CN205316744U - 双源热泵复合太阳能冷热双供*** - Google Patents

双源热泵复合太阳能冷热双供*** Download PDF

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韩成明
邓国
张克雨
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Abstract

本实用新型属于利用热泵技术制热及制冷技术领域，目的是提供一种同时采用多种能源、能同时满足供热制冷需求的双源热泵复合太阳能冷热双供***，包括空气源热泵***、太阳能***、第一储热水箱、第二储热水箱、水源热泵***、制冷***、高温电储水箱，形成了具有太阳能、空气源、水源、电源等多种热源，多种制热模式且能够实现制冷功能的综合节能***，能够提供不高于100℃的高温热水，同时能够提供低于10℃以下的低温冷水，解决了简单复合***存在的诸多问题，完全能够满足大型工商业复合制冷及制热的商业化需求。

Description

双源热泵复合太阳能冷热双供***
技术领域
本实用新型属于利用热泵技术制热及制冷技术领域，特别是涉及一种双源热泵复合太阳能冷热双供***。
背景技术
经济的快速发展和生活水平的提高，使人们对能源的需求不断扩大，但由此也带来了化石能源的大量消耗，造成了严重的空气污染，形成雾霾天气严重的影响了人们的生活质量。随着国家提出各种政策鼓励清洁能源推广应用，太阳能、空气源热泵、水源热泵、洁净煤技术、生物质技术等清洁能源技术得到了快速发展。但目前诸多清洁能源技术在使用过程中也存在着诸多问题。
大部分清洁能源技术都是独立使用，合成应用技术一般也仅限两项以内，无法形成多能源优化复合应用综合***。如专利201410692497.8公开了一种家用太阳能光伏-空气源复合一体式热泵，仅仅作为小型的家用太阳能光伏板和空气源热泵的复合使用而已。
现有复合型清洁能源***中，如太阳能集热***复合热泵***，由于常规产品工作温度的限制，其工作时，将其中的一个***作为主要***，而另一个***则作为辅助补充***使用，无法形成并行***，尤其在提供较高温度时，无法满足客户需求。如专利201510151277.9所述的一种空气源热泵辅助太阳能供热热水***，则存在以一种为主，一种为辅的工作方式，无法充分发挥复合工作的优势。
因此，现有的单独清洁能源***或简单复合的双能源***均无法满足大型用热、制冷用户的综合需求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种同时采用多种能源、能同时满足供热制冷需求的双源热泵复合太阳能冷热双供***。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种双源热泵复合太阳能冷热双供***，包括空气源热泵***、太阳能***、第一储热水箱、第二储热水箱、水源热泵***、制冷***、高温电储水箱，空气源热泵***包括多个并联连接的空气源热泵，空气源热泵的进水口处连接进水管，第一储热水箱经第一输送泵与空气源热泵的进水管连通，空气源热泵的出水口经管路与第一储热水箱连通，太阳能***包括多组并联连接的中温太阳能集热器，每组包括多个串联连接的中温太阳能集热器，第一储热水箱经第二输送泵与中温太阳能集热器的进水口连通，中温太阳能集热器的出水口经输送管路与第一储热水箱连通，第一储热水箱经第三输送泵与第二储热水箱连通，水源热泵***包括多个并联连接的水源热泵，水源热泵的冷水进口连接进水管，制冷***包括制冷机和冷却水塔，自来水管经第四输送泵与各水源热泵的进水管、第一储热水箱连通，水源热泵的热水出口经管路与第二储热水箱连通，水源热泵的冷水出口经管路与冷水水塔连通，冷却水塔的出水口依次与制冷机、第五输送泵、水源热泵的热源进口连通，制冷机的输出口与用冷点连通，用冷点回水管路经第六输送泵与制冷机的回水口连通，用冷点回水管路与制冷机的回水口连通，第二储热水箱经第七输送泵与高温电储水箱的进水口连通，高温电储水箱内安装电加热器，高温电储水箱的出水口经管路与用热点连通，用热点回水管路与第二储热水箱连通。