太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统，包括太阳能系统和热泵系统，太阳能系统包括太阳能集热器，自太阳能集热器的出口端至太阳能集热器的进口端连接的循环管路A上顺次连接有冷却塔、保温水箱和循环水泵，还有旁路A；热泵系统包括：自保温水箱的出口端至温水箱的进口端连接的循环管路B上顺次连接的供热水泵和地板采暖系统。本发明专利技术可以根据天气的具体情况选择太阳能系统和热泵系统是单独工作还是联合工作；夏季中，可以将热泵系统的工作模式在制冷和加热之间进行切换，以高效利用太阳能，在水温过高时可以使太阳能集热器产生的高温热水经过冷却塔进行降温，从而保护太阳能集热器中的管束，防止因水温过高而导致管束炸裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空调系统，尤其涉及一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统。
技术介绍
传统空调是以消耗电能提供热量。随着经济的发展，空调的使用越来越广泛，近年来，随着能源危机加剧，环境污染日益严重，作为可再生、清洁的能源-太阳能受到越来越来的重视。目前太阳能在发电、空调等各行业逐渐得到使用。但是，由于太阳能密度小，使用太阳能热泵需要的真空集热管的面积非常大，在城市中，高楼林立，限制了太阳能热泵的使用。而小型别墅、学校有独立的校园，和较为宽敞的庭院，为太阳能热泵的使用提供了便利。在冬季水温不够时，使用电加热辅助使节能效果不明显；在夏季时，水温过高，真空集热管可能会因此炸裂，等诸多因素影响着太阳能热泵的使用。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统。本专利技术具有保护太阳能集热器的结构，可以防止因水温过高而导致管束炸裂的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统予以实现的技术方案是:该制冷和供热系统包括太阳能系统和热泵系统，所述太阳能系统包括太阳能集热器，自所述太阳能集热器的出口端至太阳能集热器的进口端连接的循环管路A上顺次连接有冷却塔、保温水箱和循环水泵；所述太阳能集热器的出口端与冷却塔之间的管段上设有电磁三通阀A，所述冷却塔与保温水箱之间的管段上设有电磁三通阀B，所述电磁三通阀A与所述电磁三通阀B之间连接有旁路A。所述热泵系统包括:自所述保温水箱的出口端至所述温水箱的进口端连接的循环管路B上顺次连接的供热水泵和地板采暖系统；所述供热水泵的出口端还连接至生活用水管道，所述供热水泵与所述地板采暖系统之间设有电磁阀A，所述供热水泵与所述生活用水管道之间设有电磁阀B ;所述保温水箱内设有水冷换热器，所述水冷换热器的进口端连接有电磁三通阀C，所述水冷换热器的出口端连接有电磁三通阀D，所述电磁三通阀C与所述电磁三通阀D之间的一路上连接有风冷换热器A，所述电磁三通阀C与所述电磁三通阀D之间的另一路上连接有双向膨胀阀、风冷换热器B和四通阀，所述四通阀的另两个口之间串联有压缩机。本专利技术中，利用上述太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统实现制冷和供热的方法包括:冬季供热包括以下几种情形之一:太阳能系统独立实现冬季供热:通过太阳能集热器产生的热水存储在保温水箱中，当用户需要热水供应和地板采暖时，打开电磁阀A和电磁阀B，供热水泵将热水送往生活用水管道和地板采暖系统；太阳能系统和热泵系统联合实现冬季供热:当太阳能不充足或夜间长时间运行而导致保温水箱中的水温不能满足热水供应和地板采暖需求时，在太阳能系统工作的同时，电磁三通阀A和电磁三通阀B均与冷却塔断开，旁路A导通，并启动热泵系统供热，对保温水箱内热水进行加温；热泵系统独立实现冬季供热:循环水泵停止工作，电磁三通阀B与保温水箱断开；启动热泵系统供热；热泵系统实现夏季制冷、太阳能系统实现夏季生活用水加热:通过电磁三通阀C和电磁三通阀D的切换使热泵系统实现夏季制冷，此时风冷换热器A与风冷换热器B工作，其中，风冷换热器A作为蒸发器，风冷换热器B作为冷凝器；若需要对生活用水进行加热，关闭电磁阀B ;三通电磁阀A和三通电磁阀B均与冷却塔断开，旁路A导通；通过太阳能集热器产生的热水存储在保温水箱中，当用户需要热水供应时，打开电 磁阀A，供热水泵将热水送往生活用水管道；其中:当保温水箱中的水温超过85°C时，三通电磁阀A和三通电磁阀B动作，三通电磁阀A和三通电磁阀B均与冷却塔导通，旁路A断开，热水流经冷却塔降温，防止太阳能集热器中的管束在高温下炸裂；当保温水箱中的水温低于75 °C时，三通电磁阀A和三通电磁阀B动作，三通电磁阀A和三通电磁阀B均与冷却塔断开，旁路A导通；热泵系统独立实现夏季生活用水加热:当保温水箱中的水温低于45°C时，通过电磁三通阀C和电磁三通阀D的切换使热泵系统实现水箱的加热，将电磁三通阀B与保温水箱之间断开，循环水泵停止运行，启动热泵系统对保温水箱中的水进行加热；当保温水箱中的水温达到45°C时，通过电磁三通阀C和电磁三通阀D的切换使热泵系统实现夏季制冷。