传感器一和温度传感器二分别用于检测太能能集热器温度和集热贮热水箱温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，且启泵温差值优选在2℃～5℃范围，停泵温差值优选在0.5～1℃范围，启泵温差值用于控制太阳能循环泵启动，停泵温差值用于控制太阳能循环泵停止运行。

所述水位传感器用于检测集热贮热水箱水位，并设有高水位点、低水位点和缺水水位点共三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱停止进水，电磁阀关闭，软化水处理装置失电停机；低水位点用于集热贮热水箱补水，电磁阀打开，软化水处理装置得电开机；缺水水位点用于控制运行中的太阳能循环泵、热泵循环泵及换热循环泵停机保护、并报警，当集热贮热水箱水位恢复到低水位点及以上时，报警消除和***恢复正常。

所述软化水处理装置用于对集热贮热水箱的补水管进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

本发明的工作原理是，利用太阳能集热器及空气源热泵机组加热集热贮热水箱，再由集热贮热水箱与板式换热器间接加热和容积式换热器补偿加热制备热水，太阳能集热器将太阳光能转换为热能，太阳能集热器温度升高，温度传感器一检测太阳能集热器温度，温度传感器二检测集热贮热水箱温度，当太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵启动，集热贮热水箱的水经过太阳能循环泵加压、太阳能供水管输送至太阳能集热器置换，同时太阳能集热器内的水由太阳能回水管回流至集热贮热水箱，太阳能集热器温度降低，集热贮热水箱温度升高，直至太阳能集热器温度较集热贮热水箱温度在设定的停泵温差值时，太阳能循环泵停止运行，太阳能集热器温度开始升高，当太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵重新启动，如此反复，达到太阳能集热器加热、集热贮热水箱储热效果；

当温度传感器二检测集热贮热水箱温度低于设定的最低保证温度值时，空气源热泵机组自动投入运行，并对集热贮热水箱进行加热，热泵循环泵从集热贮热水箱内取水、经加压进入空气源热泵机组加热后，由热泵回水管回流至集热贮热水箱循环，集热贮热水箱温度升高；当温度传感器二检测集热贮热水箱温度高于设定的最低保证温度值、且高于设定的停机温度值及以上时，空气源热泵机组自动停机，热泵循环泵停泵，此时集热贮热水箱仅由太阳能集热器加热节能；

与此同时，集热贮热水箱为板式换热器提供热源，换热循环泵从集热贮热水箱内取水、经加压进入板式换热器进行热交换后，由换热回水管回流至集热贮热水箱内循环加热；与板式换热器二次侧进口连接的冷水供水管提供有压补水水源，冷水有压补水水源经过板式换热器间接加热后进入容积式换热器，温控变送器检测容积式换热器温度、并设有热水供应的出水恒温值，当温控变送器检测到容积式换热器温度低于设定的热水供应的出水恒温值时，容积式换热器将由温控阀打开热媒供水管提供热源进行补偿加热，温控阀相对于设定的热水供应的出水恒温值自适应地调节其开度，直至全开或关闭，当温控变送器检测到容积式换热器温度高于设定的热水供应的出水恒温值时，温控阀关闭进入容积式换热器的辅助热源，容积式换热器停止补偿加热；

装在热水回水管的压力传感器一检测热水循环泵进水压力，装在热水回水管的温度传感器三检测热水回水管温度，当温度传感器三检测到热水回水管温度低于设定的循环温度值及以下时，热水循环泵启动，热水回水由热水回水管回流到板式换热器、再到容积式换热器补偿加热之后从热水供水管输出，冷水供水管补充热水循环量的不足，当温度传感器三检测到热水回水管温度高于设定的循环温度值5℃及以上时，热水循环泵停止循环；当压力传感器一检测到热水循环泵进水压力低于设定的无水压力值及以下时，热水循环泵停机保护，当压力传感器一检测到热水循环泵进水压力高于设定的无水压力值以上时，热水循环泵将自动恢复正常，设定的无水压力值优选在0.05～0.20MPa范围。

本发明的有益效果是，本发明将太阳能与空气源热泵机组和容积式换热器联合，能实现在充分利用太阳能的前提下，空气源热泵机组作为辅助热源、容积式换热器为补偿加热，使太阳能与空气源热泵机组及容积式换热器之间优化组合，提高了热水全年应用的安全性，而且节能、环保，可无人值守。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

图中，1、太阳能集热器，2、温度传感器一，3、太阳能回水管，4、空气源热泵机组，5、温度传感器二，6、热泵回水管，7、太阳能供水管，8、太阳能循环泵，9、热泵循环泵，10、热泵供水管，11、水位传感器，12、集热贮热水箱，13、换热循环管，14、换热循环泵，15、冷水供水管，16、过滤器一，17、倒流防止器，18、电子除垢仪，19、板式换热器，20、止回阀，21、热水循环泵，22、压力传感器一，23、温度传感器三，24、热水回水管，25、过滤器二，26、膨胀罐，27、串接管，28、换热回水管，29、容积式换热器，30、温控变送器，31、补水管，32、电磁阀，33、软化水处理装置，34、热媒回水管，35、热媒供水管，36、温控阀，37、热水供水管，38、温度传感器四，39、压力传感器二，40、安全阀，41、电缆线，42、通讯接口，43、控制柜。

