CN100376851C - 太阳能辅助多功能热泵系统 - Google Patents

太阳能辅助多功能热泵系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100376851C
CN100376851C CNB2006100502855A CN200610050285A CN100376851C CN 100376851 C CN100376851 C CN 100376851C CN B2006100502855 A CNB2006100502855 A CN B2006100502855A CN 200610050285 A CN200610050285 A CN 200610050285A CN 100376851 C CN100376851 C CN 100376851C
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
port
water heater
valve
heat pump
Prior art date
Application number
CNB2006100502855A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1828184A (zh
Inventor
王勤
黎佳荣
陈光明
徐敬玉
Original Assignee
浙江大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浙江大学 filed Critical 浙江大学
Priority to CNB2006100502855A priority Critical patent/CN100376851C/zh
Publication of CN1828184A publication Critical patent/CN1828184A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100376851C publication Critical patent/CN100376851C/zh

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

本发明公开了一种太阳能辅助多功能热泵系统。它具有相连接的空调器模块和复合热水器模块,空调器模块具有依次连接的压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流元件、盘管换热器、第二节流元件、室外换热器,第一节流元件与第二节流元件之间连接有复合热水器模块,复合热水器模块具有密闭承压保温水箱,太阳能集热器,盘管换热器,以及第二电磁阀。复合热水器模块既能起到热泵热水器储水罐的作用,又能在冬季起到利用太阳能作辅助蒸发器的作用。本发明目的在于提供一种能灵活合理地利用太阳能、大大提高热泵制热效率的多功能热泵系统。它能很好地实现房间空调器和热水器的多种功能,提供50~90℃的热水,冬季运行能有效提高系统的稳定性。

