CN207455686U - 一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水*** - Google Patents

一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水*** Download PDF

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李永斌
王奎之
卢丽
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李茂杰
董栋栋
费喆
曲直
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    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps

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Abstract

本实用新型提供一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，以太阳能、空气源热泵为热源，以无水地暖为新型供暖形式，全年可提供生活热水的复合采暖供冷供热水***。具体来说包括：太阳能集热器、蒸发器、压缩机、蓄热水箱、第二水箱、地埋盘管、用水设备、第一换热器和第二换热器。本实用新型利用空气及太阳能为双热源，采用空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***。本实用新型夏季制冷、冬季供热、全年提供生活热水，并且能够解决冬季蒸发器结霜以及太阳能集热管爆裂问题，同时能够最大限度的提高***性能。

Description

一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***
技术领域
本实用新型涉及太阳能与空气源热泵耦合应用技术领域，尤其是一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***。
背景技术
空气源热泵因其节能的优点，在建筑中广泛的使用，但是北方冬季室外温度较低，导致空气源热泵机组的蒸发温度长期处于低温状态，降低了机组的制热效率；当蒸发器表面温度低于露点温度时，由于室外温度较低，很容易在蒸发器表面出现结霜现象，不仅影响蒸发器的换热效率，同时又容易损坏蒸发器。
太阳能热水***的使用受室外气候的影响很大，在冬季室外温度低于零度时,很容易出现太阳能集热管爆裂问题，在连续的阴雨天以及夜晚，太阳能***无法使用。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：包括：太阳能集热子***、采暖供冷子***和供热水子***；
太阳能集热子***包括：太阳能集热器、蓄热水箱、蓄热水箱补水泵和太阳能循环泵；
蓄热水箱集热出水口与太阳能循环泵进水口连接，太阳能循环泵出水口与太阳能集热器进水口连接，太阳能集热器出水口与蓄热水箱集热进水口连接；蓄热水箱补水口通过蓄热水箱补水泵与第二自来水出水装置连接；
供热水子***包括：第二水箱和第二水箱补水泵；
第二水箱补水口通过第二水箱补水泵与第一自来水出水装置连接；
采暖供冷子***包括第一换热器、第二换热器、蒸发器、压缩机、地埋盘管、第一三通阀、第二三通阀、四通阀和第三截止阀；
第二水箱换热出水口与第三截止阀第一端连接，第三截止阀第二端与第二换热器进水口连接，第二换热器出水口与第二水箱换热进水口连接；第一三通阀第一端与第一换热器第一端连接，第一换热器第二端与第二三通阀第一端连接，第二三通阀第二端与蒸发器第一端连接，蒸发器第二端与第一三通阀第二端连接；第二三通阀第三端与地埋盘管第一端连接，地埋盘管第二端与四通阀第三端连接，四通阀第二端通过压缩机与四通阀第四端连接，四通阀第一端与第一三通阀第三端连接。
优选的，供热水子***还包括第一截止阀、第二截止阀和用水设备；
蓄热水箱截止阀连接口与第一截止阀第一端连接，第一截止阀第二端分别与第二截止阀第一端和用水设备连接，第二截止阀第二端与第二水箱截止阀连接口连接。
优选的，蓄热水箱内部设置有用于给蓄热水箱内部的水加热的第一电加热器。
优选的，第二水箱内部设置有用于给第二水箱内部的水加热的第二电加热器。
优选的，第一换热器设置于蓄热水箱内部。
优选的，第一换热器表面设置有翅片。
优选的，第二换热器表面设置有翅片。
优选的，蓄热水箱外设置蓄热层、蓄热水箱保温层，蓄热层位于蓄热水箱保温层的内部，蓄热层内填充有相变储能材料。
优选的，第二水箱外包裹有第二水箱保温层。
优选的，地埋盘管内含有压缩机用制冷剂。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
本实用新型将太阳能热水***和空气源热泵***耦合为一套***，利用太阳能集热器中的热水预热第一换热器中的换热介质，大幅提高了蒸发温度，从而提高的空气源热泵机组的制热效率，同时利用第二换热器，解决了冬季蒸发器结霜以及太阳能集热管爆裂问题，在寒冷的北方冬季也能正常使用，大幅提高了整套***的应用范围。用一套***满足夏季制冷、冬季供热、全年提供生活热水等功能，方便实用，且能保证***的高效运行。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的连接关系示意图。
