一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统，包括空气源热泵热水器系统、光伏发电发热一体系统，两系统分别有各自独立的加热生活热水的工质环路，通过高温储热水罐将两系统连接在环路中，通过制冷剂实现热量交换。还包括空气处理装置，利用空气源热泵系统对新风温度进行调控，系统既可以独立供热水，又可以联合太阳能进行供电供热水并且进行空气处理，实现了更合理的能量转移控制方式，可以大大节约能源。本发明专利技术从整体系统的设计层面上设计了完整的供生活热水、供电的空气调节系统。提供了解决冬季蒸发器结霜时热泵性能衰减的问题的方法，提高了热水水温的稳定性，确保空气源热泵热水器在寒冷天气下连续长时间正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统
本专利技术涉及空气源热泵
，尤其是一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统。
技术介绍
公共建筑中，存在着巨大的建筑能源消耗，其中生活热水和空气调节两项需求在建筑能耗中占据着最大的比例。为了节省能源，市场上常采用空气源热泵的形式进行供热，通过从室外空气取热，实现对电能的高效利用，达到节能环保的目的。但是市场上大多数空气源热泵机组只能实现单独制冷、单独制热、制冷和制热等功能，并不具备连续制取热水的同时对室内空气进行处理的功能。若设置独立的新风系统，则需要增加一套空调系统，不仅增加初投资，而且需要设置专门的新风机房，并预留风管布置空间。再者，在南方地区潮湿的季节，不加控制和处理的新风大量进入室内，会加重室内的回潮发霉现象。而且空气源热泵在冬季运行时，存在着一系列的问题，一是单一热源热泵的经济性能系数降低。随着环境温度的降低，压缩机的压比不断增加，系统的性能系数COP急剧下降。二是空气源热泵在冬季运行时，蒸发器表面温度较低，空气流经蒸发器盘管时水分析出形成霜层，如果不能及时除去这些霜层将严重影响蒸发器的换热效果，甚至发生停机，严重影响供热的稳定性及机器能效，导致冬季供热不足。针对第一个问题，可采用太阳能可作为辅助能源，通过对太阳能系统进行合理有效的配置，降低冬季采暖随着空气源热泵在严寒冬季供暖或者供热水时受室外空气温度、相对湿度的影响。但是太阳能集热器供热能力受日辐射照强度影响明显，具有间歇性、不稳定的缺陷；针对第二个问题目前常用的除霜方案有以下几种：(1)电热除霜方式，采用高品质的辅助电源来进行化霜能源利用率极低，不利于节能与环保；(2)逆循环除霜方式，热泵在除霜运行时，室外换热器需从冷凝器切换为蒸发器，室内换热器从蒸发器切换为冷凝器，从建筑物内部吸取热量，严重影响供热效果；(3)热气旁通方式，除霜能量来自压缩机的高温排气，降低了向室内供热量，且除霜时间长，吸气过热度低，同时高温排气压力高，对压缩机产生一定的冲击，危害压缩机的安全。
技术实现思路
本专利技术提供了一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统，通过光伏发电发热一体系统与空气源热泵热水器系统有机结合，组成空气源热泵辅助太阳能供暖系统，既降低冬季采暖随着空气源热泵在严寒冬季供暖或者供热水时受室外空气温度、相对湿度的影响，延长了太阳能供暖系统的使用时间，弥补了空气源热泵在供暖严寒期制热效率下降的不足，又克服了太阳能集热器供热能力受日辐射照强度影响明显、间歇性、不稳定的缺陷。本专利技术采用的技术方案如下：一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统，包括：空气源热泵热水器系统，包括构成制冷剂循环回路的压缩机、水冷冷凝器、四通换向阀、第一换热器和室外换热器，以及储热水箱；所述四通换向阀切换制冷剂流向，使第一换热器和室外换热器实现蒸发器、过冷器功能切换，满足不同季节的换热需求；所述水冷冷凝器的水侧管路与所述储热水箱连接为其提供热水；所述室外换热器设置有与所述储热水箱连接的水侧管路，以满足冬季环境下的室外换热器制冷剂侧管路的除霜要求；空气处理装置，包括用于向室内供应新风的空气流道，其内设置有换热盘管和制热盘管；所述换热盘管与所述第一换热器的水侧管路连接进行热交换；所述储热水箱与所述制热盘管连接为其提供热量；光伏发电发热一体系统，包括光伏板、与光伏板连接的蓄电装置、与光伏板换热后与所述储热水箱连接的供热水路。