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述制冷***还包括换热器，自来水管经第四输送泵与换热器的第一进水口连通，换热器的第一出水口分别与各水源热泵的进水管、第一储热水箱连通，换热器的第二进水口与第五输送泵连通，换热器的第二出水口与水源热泵的热源进口连通。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，还包括控制器，第一、第二储热水箱上分别安装温度传感器和水位传感器，第一、第二储热水箱上的水位传感器、温度传感器的信号输出端分别与控制器的信号接收端连接，控制器的控制信号输出端分别与第一至第七输送泵、各水源热泵、各空气源热泵、制冷机、换热器、电加热器的控制端连接。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述空气源热泵的进水管上串联第一阀门，控制器的控制信号输出端与第一阀门的控制端连接。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述水源热泵的进水管上串联第二阀门，控制器的控制信号输出端与第二阀门的控制端连接。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述输送管路上并联排气阀。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述水源热泵采用CO2水源热泵。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，进一步的，所述中温太阳能集热器采用
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***，集成了空气源热泵***、水源热泵***、太阳能集热***、高温电蓄热箱等，形成了具有太阳能、空气源、水源、电源等多种热源，多种制热模式且能够实现制冷功能的综合节能***，能够提供不高于100℃的高温热水，同时能够提供低于10℃以下的低温冷水，解决了简单复合***存在的诸多问题，完全能够满足大型工商业复合制冷及制热的商业化需求。其中太阳能集热***与空气源热泵***形成并联供热***，由于空气源热泵***供热温度不大于55℃时具有良好的经济效益，而中温太阳能集热***工作温度则在60℃～100℃之间表现更为优异，且考虑了目前用电政策中的峰-平-谷分时电价特征，充分利用低谷电价和白天太阳能充分集热的优势，因此实现了空气源热泵***和中温太阳能集热***错峰并联使用，充分规避了各种缺点，发挥了各自的优势，实现***的最优化运行。其中水源热泵热源端来源于制冷***的冷却水，使热源端热源稳定、有效、高效，使水源热泵的制热效率得到大幅度提高，而制冷***因循环冷却水温度被水源热泵获取而有效降低了冷却水回水温度，大幅度提高了制冷***的制冷效率，降低了运行费用。其中高温电储水箱通过电加热器实现高温蓄热功能，做为循环供热***中热损耗的补充功能。
下面结合附图对本实用新型的双源热泵复合太阳能冷热双供***作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***包括空气源热泵***1、中温太阳能***2、第一储热水箱3、第二储热水箱4、水源热泵***5、制冷***、高温电储水箱7、控制器，空气源热泵***1包括多个并联连接的空气源热泵11，空气源热泵11的进水口处连接进水管12，进水管12上串联第一阀门13，第一储热水箱3经第一输送泵14与空气源热泵11的进水管12连通，空气源热泵11的出水口经管路与第一储热水箱3连通。
中温太阳能***2包括多组并联连接的中温太阳能集热器21，每组包括多个串联连接的中温太阳能集热器21，为使中温太阳能***具有较高的集热效率和工作温度，中温太阳能集热器21采用聚焦式集热器或采用玻璃-金属封接式热管真空太阳集热管的集热器。第一储热水箱3经第二输送泵22与中温太阳能集热器21的进水口连通，中温太阳能集热器21的出水口经输送管路23与第一储热水箱3连通，输送管路23上并联排气阀24。第一储热水箱3经第三输送泵31与第二储热水箱4连通。第一、第二储热水箱3、4上分别安装温度传感器32和水位传感器33。
