一种太阳能空气源热泵三联供系统及使用方法技术方案

本发明专利技术提出了一种太阳能空气源热泵三联供系统及使用方法，属于太阳能空气源热泵技术领域。解决了现有的太阳能空气源热泵三联供系统过于复杂、能源利用率低的问题。它包括空气源热泵机构、太阳能集热机构、第一换热器和第二换热器，所述空气源热泵机构包括压缩机、四通换向阀、室内机风冷换热器、干燥管、节流装置和室外机风冷换热器，所述太阳能集热机构包括低温水箱、第一阀门、高温恒温水箱、太阳能集热板、第二阀门、第三水泵和第四水泵，所述低温水箱内部通过第二水泵与第一换热器的内腔相连，所述高温恒温水箱内部通过第一水泵与第二换热器的内腔相连。它主要用于实现供暖、供冷以及生活热水三联供。

A solar energy air source heat pump triple supply system and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能空气源热泵三联供系统及使用方法
本专利技术属于太阳能空气源热泵
，特别是涉及一种太阳能空气源热泵三联供系统及使用方法。
技术介绍
目前，太阳能热水系统和空气源热泵相结合的技术相继出现，两者作为可再生的清洁能源得到政府和相关部门的支持，将太阳能与空气源热泵结合用于供暖与空调也是目前研究热点之一。但现有的系统在实际应用中存在以下技术问题：1、在温度较低及室外空气相对湿度较大的环境中，空气源热泵机构室外机容易结霜；尤其在严寒地区应用时，空气源热泵机构室外机防霜或除霜的问题更为棘手，严重影响了机组的性能。在现有的太阳能空气源热泵三联供系统中呈现以下两个特点：一是未考虑冬季室外机除霜的问题；二是通过增设太阳能集热器提高制冷剂的温度以此达到融霜的目的，不但增加了系统投资成本，而且增设的电磁阀等附件也会造成系统运行稳定性下降。2、现有技术中存在集热形式设计不科学不合理、系统综合能效比较低、能源利用率低的问题。一般的太阳能空气源热泵三联供系统没考虑冷凝热回收，不仅导致热量浪费，还会造成城市热污染。3、现有系统多采用单水箱结构，无法实现在冬季同时从中取热供暖和供恒温热水的功能；即采用传统的单水箱系统，若空气源热泵机构从中连续取热后，则难以实现为用户提供恒温热水的功能，进而也无法提升系统的运行效率。综上，现有的太阳能空气源热泵三联供系统存在系统过于复杂、能源利用率低等问题，其运行可靠性是非常有限的，这些固有的缺陷也是这些系统推广应用的最大瓶颈。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，提出一种太阳能空气源热泵三联供系统及使用方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种太阳能空气源热泵三联供系统，它包括空气源热泵机构、太阳能集热机构、第一换热器和第二换热器，所述空气源热泵机构包括压缩机、四通换向阀、室内机风冷换热器、干燥管、节流装置和室外机风冷换热器，所述四通换向阀的四个接口分别连接压缩机的出口、压缩机的入口、第二换热器的外腔以及室内机风冷换热器，所述室内机风冷换热器与干燥管、节流装置和室外机风冷换热器依次相连，所述室外机风冷换热器与第一换热器的外腔相连，所述第一换热器的外腔与第二换热器的外腔相连；所述太阳能集热机构包括低温水箱、第一阀门、高温恒温水箱、太阳能集热板、第二阀门、第三水泵和第四水泵，所述低温水箱分别通过第一阀门和第四水泵与高温恒温水箱相连，所述太阳能集热板依次与第二阀门和第三水泵相连后与高温恒温水箱内部相连，所述低温水箱入口端补给自来水，所述高温恒温水箱出口端供给恒温热水，所述低温水箱内部通过第二水泵与第一换热器的内腔相连，所述高温恒温水箱内部通过第一水泵与第二换热器的内腔相连。更进一步的，所述高温恒温水箱内设有辅助电加热器。更进一步的，所述四通换向阀与压缩机的入口之间设置有气液分离器。更进一步的，所述四通换向阀与室内机风冷换热器之间连接有电磁阀。更进一步的，所述低温水箱与高温恒温水箱之间连接有止回阀。更进一步的，所述高温恒温水箱出口端设置有第三阀门。更进一步的，所述第一换热器和第二换热器均为套管式换热器。更进一步的，所述压缩机为变频压缩机，所述第一水泵、第二水泵、第三水泵和第四水泵均为变频水泵，所述节流装置为毛细管。本专利技术还提供了一种太阳能空气源热泵三联供系统的使用方法，它包括单制冷模式、制冷兼制热水模式、单制热模式、空气源热泵和太阳能集热联合供暖模式、太阳能制热水模式和除霜模式；单制冷模式运行时，关闭第一水泵和第二水泵，空气源热泵机构单独工作，制冷剂经过压缩机压缩后依次流经四通换向阀、第二换热器和第一换热器的外腔后，通过室外机风冷换热器进行放热，经节流装置进行节流后，流经干燥管进入室内机风冷换热器进行吸热，然后经过四通换向阀和气液分离器回到压缩机，以此循环实现制冷；制冷兼制热水模式运行时，初始状态下关闭室外机风冷换热器的风机，空气源热泵机构中制冷剂的流向与单制冷模式相同，开启第二水泵，高温恒温水箱中的水流经第一换热器的内腔，与制冷剂进行换热，空气源热泵机构中的热量用于加热高温恒温水箱中的水，当高温恒温水箱内的水达到设定温度，关闭第二水泵同时开启第一水泵，低温水箱中的水流经第二换热器的内腔，与制冷剂进行换热，空气源热泵机构中的热量用于加热低温水箱中的水，当低温水箱内的水达到设定温度，关闭第一水泵同时开启室外机风冷换热器的风机，散出多余热量，实现制冷的同时兼制热水；单制热模式运行时，关闭第一水泵和第二水泵，空气源热泵机构单独工作，制冷剂经