其进一步方案为：夏季时，制冷剂经所述水冷冷凝器、所述四通换向阀、所述室外换热器、所述第一换热器、所述四通换向阀及压缩机构成制冷剂循环回路，其中，所述第一换热器制冷剂侧入口与所述室外换热器的制冷剂侧出口连接；冬季时，制冷剂经所述水冷冷凝器、所述四通换向阀、所述第一换热器、所述室外换热器、所述四通换向阀及压缩机构成制冷剂循环回路，其中，所述第一换热器制冷剂侧出口与所述室外换热器的制冷剂侧入口连接。所述第一换热器的水侧出、入口分别通过管路与所述换热盘管的进、出口对应连接，为所述换热盘管供冷或供热；所述室外换热器的水侧入、出口分别与所述储热水箱的出水口、回水口对应连接形成循环回路，所述出水口、回水口分别通过支管与所述制热盘管进、出口对应连接形成循环回路。所述室外换热器的水侧入口与所述出水口连接的管路上设有第一三通阀、第三水泵，所述室外换热器的水侧出口与所述回水口连接的管路上设有第二三通阀，所述第一三通阀、第二三通阀分别通过支管与所述制热盘管进、出口对应连接形成换热循环回路。所述第一换热器的水侧出口与所述换热盘管进口连接的管路上设置有第二水泵和第一阀门。所述四通换向阀分别和所述压缩机入口、所述水冷冷凝器制冷剂出口、所述第一换热器和所述室外换热器制冷剂侧管路连接；所述压缩机制冷剂出口与所述水冷冷凝器制冷剂入口连接的管路上设有第一水泵；所述水冷冷凝器的水侧进、出口通过管路与所述储热水箱连接构成热水回路；所述第一换热器制冷剂与所述室外换热器的制冷剂侧连接管路上设有膨胀阀。所述换热盘管位于所述制热盘管的上游；所述空气流道的位于所述换热盘管上游侧设有进风口A、位于所述制热盘管的下游侧设有送风口B、位于所述换热盘管与所述制热盘管之间间隔处设有处于室内环境下的回风口C。所述空气流道内于所述换热盘管的上游设有初级空气过滤器，于所述制热盘管的下游设有离心送风机、末级空气过滤器。外部冷水通过第一进水口流入光伏板，换热后的水通过出水管路与所述储热水箱连接，并且在出水管路上设有集热器、第四水泵和第三三通阀，所述第三三通阀通过回水管路与所述光伏板的第二进水口连接，所述第二进水口也与所述出水管路连通；所述储热水箱上还设有热水出口。所述室外换热器配备有增强换热的风扇。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种加热热水、对室内空气调节以及供电的集成化的三联供系统。设置空气源热泵系统和光伏发热发电系统，两系统分别有各自独立的加热生活热水的工质环路，通过高温储热水箱将两系统连接在环路中，通过制冷剂实现热量交换。设置空气处理装置，利用空气源热泵系统对新风温度进行调控。本专利技术系统既可以独立供热水，又可以联合太阳能进行供电供热水并且进行空气处理，实现了更合理的能量转移控制方式，可以大大节约能源。本专利技术利用空气源热泵加热热水回路，利用第一换热器的功能切换实现对换热盘管供冷或供热，利用室外换热器对制热盘管加热，实现与新风换热，降低系统的能耗，提高系统能效。本专利技术利用电磁四通换向阀实现了第一换热器、室外换热器的蒸发器与过冷器功能切换。实现了夏季制冷除湿、冬季制热和过渡季节全新风运行等三种工作模式，能基本满足用户对室内新风和热舒适性的需求。夏季，在满足供生活热水的同时，充分利用空气源热泵热水器系统运行过程中产生的冷量对室外空气进行调节，减少能源浪费，提高能源利用率。冬季，通过对电磁四通换向阀的通路切换实现对新风加热功能，通过热水回路对室外机进行除霜。