Description

太阳能辅助多功能热泵系统技术领域本发明属于空气源热泵空调、热泵热水器以及太阳能利用领域,尤其涉及 一种太阳能辅助多功能热泵系统。 背景技术石油危机和温室效应对全世界提出了能源和环境问题的严峻挑战。无论是 电力不足还是全球变暖,其根源都在于能源利用的不合理。人们往往将石油、 天然气和煤等高品位的燃料直接燃烧用于低品位的供热等需要,不但使得能源的实际利用率较低,而且产生的大量的C(X等温室气体,这些是温室效应的罪魁祸首。因此解决能源和环境问题的关键在于合理利用能源和提高能源的利用率。通过热力学分析可知,热泵技术在小于IO(TC的热消耗领域有着巨大的应 用优势。经过热泵循环,可以将几倍于所付出功的低品位能量泵送到需要使用 的地方。例如,压縮式热泵热水器是一种用l个单位的高品位的电能与2〜3个 单位的环境温度的热量混合后,再用来加热热水,lkW电功率可产生3〜4kW的 热量。因此,应用热泵技术非常有利于合理利用自然资源、提高人们的生活水 平和保护环境以减少污染。它可以将社会效益、经济效益和环境效益很好的结 合起来。目前家庭中使用的空调和热水器绝大多数都是二个独立的电器。空调仅仅 在夏冬季时用于空气调节,设备利用率极低,且在冬季寒冷地区空调运行效率 极低,系统很易出故障。热水器主要有电加热热水器、燃气热水器以及太阳能 热水器三种型式。电加热热水器的加热效率一般仅达到98%,而且极易产生由 于长期缺乏保养和安装不当导致的漏电危险;燃气热水器的加热效率大概在80 %〜90%左右,燃气本身和产生的废气都存在着有毒的危险。太阳能热水器虽 然是利用太阳能的绿色产品,但受天气的影响非常大,使其在实用性和舒适性 受到很大的限制。本发明基于热泵技术,将节约能源、有效利用太阳能、提高经济性、增强 实用性、确保安全性和增强冬季系统稳定性以及提高设备利用率等多方面融为 一体,能实现高效率地完成制取热水和空气调节等多种功能。对能量进行更有 效的利用。本发明就是基于这-•背景提出的。 发明内容本发明的目的在于针对现有的技术不足,提供一种太阳能辅助多功能热泵 系统。能在冬季室内制热工况下,灵活合理地利用太阳能,大大提高热泵制热
的COP值,增强冬季系统运行的稳定率,降低故障率。能很好地实现房间空调 器和热水器的多种功能,提供50〜9(TC的热水。太阳能辅助多功能热泵系统具有相连接的空调器模块和复合热水器模块, 空调器模块具有依次相连接的压縮机、四通阀、室内换热器、第一节流元件、 盘管换热器、第二节流元件、室外换热器,第一节流元件与第二节流元件之间 连接有复合热水器模块,复合热水器模块具有水箱,水箱上设有太阳能集热器), 水箱内设有盘管换热器,水箱外与盘管换热器并接有第二电磁阀,水箱为密闭 承压保温容器。空调器模块中的压縮机第一端口与四通阀的第一端口相连,四通阀的第二 端口与室内换热器的第一端口相连,四通阀的第三端口与压縮机的第二端口相 连,室内换热器的第二端口依次通过第一节流元件、盘管换热器、第二节流元 件与室外换热器的第二端口相连,室外换热器的第一端口再与四通阀的第四端 口连接,第一电磁阀与第一节流元件并联,第二电磁阀与盘管换热器并联,第 三电磁阀与第二节流元件并联。复合热水器模块的第一端口经过第一节流元件与室内换热器的第二端口相 连,复合热水器模块的第一端口经过第二节流元件与室外换热器的第二端口相 连,第一电磁阀与第一节流元件并联连接,第三电磁阀与第二节流元件并联相 接。水箱设有入水管、出水管,水箱的入水管串接有磁化器。水箱中的盘管换热器为光管沉浸式换热器、套片式换热器或套管式换热器。 室内换热器和室外换热器均为风冷式换热器,第一节流元件、第二节流元件是 毛细管、自动阀门或手动阀门。第一节流元件的二端分别与室内换热器的第二 端口和复合热水器模块的第一端口相连,第一电磁阀与第一节流元件并联连 接。第二节流元件的二端分别与室外换热器第二端口和复合热水器模块的第二 端口相连,第三电磁阀与第二节流元件并联连接。本发明的优点是:1. 节能性。普通空调在冬季运行存在C0P极低的缺点,本发明能够有效利用太阳能作为制冷剂蒸发能量,大大地提高系统运行的C0P值,起到节能的效果。2. 实用性。本发明将空调,热水器一体化设计,实现了一套设备二种使用 功能,非常利于在家庭中推广使用。同时在设计中又融入了太阳能的灵活合理 利用,具有很强的实用性。3. 经济性。本发明与单个空调十单个各类热水器比较,有着明显的一体化 经济优势。只是在空调器的基础上增加了一个水箱和太阳能集热器,得到的性 价比远远高于单个空调+单个各类热水器产生的经济效益。另外,本发明还可 以让用户享受分时电价的优惠。4. 稳定性。普通空调在寒冷冬季条件下运行极易出现故障,本发明有效利 用太阳能,减少使系统蒸发温度过低而导致的各类故障,增强了系统稳定性。 同时,外部蒸发器一旦结霜,本发明将启动特有的热水源快速除霜,减少除霜 的时间,提高稳定性。附图说明图1是本发明装置的系统流程图。 具体实施方式如附图所示,太阳能辅助多功能热泵系统具有相连接的空调器模块29和复 合热水器模块25,空调器模块29具有依次相连接的压縮机1、四通阀4、室内 换热器9、第一节流元件12、盘管换热器18、第二节流元件20、室外换热器22, 第一节流元件12与第二节流元件20之间连接有复合热水器模块25,复合热水 器模块25具有水箱14,水箱上设有太阳能集热器15,水箱内设有盘管换热器 18,水箱外与盘管换热器18并接有第二电磁阀19,水箱14为密闭承压保温容 器。实现单制热、单制热水、制冷同时制热水、单制冷、太阳能热水器以及冬 季除霜等六种功能模式。