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:无论是在冬季供暖(包括生活用水的加热)还是在夏季中，可以根据天气的具体情况选择太阳能系统和热泵系统是单独工作还是联合工作，而且在夏季使用过程中，可以将热泵系统的工作模式在制冷和加热之间进行切换，在充分高效地利用太阳能的前提下，合理利用热泵系统，从而提高了整体运行效率，节能效果显著，并降低了冬季供暖的成本。另夕卜，本专利技术的特殊之处还在于，在夏季使用太阳能系统加热时，在水温过高时，如高于85°C时可以使太阳能集热器产生的高温热水经过冷却塔进行降温，从而保护太阳能集热器中的管束，防止因水温过高而导致管束炸裂。附图说明附图是本专利技术太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统结构示意图。图中:1-太阳能集热器2-电磁三通阀A3-冷却塔4-电磁三通阀B5-保温水箱6-供热水泵7-循环水泵8-水冷换热器9-电磁阀A10-电磁阀B11-四通阀12-电磁三通阀C13-风冷换热器A 14-电磁三通阀D 15-双向膨胀阀16-压缩机17-风冷换热器B 18-地板采暖系统具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。如附图所示，本专利技术一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统，包括太阳能系统、热泵系统和用户系统，所述用户系统包括生活用水和地板采暖系统。所述太阳能系统包括太阳能集热器1，自所述太阳能集热器I的出口端至太阳能集热器I的进口端连接的循环管路A上顺次连接有冷却塔3、保温水箱5和循环水泵7 ;所述太阳能集热器I的出口端与冷却塔3之间的管段上设有电磁三通阀A2，所述冷却塔3与保温水箱5之间的管段上设有电磁三通阀B4，所述电磁三通阀A2与所述电磁三通阀B4之间连接有旁路A。更详细的讲:所述太阳能集热器I的出口与电磁三通阀A2的3号口连接；所述电磁三通阀A2的2号口与电磁三通阀B4的2号口连接；所述电磁三通阀A2的I号口与冷却塔3的进口连接；所述冷却塔3的出口与电磁三通阀B4的I号口连接；所述电磁三通阀B4的3号与保温水箱5的循环水进口连接；所述保温水箱5的循环水出口与循环水泵7的进口连接；所述循环水泵7的出口与太阳能集热器I的进口连接。所述热泵系统包括:自所述保温水箱5的出口端至所述温水箱5的进口端连接的循环管路B上顺次连接的供热水泵6和地板采暖系统18 ;所述供热水泵的出口端还连接至生活用水管道，所述供热水泵6与所述地板采暖系统18之间设有电磁阀A9，所述供热水泵6与所述生活用水管道之间设有电磁阀B10。所述保温水箱5内设有水冷换热器8，所述水冷换热器8的进口端连接有电磁三通阀C12，所述水冷换热器8的出口端连接有电磁三通阀D14，所述电磁三通阀C12与所述电磁三通阀D14之间的一路上连接有风冷换热器A13，所述电磁三通阀C12与所述电磁三 通阀D14之间的另一路上连接有双向膨胀阀15、风冷换热器B17和四通阀11，所述四通阀11的另两个口之间串联有压缩机16。更详细的讲:所述压缩机16的出口与四通阀11的4号口连接；所述四通阀11的I号口与电磁三通阀C12的I号口连接；所述电磁三通阀C12的3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统，包括太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能集热器（1），自所述太阳能集热器（1）的出口端至太阳能集热器（1）的进口端连接的循环管路A上顺次连接有冷却塔（3）、保温水箱（5）和循环水泵（7）；所述太阳能集热器（1）的出口端与冷却塔（3）之间的管段上设有电磁三通阀A（2），所述冷却塔（3）