本专利技术为空气源热泵热水器提供了一个解决冬季蒸发器结霜时热泵性能衰减的问题的方法，提高了供热水热水水温的稳定性，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统，其特征在于，包括：/n空气源热泵热水器系统，包括构成制冷剂循环回路的压缩机(1)、水冷冷凝器(3)、四通换向阀(4)、第一换热器(5)和室外换热器(9)，以及储热水箱(13)；所述四通换向阀(4)切换制冷剂流向，使第一换热器(5)和室外换热器(9)实现蒸发器、过冷器功能切换，满足不同季节的换热需求；所述水冷冷凝器(3)的水侧管路与所述储热水箱(13)连接为其提供热水；所述室外换热器(9)设置有与所述储热水箱(13)连接的水侧管路，以满足冬季环境下的室外换热器(9)制冷剂侧管路的除霜要求；/n空气处理装置，包括用于向室内供应新风的空气流道，其内设置有换热盘管(K2)和制热盘管(K3)；所述换热盘管(K2)与所述第一换热器(5)的水侧管路连接进行热交换；所述储热水箱(13)与所述制热盘管(K3)连接为其提供热量；/n光伏发电发热一体系统，包括光伏板(17)、与光伏板(17)连接的蓄电装置(18)、与光伏板(17)换热后与所述储热水箱(13)连接的供热水路。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能辅助空气源热泵三联供系统，其特征在于，包括：
空气源热泵热水器系统，包括构成制冷剂循环回路的压缩机(1)、水冷冷凝器(3)、四通换向阀(4)、第一换热器(5)和室外换热器(9)，以及储热水箱(13)；所述四通换向阀(4)切换制冷剂流向，使第一换热器(5)和室外换热器(9)实现蒸发器、过冷器功能切换，满足不同季节的换热需求；所述水冷冷凝器(3)的水侧管路与所述储热水箱(13)连接为其提供热水；所述室外换热器(9)设置有与所述储热水箱(13)连接的水侧管路，以满足冬季环境下的室外换热器(9)制冷剂侧管路的除霜要求；
空气处理装置，包括用于向室内供应新风的空气流道，其内设置有换热盘管(K2)和制热盘管(K3)；所述换热盘管(K2)与所述第一换热器(5)的水侧管路连接进行热交换；所述储热水箱(13)与所述制热盘管(K3)连接为其提供热量；
光伏发电发热一体系统，包括光伏板(17)、与光伏板(17)连接的蓄电装置(18)、与光伏板(17)换热后与所述储热水箱(13)连接的供热水路。


2.根据权利要求1所述的太阳能辅助空气源热泵三联供系统，其特征在于，夏季时，制冷剂经所述水冷冷凝器(3)、所述四通换向阀(4)、所述室外换热器(9)、所述第一换热器(5)、所述四通换向阀(4)及压缩机(1)构成制冷剂循环回路，其中，所述第一换热器(5)制冷剂侧入口与所述室外换热器(9)的制冷剂侧出口连接；
冬季时，制冷剂经所述水冷冷凝器(3)、所述四通换向阀(4)、所述第一换热器(5)、所述室外换热器(9)、所述四通换向阀(4)及压缩机(1)构成制冷剂循环回路，其中，所述第一换热器(5)制冷剂侧出口与所述室外换热器(9)的制冷剂侧入口连接。


3.根据权利要求2所述的太阳能辅助空气源热泵三联供系统，其特征在于，所述第一换热器(5)的水侧出、入口分别通过管路与所述换热盘管(K2)的进、出口对应连接，为所述换热盘管(K2)供冷或供热；所述室外换热器(9)的水侧入、出口分别与所述储热水箱(13)的出水口(T1)、回水口(T2)对应连接形成循环回路，所述出水口(T1)、回水口(T2)分别通过支管与所述制热盘管(K3)进、出口对应连接形成循环回路。


4.根据权利要求3所述的太阳能辅助空气源热泵三联供系统，其特征在于，所述室外换热器(9)的水侧入口与所述出水口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子晗，张小松，胡涵，谢凌云，黄世芳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32