图2为蓄热水箱剖视图结构示意图。
图3为第二水箱剖视图结构示意图。
其中，1、太阳能集热器，2、蒸发器，3、压缩机，4、蓄热水箱，5、第二水箱，6、地埋盘管，7、用水设备，8、太阳能循环泵，9、蓄热水箱补水泵，10、第二水箱补水泵，11、第一换热器，12、第二换热器，13、第一电加热器，14、第二电加热器， 15、蓄热层，16、蓄热水箱保温层，18、第一自来水出水装置，19、第二水箱保温层，20、第二自来水出水装置， S1、第一三通阀，S2、第二三通阀，S3、四通阀，F1、第一截止阀，F2、第二截止阀，F3、第三截止阀。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案更加清楚明白，下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步的说明。
一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：包括：太阳能集热子***、采暖供冷子***和供热水子***；
太阳能集热子***包括：太阳能集热器1、蓄热水箱4、蓄热水箱补水泵9和太阳能循环泵8；
蓄热水箱4集热出水口与太阳能循环泵8进水口连接，太阳能循环泵8出水口与太阳能集热器1进水口连接，太阳能集热器1出水口与蓄热水箱4集热进水口连接；蓄热水箱4补水口通过蓄热水箱补水泵9与第二自来水出水装置20连接；
供热水子***包括：第二水箱5和第二水箱补水泵10；
第二水箱5补水口通过第二水箱补水泵10与第一自来水出水装置18连接；
采暖供冷子***包括第一换热器11、第二换热器12、蒸发器2、压缩机3、地埋盘管6、第一三通阀S1、第二三通阀S2、四通阀S3和第三截止阀F3；
第二水箱5换热出水口与第三截止阀F3第一端连接，第三截止阀F3第二端与第二换热器12进水口连接，第二换热器12出水口与第二水箱5换热进水口连接；第一三通阀S1第一端a与第一换热器11第一端连接，第一换热器11第二端与第二三通阀S2第一端a连接，第二三通阀S2第二端b与蒸发器2第一端连接，蒸发器2第二端与第一三通阀S1第二端b连接；第二三通阀S2第三端c与地埋盘管6第一端连接，地埋盘管6第二端与四通阀S3第三端c连接，四通阀S3第二端b通过压缩机3与四通阀S3第四端d连接，四通阀S3第一端a与第一三通阀S1第三端c连接。
供热水子***还包括第一截止阀F1、第二截止阀F2和用水设备7；蓄热水箱4截止阀连接口与第一截止阀F1第一端连接，第一截止阀F1第二端分别与第二截止阀F2第一端和用水设备7连接，第二截止阀F2第二端与第二水箱5截止阀连接口连接；
蓄热水箱4内部设置有用于给蓄热水箱内部的水加热的第一电加热器13；第二水箱5内部设置有用于给第二水箱内部的水加热的第二电加热器14；第一换热器11设置于蓄热水箱4内部；第一换热器11表面设置有翅片；第二换热器12表面设置有翅片；蓄热水箱4外设置蓄热层15、蓄热水箱保温层16，蓄热层15位于蓄热水箱保温层16的内部，蓄热层15内填充有相变储能材料；第二水箱5外包裹有第二水箱保温层19；地埋盘管6内含有压缩机用制冷剂。
下面提供本实用新型的一种具体实施例。水流经太阳能集热器1的集热管时被加热后输送到蓄热水箱4内。当蓄热水箱4内的水温T1≤2℃时：第一截止阀F1关闭，第二电加热器14开启，第二电加热器14为第二水箱5内的水加热，第一电加热器13开启，防止太阳能集热管和蓄热水箱内的水出现结冰的现象；第一电加热器11为蓄热水箱4内的水加热，第二水箱5的水温T2≥40℃时，第二截止阀F2开启，第二水箱5为用水设备7提供生活用水；当第二水箱5的水温T2≥50℃时，第二电加热器14关闭；第一三通阀S1第二端b和第三端c开启，第一端a关闭；第二三通阀S2的第二端b和第三端c开启，第一端a关闭；四通阀S3的第一端a和第四端d连通，第二端b和第三端c连通。此时，换热介质流经蒸发器，与室外空气进行换热，换热介质流经压缩机3时被压缩，为地埋盘管6供热。
当蓄热水箱4内的水温2℃≤T1≤5℃时：第一电加热器11关闭，第一截止阀F1关闭，第二电加热器14开启，第二电加热器14为第二水箱5内的水加热，第二水箱5的水温T2≥40℃时，第二截止阀F2开启，第二水箱5为用水设备7提供生活用水；当第二水箱5的水温T2≥50℃时，第二电加热器14关闭；第一三通阀S1第二端b和第三端c开启，第一端a关闭；第二三通阀S2的第二端b和第三端c开启，第一端a关闭；四通阀S3的第一端a和第四端d连通，第二端b和第三端c连通；此时，换热介质流经蒸发器，与室外空气进行换热，换热介质流经压缩机3时被压缩，为地埋盘管6供热。