所述的空调器模块29中的压縮机1第一端口 3与四通阀4的第一端口 8相 连,四通阀4的第二端口 5与室内换热器9的第一端口 IO相连,四通阀4的第 三端口 6与压縮机1的第二端口 2相连,室内换热器9的第二端口 11依次通过 第一节流元件12、盘管换热器18、第二节流元件20与室外换热器22的第二端 口23相连,室外换热器22的第一端口24再与四通阀4的第四端口7连接,第 --电磁阀13与第一节流元件12并联,第二电磁阀19与盘管换热器18并联, 第三电磁阀21与第二节流元件20并联。本发明与普通空调热泵循环的主要不同之处是在室内换热器和室外换热器 之间加装了一个融合太阳能集热器、盘管换热器、水箱和电磁阀的复合热水器 模块。该装置是有效利用太阳能的主要设备,它既能起到热泵热水器储水罐的 作川,又能在冬季起到利用太阳能源作为辅助蒸发器的作用,还能在不运行热 泵系统时起到太阳能热水器的作用。复合热水器模块25的第一端口 26经过第一节流元件12与室内换热器9的 第二端口 11相连,复合热水器模块25的第二端口 27经过第二节流元件20与 室外换热器22的第二端口 23相连,第一电磁阀13与第一节流元件12并联连
接,第三电磁阀21与第二节流元件20并联相接。水箱14设有入水管16、出水管17,水箱的入水管16串接有磁化器28。水 箱上部为入水口,下部为出水口。水箱中的水温设定温度为55°C,当高于这个 温度时将不再使用热泵对其加热。水箱中的盘管换热器为光管沉浸式换热器或 套片式换热器或套管式换热器。水箱14中的盘管换热器18为光管沉浸式换热器、套片式换热器或套管式 换热器。室内换热器9和室外换热器22均为风冷式换热器,第一节流元件12、 第二节流元件20是毛细管、自动阀门或手动阀门。第一节流元件12的二端分 别与室内换热器9的第二端口 11和复合热水器模块25的第一端口 26相连, 第一电磁阀13与第一节流元件12并联连接。第二节流元件20的二端分别与室 外换热器22第二端口 23和复合热水器模块25的第二端口 27相连,第三电磁 阀21与第二节流元件20并联连接。本发明采用分体式结构,室内换热器需安装在室内,复合热水器模块安装 于屋顶,室外换热器和压縮机可安装于离复合热水器模块不远的地方,复合热 水器模块与室外换热器和压縮机也可作为一个整体部件安装于屋顶。室内装置 和室外装置用制冷剂管路连接。此外,室内外换热器都是通过风扇来达到对流换热的效果,本发明中风扇 可以通过控制而达到需要的效果。本发明可实现以下六种功能模式: 1.单制热模式此种模式下有二种情况:即有太阳能和无太阳能,本发明中以水箱14中的 水温Tw与室外环境温度的比值为标准来衡。1-A)若Tw〉T。,此时太阳能充足。则第一电磁阀7关,第二电磁阀9,第三 电磁阀8开,室内外换热器风扇都转动。过热蒸汽从压縮机1出来,经过四通 阀4到室内换热器9中冷凝放热,经过第一节流元件12,通过复合热水器模块 25中的盘管换热器18蒸发吸热,再经过第三电磁阀21,到室外换热器22,最 后低压蒸汽通过四通阀4回到压缩机1,完成循环。在此过程中,水箱中的水不 断地从太阳能集热器15上吸收太阳的热量。该模式下,盘管冷凝器18相当于辅助蒸发器。若在系统运行到一定时候,l小于l或l小于ox:时,系统立即转向1-B制热模式。l-B)若L〈T,,,此时太阳能不充足。则第一电磁阀13关,第二电磁阀19 开,第三电磁阀21开,室内外换热器风扇都转动。过热蒸汽从压縮机l出来, 经过四通阀4到室内换热器9中冷凝放热,第一节流元件12,通过复合热水器 模块25中的第二电磁阔19,再经过第三电磁阀21,到室外换热器22,最后低
压蒸汽通过四通阀4回到压縮机1,完成循环。此模式下,盘管换热器18不工作。2. 单制热水模式此模式下,第一电磁阀13开,第二电磁阀19关,第三电磁阀21关:室内 换热器风扇不转动,室外换热器风扇转动。过热蒸汽从压縮机1出来,经过四 通阀4到室内换热器9中不放热,经过第一电磁阀13,通过复合热水器模块25 中的盘管换热器18冷凝放热,再经过第二节流元件20,到室外换热器22,最 后低压蒸汽通过四通阀4回到压縮机1,完成循环。3. 制冷同时制热水模式此模式下,水箱14中的水温L小于设定温度55i:。第一电磁阀13关,第 二电磁阀19关,第三电磁阀21开;室外换热器风扇不转动,室内换热器风扇 转动。过热蒸汽从压縮机l出来,经过四通阀4到室外换热器22中不放热,经 过第三电磁阀21,通过复合热水器模块25中的盘管换热器18冷凝放热,再经 过第一节流元件12,到室内换热器9蒸发换热,最后低压蒸汽通过四通阀4回 到压縮机l,完成循环。此循环中,室外换热器22不工作。若在运行中TV大于 设定温度55r,系统立即转向单制冷模式。4. 单制冷模式此模式下,第一电磁阀13关,第二电磁阀19开,第三电磁阀21开;室内 外换热器风扇都转动。过热蒸汽从压縮机1出来,经过四通阀4到室外换热器 22中放热,经过第三电磁阀21,通过复合热水器模块25中第二电磁阀19的, 再经过第一节流元件12,到室内换热器9蒸发换热,最后低压蒸汽通过四通阀 4回到压縮机1,完成循环。5. 太阳能热水器模式此种模式下,热泵系统不工作,完全依靠太阳能来加热水箱14中的水。6. 冬季除霜模式此种模式下,第一电磁阀13开,第二电磁阀19关,第三电磁阀21关;室 外换热器风扇转动,室内换热气风扇不转动。过热蒸汽从压縮机1出来,经过 四通阀4到室外换热器22中放热,经过第二节流元件20,在复合热水器模块 25的盘管换热器18中,制冷剂吸取水中的热量蒸发,再经过第一电磁阀13, 经过室内换热器9不换热,最后低温蒸汽通过四通阀4回到压缩机1,完成循环。 此模式下,盘管换热器18相当于蒸发器的作用。若在此除霜过程中出现水箱14中的水温L小于ox:时,第二电磁阀19立即开启。