具体实施方式

下面就附图1对本发明的辅设热泵机组的太阳能热水换热***作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的辅设热泵机组的太阳能热水换热***主要由太阳能集热器1、空气源热泵机组4、集热贮热水箱12、板式换热器19、热水循环泵21、容积式换热器29和控制柜43组成，太阳能集热器1进水与太阳能供水管7连接，太阳能供水管7与设置的集热贮热水箱12连接，太阳能供水管7上装有太阳能循环泵8，太阳能集热器1出水与太阳能回水管3连接，太阳能回水管3与集热贮热水箱12连接，在太阳能集热器1出水连接太阳能回水管3之前设有温度传感器一2，集热贮热水箱12内设有水位传感器11及温度传感器二5，集热贮热水箱12连接有补水管31，且在补水管31装有电磁阀32控制进水，补水管31在电磁阀32之后设有软化水处理装置33，集热贮热水箱12还设有热泵供水管10和热泵回水管6分别与设置的空气源热泵机组4连接，且在热泵供水管10上装有热泵循环泵9，集热贮热水箱12另设有换热循环管13和换热回水管28分别与设置的板式换热器19的一次侧接口连接，在换热循环管13上装有换热循环泵14，板式换热器19的二次侧进口与冷水供水管15连接，且在冷水供水管15上装有倒流防止器17，冷水供水管15在倒流防止器17之前装有过滤器一16，冷水供水管15在倒流防止器17之后装有电子除垢仪18，冷水供水管15在电子除垢仪18之后还与热水回水管24连接，在热水回水管24上沿水流方向顺次装设有过滤器二25、膨胀罐26、温度传感器三23、压力传感器一22、热水循环泵21和止回阀20，热水回水管24经过止回阀20之后与冷水供水管15连接，板式换热器19的二次侧出口设有串接管27与容积式换热器29连接，容积式换热器29出水与热水供水管37连接，在热水供水管37上设有温度传感器四38和压力传感器二39，容积式换热器29用于辅助补偿加热，容积式换热器29由热媒供水管35提供辅助热源，容积式换热器29的辅助热源进口与热媒供水管35连接，容积式换热器29的辅助热源出口与热媒回水管34连接，在热媒供水管35上装有温控阀36，容积式换热器29上设有温控变送器30、并装有安全阀40，安全阀40用于容积式换热器29超压时泄水泄压。

所述温度传感器一2、空气源热泵机组4、温度传感器二5、太阳能循环泵8、热泵循环泵9、水位传感器11、换热循环泵14、电子除垢仪18、热水循环泵21、压力传感器一22、温度传感器三23、温控变送器30、电磁阀32、软化水处理装置33、温控阀36、温度传感器四38和压力传感器二39各自分别敷设电缆线41与控制柜43连接，控制柜43内还另设有通讯接口42，所述通讯接口42用于远程监控连接，也可与上位机通讯连接。

所述温度传感器一2和温度传感器二5分别用于检测太能能集热器1温度和集热贮热水箱12温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，且启泵温差值优选在2℃～5℃范围，停泵温差值优选在0.5～1℃范围，启泵温差值用于控制太阳能循环泵8启动，停泵温差值用于控制太阳能循环泵8停止运行。

所述水位传感器11用于检测集热贮热水箱12水位，并设有高水位点、低水位点和缺水水位点共三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱12停止进水，电磁阀32关闭，软化水处理装置33失电停机；低水位点用于集热贮热水箱12补水，电磁阀32打开，软化水处理装置33得电开机；缺水水位点用于控制运行中的太阳能循环泵8、热泵循环泵9及换热循环泵14停机保护、并报警，当集热贮热水箱12水位恢复到低水位点及以上时，报警消除和***恢复正常。

所述软化水处理装置33用于对集热贮热水箱12的补水管31进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

本发明的工作原理是，利用太阳能集热器1及空气源热泵机组4加热集热贮热水箱12，再由集热贮热水箱12与板式换热器19间接加热和容积式换热器29补偿加热制备热水，太阳能集热器1将太阳光能转换为热能，太阳能集热器1温度升高，温度传感器一2检测太阳能集热器1温度，温度传感器二5检测集热贮热水箱12温度，当太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱12温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵8启动，集热贮热水箱12的水经过太阳能循环泵8加压、太阳能供水管7输送至太阳能集热器1置换，同时太阳能集热器1内的水由太阳能回水管3回流至集热贮热水箱12，太阳能集热器1温度降低，集热贮热水箱12温度升高，直至太阳能集热器1温度较集热贮热水箱12温度在设定的停泵温差值时，太阳能循环泵8停止运行，太阳能集热器1温度开始升高，当太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱12温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵8重新启动，如此反复，达到太阳能集热器1加热、集热贮热水箱12储热效果；