过压缩机压缩后流经四通换向阀通过室内机风冷换热器进行放热，经干燥管后通过节流装置进行节流，通过室外机风冷换热器进行吸热，然后依次经过第一换热器和第二换热器的外腔后，经过四通换向阀和气液分离器回到压缩机，以此循环实现制热；空气源热泵和太阳能集热联合供暖模式运行时，首先开启第一阀门、第三水泵和第四水泵，利用太阳能集热板加热高温恒温水箱和低温水箱中的水，当高温恒温水箱内的水达到设定温度后，关闭第一阀门和第四水泵，同时开启第一水泵，空气源热泵机构中制冷剂的流向与单制热模式相同，低温水箱中的水进入第二换热器的内腔，与制冷剂进行换热，空气源热泵机构从低温水箱中吸取热量用于供暖，实现空气源热泵和太阳能集热联合供暖；太阳能制热水模式包括两种工况，第一种工况在运行时开启第一阀门、第三水泵和第四水泵，高温恒温水箱和低温水箱形成串联环路，利用太阳能集热板加热高温恒温水箱和低温水箱中的水；第二种工况在运行时，只开启第三水泵，利用太阳能集热板单独加热高温恒温水箱中的水；除霜模式运行时，除霜模式运行时，空气源热泵机构中制冷剂的流向与单制热模式相同，开启第一水泵11和/或第二水泵12，高温恒温水箱17和/或低温水箱13中的水与空气源热泵机构中的制冷剂换热，提高制冷剂温度，进而提高进入室外机风冷换热器8的制冷剂温度，实现自然除霜。更进一步的，一种太阳能空气源热泵三联供系统的使用方法还包括辅助电加热器制热水模式，辅助电加热器制热水模式运行时，开启辅助电加热器，利用辅助电加热器加热高温恒温水箱内的水，当高温恒温水箱内的水达到设定温度时，关闭辅助电加热器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了现有的太阳能空气源热泵三联供系统过于复杂、能源利用率低的问题。本专利技术通过集成空气源热泵机构以及太阳能集热机构实现了供暖、供冷以及生活热水三联供，相比于传统的三联供系统，具有以下明显优点：1、本系统综合能效高，运行稳定性。在实现上述功能的前提下，系统结构简单，阀门等附件较少。现有系统多采用板式换热器，但因板式换热器两板间距太小，流体阻力大，容易堵塞，本系统采用套管换热器，无疑运行效果更好，系统更加稳定。2、本系统集热形式设计科学合理、能源利用率高。本系统空调冷凝热回收一方面实现废热利用，减少热量浪费；另一方面也在一定程度上减小城市热污染。3、本系统采用双水箱结构，实现了在冬季同时从中低温水箱取热供暖和高温恒温水箱供恒温热水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：它包括空气源热泵机构、太阳能集热机构、第一换热器(9)和第二换热器(10)，所述空气源热泵机构包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内机风冷换热器(5)、干燥管(6)、节流装置(7)和室外机风冷换热器(8)，所述四通换向阀(2)的四个接口分别连接压缩机(1)的出口、压缩机(1)的入口、第二换热器(10)的外腔以及室内机风冷换热器(5)，所述室内机风冷换热器(5)与干燥管(6)、节流装置(7)和室外机风冷换热器(8)依次相连，所述室外机风冷换热器(8)与第一换热器(9)的外腔相连，所述第一换热器(9)的外腔与第二换热器(10)的外腔相连；所述太阳能集热机构包括低温水箱(13)、第一阀门(15)、高温恒温水箱(17)、太阳能集热板(19)、第二阀门(20)、第三水泵(21)和第四水泵(22)，所述低温水箱(13)分别通过第一阀门(15)和第四水泵(22)与高温恒温水箱(17)相连，所述太阳能集热板(19)依次与第二阀门(20)和第三水泵(21)相连后与高温恒温水箱(17)内部相连，所述低温水箱(13)入口端补给自来水，所述高温恒温水箱(17)出口端供给恒温热水，所述低温水箱(13)内部通过第二水泵(12)与第一换热器(9)的内腔相连，所述高温恒温水箱(17)内部通过第一水泵(11)与第二换热器(10)的内腔相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：它包括空气源热泵机构、太阳能集热机构、第一换热器(9)和第二换热器(10)，所述空气源热泵机构包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内机风冷换热器(5)、干燥管(6)、节流装置(7)和室外机风冷换热器(8)，所述四通换向阀(2)的四个接口分别连接压缩机(1)的出口、压缩机(1)的入口、第二换热器(10)的外腔以及室内机风冷换热器(5)，所述室内机风冷换热器(5)与干燥管(6)、节流装置(7)和室外机风冷换热器(8)依次相连，所述室外机风冷换热器(8)与第一换热器(9)的外腔相连，所述第一换热器(9)的外腔与第二换热器(10)的外腔相连；所述太阳能集热机构包括低温水箱(13)、第一阀门(15)、高温恒温水箱(17)、太阳能集热板(19)、第二阀门(20)、第三水泵(21)和第四水泵(22)，所述低温水箱(13)分别通过第一阀门(15)和第四水泵(22)与高温恒温水箱(17)相连，所述太阳能集热板(19)依次与第二阀门(20)和第三水泵(21)相连后与高温恒温水箱(17)内部相连，所述低温水箱(13)入口端补给自来水，所述高温恒温水箱(17)出口端供给恒温热水，所述低温水箱(13)内部通过第二水泵(12)与第一换热器(9)的内腔相连，所述高温恒温水箱(17)内部通过第一水泵(11)与第二换热器(10)的内腔相连。