与保温水箱（5）之间的管段上设有电磁三通阀B（4），所述电磁三通阀A（2）与所述电磁三通阀B（4）之间连接有旁路A；其特征在于，还包括热泵系统，所述热泵系统包括：自所述保温水箱（5）的出口端至所述温水箱（5）的进口端连接的循环管路B上顺次连接的供热水泵（6）和地板采暖系统（18）；所述供热水泵的出口端还连接至生活用水管道，所述供热水泵（6）与所述地板采暖系统（18）之间设有电磁阀A（9），所述供热水泵（6）与所述生活用水管道之间设有电磁阀B（10）；所述保温水箱（5）内设有水冷换热器（8），所述水冷换热器（8）的进口端连接有电磁三通阀C（12），所述水冷换热器（8）的出口端连接有电磁三通阀D（14），所述电磁三通阀C（12）与所述电磁三通阀D（14）之间的一路上连接有风冷换热器A（13），所述电磁三通阀C（12）与所述电磁三通阀D（14）之间的另一路上连接有双向膨胀阀（15）、风冷换热器B（17）和四通阀（11），所述四通阀（11）的另两个口之间串联有压缩机（16）。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统，包括太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能集热器(1)，自所述太阳能集热器(I)的出口端至太阳能集热器(I)的进口端连接的循环管路A上顺次连接有冷却塔(3)、保温水箱(5)和循环水泵(7);所述太阳能集热器(I)的出口端与冷却塔(3 )之间的管段上设有电磁三通阀A (2 )，所述冷却塔(3 )与保温水箱(5)之间的管段上设有电磁三通阀B (4)，所述电磁三通阀A (2)与所述电磁三通阀B (4)之间连接有旁路A ;其特征在于 ，还包括热泵系统，所述热泵系统包括:自所述保温水箱(5)的出口端至所述温水箱(5)的进口端连接的循环管路B上顺次连接的供热水泵(6)和地板采暖系统(18);所述供热水泵的出口端还连接至生活用水管道，所述供热水泵(6)与所述地板采暖系统(18)之间设有电磁阀A (9)，所述供热水泵(6)与所述生活用水管道之间设有电磁阀B (10);所述保温水箱(5)内设有水冷换热器(8)，所述水冷换热器(8)的进口端连接有电磁三通阀C (12)，所述水冷换热器(8)的出口端连接有电磁三通阀D (14)，所述电磁三通阀C (12)与所述电磁三通阀D (14)之间的一路上连接有风冷换热器A (13)，所述电磁三通阀C (12)与所述电磁三通阀D (14)之间的另一路上连接有双向膨胀阀(15)、风冷换热器B (17)和四通阀(11)，所述四通阀(11)的另两个口之间串联有压缩机(16)。2.一种太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热方法，其特征在于，利用权利要求1所述太阳能与热泵系统联合运行的制冷和供热系统实现制冷和供热的方法包括: 冬季供热包括以下几种情形之一: 太阳能系统独立实现冬季供热:通过太阳能集热器(I)产生的热水存储在保温水箱(5)中，当用户需要热水供应和地板采暖时，打开电磁阀A(9)和电磁阀B (10)，供热水泵(6)将热水送往生活用水管道和地板采暖系统(18)； 太阳能系统和热泵系统联合实现冬季供热:当太阳能不充足或夜间长时间运行而导致保温水箱(5)中的水温不能满足热水供应和地板采暖需求时，在太阳能系统工作的同时，电磁三通阀A (2)和电磁三通阀B (4)均与冷却塔(3)断开，旁路A导通，并启动热泵系统供热，对保温水箱(5)内热水进行加温； 热泵系统独立实现冬季供热:循环水泵(7)停止工作，电磁三通阀B (4)与保温水箱(5)断开；启动热泵系统供热； 热泵系统实现夏季制冷、太阳能系统实现夏季生活用水加热: 通过电磁三通阀C (12)和电磁三通阀D (14)的切换使热泵系统实现夏季制冷，此时风冷换热器A (13)与风冷换热器B (17)工作，其中，风冷换热器A (13)作为蒸发器，风冷换热器B (17)作为冷凝器； 若需要对生活用水进行加热,关闭电磁阀B (10);三通电磁阀A (2)和三通电磁阀B(4)均与冷却塔(3)断开，旁路A导通；通过太阳能集热器(I)产生的热水存储在保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭升，杨旭凯，张丽丽，夏佐强，李勇，
申请(专利权)人：天津鼎拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：