当温度传感器二5检测集热贮热水箱12温度低于设定的最低保证温度值时，空气源热泵机组4自动投入运行，并对集热贮热水箱12进行加热，热泵循环泵9从集热贮热水箱12内取水、经加压进入空气源热泵机组4加热后，由热泵回水管6回流至集热贮热水箱12循环，集热贮热水箱12温度升高；当温度传感器二5检测集热贮热水箱12温度高于设定的最低保证温度值、且高于设定的停机温度值及以上时，空气源热泵机组4自动停机，热泵循环泵9停泵，此时集热贮热水箱12仅由太阳能集热器1加热节能；

与此同时，集热贮热水箱12为板式换热器19提供热源，换热循环泵14从集热贮热水箱12内取水、经加压进入板式换热器19进行热交换后，由换热回水管28回流至集热贮热水箱12内循环加热；与板式换热器19二次侧进口连接的冷水供水管15提供有压补水水源，冷水有压补水水源经过板式换热器19间接加热后进入容积式换热器29，温控变送器30检测容积式换热器29温度、并设有热水供应的出水恒温值，当温控变送器30检测到容积式换热器29温度低于设定的热水供应的出水恒温值时，容积式换热器30将由温控阀36打开热媒供水管35提供热源进行补偿加热，温控阀36相对于设定的热水供应的出水恒温值自适应地调节其开度，直至全开或关闭，当温控变送器30检测到容积式换热器29温度高于设定的热水供应的出水恒温值时，温控阀36关闭进入容积式换热器29的辅助热源，容积式换热器29停止补偿加热；

装在热水回水管24的压力传感器一22检测热水循环泵21进水压力，装在热水回水管24的温度传感器三23检测热水回水管24温度，当温度传感器三23检测到热水回水管24温度低于设定的循环温度值及以下时，热水循环泵21启动，热水回水由热水回水管24回流到板式换热器19、再到容积式换热器29补偿加热之后从热水供水管37输出，冷水供水管15补充热水循环量的不足，当温度传感器三23检测到热水回水管24温度高于设定的循环温度值5℃及以上时，热水循环泵21停止循环；当压力传感器一22检测到热水循环泵21进水压力低于设定的无水压力值及以下时，热水循环泵21停机保护，当压力传感器一22检测到热水循环泵21进水压力高于设定的无水压力值以上时，热水循环泵21将自动恢复正常，设定的无水压力值优选在0.05～0.20MPa范围。

Claims (6)

1.一种辅设热泵机组的太阳能热水换热***主要由太阳能集热器、空气源热泵机组、集热贮热水箱、板式换热器、热水循环泵、容积式换热器和控制柜组成，太阳能集热器进水与太阳能供水管连接，太阳能供水管与设置的集热贮热水箱连接，太阳能供水管上装有太阳能循环泵，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能回水管与集热贮热水箱连接，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一，集热贮热水箱内设有水位传感器及温度传感器二，其特征在于，集热贮热水箱还设有热泵供水管和热泵回水管分别与设置的空气源热泵机组连接，且在热泵供水管上装有热泵循环泵，集热贮热水箱另设有换热循环管和换热回水管分别与设置的板式换热器的一次侧接口连接，在换热循环管上装有换热循环泵，板式换热器的二次侧进口与冷水供水管连接，且在冷水供水管上装有倒流防止器，冷水供水管在倒流防止器之后装有电子除垢仪，冷水供水管在电子除垢仪之后还与热水回水管连接，板式换热器的二次侧出口设有串接管与容积式换热器连接，容积式换热器出水与热水供水管连接。

2.根据权利要求1所述的辅设热泵机组的太阳能热水换热***，其特征在于，集热贮热水箱连接有补水管，且在补水管装有电磁阀，补水管在电磁阀之后设有软化水处理装置。

3.根据权利要求1所述的辅设热泵机组的太阳能热水换热***，其特征在于，冷水供水管在倒流防止器之前装有过滤器一。

4.根据权利要求1所述的辅设热泵机组的太阳能热水换热***，其特征在于，在热水回水管上沿水流方向顺次装设有过滤器二、膨胀罐、温度传感器三、压力传感器一、热水循环泵和止回阀。

5.根据权利要求1所述的辅设热泵机组的太阳能热水换热***，其特征在于，在热水供水管上设有温度传感器四和压力传感器二。

6.根据权利要求1所述的辅设热泵机组的太阳能热水换热***，其特征在于，容积式换热器上设有温控变送器、并装有安全阀。