2.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述高温恒温水箱(17)内设有辅助电加热器(16)。


3.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述四通换向阀(2)与压缩机(1)的入口之间设置有气液分离器(3)。


4.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述四通换向阀(2)与室内机风冷换热器(5)之间连接有电磁阀(4)。


5.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述低温水箱(13)与高温恒温水箱(17)之间连接有止回阀(14)。


6.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述高温恒温水箱(17)出口端设置有第三阀门(18)。


7.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述第一换热器(9)和第二换热器(10)均为套管式换热器。


8.根据权利要求1所述的一种太阳能空气源热泵三联供系统，其特征在于：所述压缩机(1)为变频压缩机，所述第一水泵(11)、第二水泵(12)、第三水泵(21)和第四水泵(22)均为变频水泵，所述节流装置(7)为毛细管。


9.一种如权利要求1太阳能空气源热泵三联供系统的使用方法，其特征在于：它包括单制冷模式、制冷兼制热水模式、单制热模式、空气源热泵和太阳能集热联合供暖模式、太阳能制热水模式和除霜模式；
单制冷模式运行时，关闭第一水泵(11)和第二水泵(12)，空气源热泵机构单独工作，制冷剂经过压缩机(1)压缩后依次流经四通换向阀(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：董建锴，黄帅，姜益强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23