水源热泵***5包括多个并联连接的水源热泵51，为提高水源热泵的环境适应性，提高供水温度，采用CO2水源热泵，可提供60℃～100℃的高温热水，能够与空气源热泵***及中温太阳能***匹配对接。水源热泵51的冷水进口连接进水管52，进水管52上串联第二阀门53。
制冷***包括制冷机8、换热器9和冷却水塔10，自来水管81经第四输送泵82与换热器9的第一进水口91连通，换热器9的第一出水口92分别与各水源热泵51的进水管52、第一储热水箱3连通。水源热泵51的热水出口经管路与第二储热水箱4连通。水源热泵51的冷水出口经管路与冷水水塔10连通，冷却水塔10的出水口依次与制冷机8、第五输送泵83、换热器9的第二进水口93连通，换热器9的第二出水口94与水源热泵51的热源进口连通。制冷机8的输出口与用冷点连通，用冷点回水管路85经第六输送泵84与制冷机8的回水口连通。
第二储热水箱4经第七输送泵41与高温电储水箱7的进水口连通，高温电储水箱7内安装电加热器71。高温电储水箱7的出水口经管路与用热点连通，用热点回水管路72与第二储热水箱4连通。
第一、第二储热水箱3、4上的水位传感器33、温度传感器32的信号输出端分别与控制器的信号接收端连接，控制器的控制信号输出端分别与第一至第七输送泵、各水源热泵51、各空气源热泵11、制冷机8、换热器9、电加热器71、各阀门的控制端连接。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***的工作过程如下：
当太阳辐照达到设定条件时，开启第二输送泵22，形成中温太阳能集热器21与第一储热水箱3之间的热交换，实现通过中温太阳能集热器21提升第一储热水箱3水温的目的，实现高温热水集热，直至达到设定温度。
利用夜间的平-谷电价，启动空气源热泵***1和水源热泵***5，实现平-谷电价时的集热功能；同时启动制冷***，利用平-谷电价，实现低价制冷工作。根据用水时间与第一、第二储热水箱3、4的水位传感器信号，控制器启动第三输送泵31，实现第一储热水箱3向第二储热水箱4自动补充高温热水的功能。根据用户需求，开启第七输送泵41，将第二储热水箱4内的高温热水输送到用热点，回水经回水管路72回到第二储热水箱4，保证用热点可以实时使用高温热水。因可能存在的循环热损失造成供水温度不足时，根据第二储热水箱4的水温及出水口流量，控制器开启电加热器71，使供应热水达到设定温度。
开启第六输送泵84，将制冷机8储存的冷能输送到用冷点，并形成回路，实现可持续性循环供冷功能。
***补水控制：
根据第一、第二储热水箱3、4的水位传感器信号，控制器9开启第四输送泵82，实现对第一、第二储热水箱3、4的补水。当向第一储热水箱3补水时，达到设定水位时，控制器开启设定数量的空气源热泵11、第一输送泵14及第一阀门13，实现空气源热泵***1对第一储热水箱3进行循环加热，直至设定温度。当向第二储热水箱4补水时，控制器根据第二储热水箱4的水位传感器信号，开启设定数量的水源热泵51及对应第二阀门53，实现水源热泵51直接向第二储热水箱4提供设定温度的热水，直至达到设定水位。
本实用新型双源热泵复合太阳能冷热双供***具有以下有益效果：
1、集成了空气源热泵***、水源热泵***、太阳能集热***、高温电蓄热箱等，形成了具有太阳能、空气源、水源、电源等多种热源，多种制热模式且能够实现制冷功能的综合节能***，能够提供不高于100℃的高温热水，同时能够提供低于10℃以下的低温冷水，解决了简单复合***存在的诸多问题，完全能够满足大型工商业复合制冷及制热的商业化需求。其中太阳能集热***与空气源热泵***形成并联供热***，由于空气源热泵***供热温度不大于55℃时具有良好的经济效益，而中温太阳能集热***工作温度则在60℃～100℃之间表现更为优异，且考虑了目前用电政策中的峰-平-谷分时电价特征，充分利用低谷电价和白天太阳能充分集热的优势，因此实现了空气源热泵***和中温太阳能集热***错峰并联使用，充分规避了各种缺点，发挥了各自的优势，实现***的最优化运行。其中水源热泵热源端来源于制冷***的冷却水，使热源端热源稳定、有效、高效，使水源热泵的制热效率得到大幅度提高，而制冷***因循环冷却水温度被水源热泵获取而有效降低了冷却水回水温度，大幅度提高了制冷***的制冷效率，降低了运行费用。其中高温电储水箱通过电加热器实现高温蓄热功能，做为循环供热***中热损耗的补充功能。