Claims (8)

1、一种太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于它具有相连接的空调器模块(29)和复合热水器模块(25),空调器模块(29)具有依次相连接的压缩机(1)、四通阀(4)、室内换热器(9)、第一节流元件(12)、盘管换热器(18)、第二节流元件(20)、室外换热器(22),第一节流元件(12)与第二节流元件(20)之间连接有复合热水器模块(25),复合热水器模块(25)具有水箱(14),水箱上设有太阳能集热器(15),水箱内设有盘管换热器(18),水箱外与盘管换热器(18)并联连接有第二电磁阀(19),水箱(14)为密闭承压保温容器。
2、 根据权利要求l所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 空调器模块(29)中的压縮机(1)第一端口(3)与四通阀(4)的第一端口(8)相连,四通 阀(4)的第二端口(5)与室内换热器(9)的第一端口(10)相连,四通阀(4)的第三端口 (6)与压縮机(1)的第二端口(2)相连,室内换热器(9)的第二端口(11)依次通过第一 节流元件(12)、盘管换热器(18)、第二节流元件(20)与室外换热器(22)的第二端口 (23)相连,室外换热器(22)的第一端口(24)再与四通阀(4)的第四端口(7)连接,第 一电磁阀(13)与第一节流元件(12)并联,第三电磁阀(21)与第二节流元件(20)并 联。
3、 根据权利要求1所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 复合热水器模块(25)设有第一端口(26),复合热水器模块(25)的第一端口(26峰过 第一节流元件(12)与室内换热器(9)的第二端口(11滩连,复合热水器模块(25)的 第二端口(27)经过第二节流元件(20)与室外换热器(22)的第二端口(23)相连,第一 电磁阀(13)与第一节流元件(12)并联连接,第三电磁阀(21)与第二节流元件(20) 并联相接。
4、 根据权利要求3所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 水銜14)设有入水管(16)、出水管(17),水箱的入水管(16)串接有磁化器(28)。
5、 根据权利要求3所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 水箱(14)中的盘管换热器(18)为光管沉浸式换热器、套片式换热器或套管式换热器。
6、 根据权利要求1所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 室内换热器(9)和室外换热器(22)均为风冷式换热器,第一节流元件(12)、第二节 流元件(20)是毛细管、自动阀门或手动阀门。
7、 根据权利要求2所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 第一节流元件(12)的二端分别与室内换热器(9)的第二端口(11)和复合热水器模块(25)的第一端口(26)相连。
8、 根据权利要求2所述的太阳能辅助多功能热泵系统,其特征在于所述的 第二节流元件(20)的二端分别与室外换热器(22)第二端口(23)和复合热水器模 块(25)的第二端口(27)相连。
CNB2006100502855A 2006-04-10 2006-04-10 太阳能辅助多功能热泵系统 CN100376851C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100502855A CN100376851C (zh) 2006-04-10 2006-04-10 太阳能辅助多功能热泵系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100502855A CN100376851C (zh) 2006-04-10 2006-04-10 太阳能辅助多功能热泵系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1828184A CN1828184A (zh) 2006-09-06
CN100376851C true CN100376851C (zh) 2008-03-26