当蓄热水箱4内的水温5℃≤T1≤40℃时：第一电加热器13关闭，第一截止阀F1关闭，第二电加热器14开启，第二电加热器14为第二水箱5内的水加热，第二水箱5的水温T2≥40℃时，第二截止阀F2开启，第二水箱5为用水设备7提供生活用水；当第二水箱5的水温T2≥50℃时，第二电加热器14关闭；第一三通阀S1第一端a和第三端c开启，其第二端b关闭；第二三通阀S2的第一端a和第三端c开启，其第二端b关闭；四通阀S3的第一端a和第四端d连通，第二端b和第三端c连通；第一换热器11内的换热介质与被加热的水进行热量交换，换热介质温度升高，换热介质流经压缩机3时被压缩，为地埋盘管6供热。
当蓄热水箱4内的水温T1≥40℃时：第一截止阀F1开启，第二截止阀F2关闭，第二电加热器14关闭，蓄热水箱4为用水设备7提供生活用水；第一三通阀S1第一端a和第三端c开启，其第二端b关闭；第二三通阀S2的第一端a和第三端c开启，其第二端b关闭；四通阀S3的第一端a和第四端d连通，第二端b和第三端c连通。第一换热器11内的换热介质与被加热的水进行热量交换，换热介质温度升高，换热介质流经压缩机3时被压缩，为地埋盘管6供热。
当蒸发器2出现结霜的现象时，第三截止阀F3开启，第二水箱5内的水流经第二换热器12，室外空气被第二换热器12加热提高温度后再与蒸发器2进行换热，这样就能提高与蒸发器2进行换热的空气的温度，从而解决了蒸发器2的结霜问题。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：包括：太阳能集热子***、采暖供冷子***和供热水子***；
太阳能集热子***包括：太阳能集热器（1）、蓄热水箱（4）、蓄热水箱补水泵（9）和太阳能循环泵（8）；
蓄热水箱（4）集热出水口与太阳能循环泵（8）进水口连接，太阳能循环泵（8）出水口与太阳能集热器（1）进水口连接，太阳能集热器（1）出水口与蓄热水箱（4）集热进水口连接；蓄热水箱（4）补水口通过蓄热水箱补水泵（9）与第二自来水出水装置（20）连接；
供热水子***包括：第二水箱（5）和第二水箱补水泵（10）；
第二水箱（5）补水口通过第二水箱补水泵（10）与第一自来水出水装置（18）连接；
采暖供冷子***包括第一换热器（11）、第二换热器（12）、蒸发器（2）、压缩机（3）、地埋盘管（6）、第一三通阀（S1）、第二三通阀（S2）、四通阀（S3）和第三截止阀（F3）；
第二水箱（5）换热出水口与第三截止阀（F3）第一端连接，第三截止阀（F3）第二端与第二换热器（12）进水口连接，第二换热器（12）出水口与第二水箱（5）换热进水口连接；第一三通阀（S1）第一端（a）与第一换热器（11）第一端连接，第一换热器（11）第二端与第二三通阀（S2）第一端（a）连接，第二三通阀（S2）第二端（b）与蒸发器（2）第一端连接，蒸发器（2）第二端与第一三通阀（S1）第二端（b）连接；第二三通阀（S2）第三端（c）与地埋盘管（6）第一端连接，地埋盘管（6）第二端与四通阀（S3）第三端（c）连接，四通阀（S3）第二端（b）通过压缩机（3）与四通阀（S3）第四端（d）连接，四通阀（S3）第一端（a）与第一三通阀（S1）第三端（c）连接。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于，
供热水子***还包括第一截止阀（F1）、第二截止阀（F2）和用水设备（7）；
蓄热水箱（4）截止阀连接口与第一截止阀（F1）第一端连接，第一截止阀（F1）第二端分别与第二截止阀（F2）第一端和用水设备（7）连接，第二截止阀（F2）第二端与第二水箱（5）截止阀连接口连接。
3.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：蓄热水箱（4）内部设置有用于给蓄热水箱内部的水加热的第一电加热器（13）。
4.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：第二水箱（5）内部设置有用于给第二水箱内部的水加热的第二电加热器（14）。
5.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：第一换热器（11）设置于蓄热水箱（4）内部。
6.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：第一换热器（11）表面设置有翅片。
7.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：第二换热器（12）表面设置有翅片。
8.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：蓄热水箱（4）外设置蓄热层（15）、蓄热水箱保温层（16），蓄热层（15）位于蓄热水箱保温层（16）的内部，蓄热层（15）内填充有相变储能材料。
9.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：第二水箱（5）外包裹有第二水箱保温层（19）。
10.根据权利要求1所述的空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水***，其特征在于：地埋盘管（6）内含有压缩机用制冷剂。
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