2、制冷***进一步设置换热器，空气源热泵和水源热泵的冷水经制冷***的换热器实现预热功能，实现初步余热回收功能，有效提高了空气源热泵和水源热泵制热效率，降低了制热成本。
3、设置控制器，根据第一、第二储热水箱的水位和温度信号，自动控制其他设备运行状态，实现实时监测和自动化控制。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双源热泵复合太阳能冷热双供***，包括空气源热泵***、太阳能***，其特征在于：还包括第一储热水箱、第二储热水箱、水源热泵***、制冷***、高温电储水箱，空气源热泵***包括多个并联连接的空气源热泵，空气源热泵的进水口处连接进水管，第一储热水箱经第一输送泵与空气源热泵的进水管连通，空气源热泵的出水口经管路与第一储热水箱连通，
太阳能***包括多组并联连接的中温太阳能集热器，每组包括多个串联连接的中温太阳能集热器，第一储热水箱经第二输送泵与中温太阳能集热器的进水口连通，中温太阳能集热器的出水口经输送管路与第一储热水箱连通，第一储热水箱经第三输送泵与第二储热水箱连通，
水源热泵***包括多个并联连接的水源热泵，水源热泵的冷水进口连接进水管，制冷***包括制冷机和冷却水塔，自来水管经第四输送泵与各水源热泵的进水管、第一储热水箱连通，水源热泵的热水出口经管路与第二储热水箱连通，水源热泵的冷水出口经管路与冷水水塔连通，冷却水塔的出水口依次与制冷机、第五输送泵、水源热泵的热源进口连通，制冷机的输出口与用冷点连通，用冷点回水管路经第六输送泵与制冷机的回水口连通，
第二储热水箱经第七输送泵与高温电储水箱的进水口连通，高温电储水箱内安装电加热器，高温电储水箱的出水口经管路与用热点连通，用热点回水管路与第二储热水箱连通。
2.根据权利要求1所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述制冷***还包括换热器，自来水管经第四输送泵与换热器的第一进水口连通，换热器的第一出水口分别与各水源热泵的进水管、第一储热水箱连通，换热器的第二进水口与第五输送泵连通，换热器的第二出水口与水源热泵的热源进口连通。
3.根据权利要求2所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：还包括控制器，第一、第二储热水箱上分别安装温度传感器和水位传感器，第一、第二储热水箱上的水位传感器、温度传感器的信号输出端分别与控制器的信号接收端连接，控制器的控制信号输出端分别与第一至第七输送泵、各水源热泵、各空气源热泵、制冷机、换热器、电加热器的控制端连接。
4.根据权利要求3所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述空气源热泵的进水管上串联第一阀门，控制器的控制信号输出端与第一阀门的控制端连接。
5.根据权利要求3或4所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述水源热泵的进水管上串联第二阀门，控制器的控制信号输出端与第二阀门的控制端连接。
6.根据权利要求2或3所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述输送管路上并联排气阀。
7.根据权利要求5所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述输送管路上并联排气阀。
8.根据权利要求2或3所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述水源热泵采用CO2水源热泵。
9.根据权利要求2或3所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述中温太阳能集热器采用聚焦式集热器或采用玻璃-金属封接式热管真空太阳集热管的集热器。
10.根据权利要求7所述的双源热泵复合太阳能冷热双供***，其特征在于：所述水源热泵采用CO2水源热泵，中温太阳能集热器采用聚焦式集热器或采用玻璃-金属封接式热管真空太阳集热管的集热器。
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