Family

ID=36946691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100502855A CN100376851C (zh) 2006-04-10 2006-04-10 太阳能辅助多功能热泵系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100376851C (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100462642C (zh) * 2007-07-17 2009-02-18 浙江大学 多功能太阳能辅助的一体化空调热水器
CN101936619B (zh) * 2010-09-03 2013-06-12 广东工业大学 一种太阳能热泵系统及其装置
CN102721232A (zh) * 2012-05-17 2012-10-10 李宏江 节电一半的空调热水器
CN105811877A (zh) * 2016-03-17 2016-07-27 苏州大美节能科技有限公司 一种多级换热型光伏光热联供系统
CN106524539B (zh) * 2016-12-22 2018-08-10 广东高而美制冷设备有限公司 利用冷热水自然对流进行过冷的太阳能空气能换热系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6357246B1 (en) * 1999-12-30 2002-03-19 Keum Su Jin Heat pump type air conditioning apparatus
CN1515850A (zh) * 2003-08-28 2004-07-28 上海交通大学 直膨式太阳能热泵空调及热水系统
CN2644936Y (zh) * 2003-06-25 2004-09-29 东南大学 热泵型空调热水两用装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6357246B1 (en) * 1999-12-30 2002-03-19 Keum Su Jin Heat pump type air conditioning apparatus
CN2644936Y (zh) * 2003-06-25 2004-09-29 东南大学 热泵型空调热水两用装置
CN1515850A (zh) * 2003-08-28 2004-07-28 上海交通大学 直膨式太阳能热泵空调及热水系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
太阳能与常规能源复合空调/热泵系统在别墅建筑中的应用研究. 孟玲燕,徐士鸣.制冷学报,第27卷第1期. 2006 *
太阳能在热泵空调器开发中的应用. 张国东,孙见君.制冷与空调,第2004年第4期. 2004 *
新型太阳能热泵多功能复合机原理与热力学分析. 杨前明,衣秋杰,李志敏,李桂莉.山东科技大学学报(自然科学版),第23卷第4期. 2004 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1828184A (zh) 2006-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102997499B (zh) 一种可同时制取冷水与热水的空气源热泵装置
CN101487609B (zh) 液体除湿多功能空气源热泵系统及其运行方法
CN2694159Y (zh) 多功能空气源热泵空调器
CN101476774B (zh) 空气源、水源双热源热泵热水器
CN100422663C (zh) 多热源多功能太阳能热泵
CN104121720A (zh) 一种采用空气源热泵的电动汽车空调系统
CN1207519C (zh) 多功能热泵型空调热水器
CN101403521B (zh) 太阳能吸收式制冷与地源热泵耦合联供系统
CN104006574A (zh) 一种复合太阳能空气源热泵
CN202660661U (zh) 实现辅助制热和辅助制冷的太阳能热泵空调系统
CN101236024A (zh) 一簇改进的蒸汽压缩式制冷系统及其用途
CN105841390B (zh) 一种用于集中供热系统的燃气驱动空气源热泵供热机组
CN101000183A (zh) 太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵综合空调系统
CN202041020U (zh) 户式空气源热泵-地板辐射多功能系统
CN201163073Y (zh) 具有快速热水功能的热泵式空调装置
CN203349573U (zh) 一种联合热泵及太阳能热水暖通系统
CN201177341Y (zh) 自然能换新风节能空调器
CN101158507B (zh) 复叠式蓄热型空气源热泵热水器
CN201488273U (zh) 一种空气源热泵热水器
CN100424447C (zh) 地源热泵的热水装置
CN102645055B (zh) 自适应匹配的太阳能辅助空气源热泵装置
CN101240949B (zh) 梯级能量利用的可调容量的家庭能源系统
CN103712367B (zh) 太阳能空气源热泵空调系统
CN102155820A (zh) 多功能空调热水系统
CN101545196B (zh) 冷暖型空调干衣一体机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080326

Termination date: 20140410