CN101290176B

CN101290176B - 热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组

Info

Publication number: CN101290176B
Application number: CN 200810049705
Authority: CN
Inventors: 范晓伟; 郑慧凡; 张定才; 连之伟
Original assignee: Zhongyuan University of Technology
Current assignee: Zhongyuan University of Technology
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: CN101290176A

Abstract

本发明涉及一种利用太阳能进行供热、供冷的热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组，包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路、电压缩制冷剂回路、空调水回路，该机组根据空调负荷的需要和太阳辐射的具体情况确定喷射系统和电压缩热泵空调系统的启停，通过阀门的切换和开关控制水系统和制冷剂的流程，在电压缩热泵空调系统供冷时可将部分压缩机排气中制冷剂的部分热回收用于加热热水，可稳定可靠地提供空调用冷冻水和温度在40-80℃之间的空调用热水，热水温度跨度大，可满足生活热水供应，也可满足生产工艺供热和小型区域供热；还可单独提供低温冷冻水，适用于辐射供冷、风机盘管空调系统，可充分利用太阳能资源，提高太阳能利用率、减少环境污染，缓解电网压力。

Description

热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能进行供热、供冷的热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组，适用于空调制冷领域。

背景技术

随着能源危机的进一步加剧，太阳能的利用已成为人们关注的焦点。在太阳能利用技术中，太阳能喷射制冷系统以其结构简单，运动部件少，成本低等优点受到大家的青睐，在空调制冷领域应用越来越广泛。传统太阳能喷射制冷系统的运行效果主要受两个因素制约：一是太阳能辐射强度的变化状况，另一个因素是用户端空调制冷负荷的变化特性。太阳能的收集只可能在白天阳光普照的时候进行，通常情况下气侯是变化无常的，太阳能辐射强度也是不断变化的，即便在白天也不可能完全依靠太阳能进行供热或供冷；实际上晚间人们也需要一定量的热或冷用于空调。显然，单纯地依靠太阳能是不可能满足人们工作和生活的要求的。基于此，发明一种热回收型的太阳能喷射电压缩热泵空调机组，一方面可以有效调节太阳能辐射与空调负荷间的差异，使热泵空调装置在满足人们对舒适性要求的同时，充分利用太阳能资源；另一方面当电压缩热泵空调系统开启运行时(制冷工况下)，把制冷剂在冷凝过程中的部分温度合适的热量回收用于补充加热太阳能集热系统中的热水，提高喷射制冷系统的制冷量。这对于节约能源，缓解由传统电压缩制冷系统引起的用电高峰压力，提高光热利用效率，有着重要的社会和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种通过增设必要的制冷剂管路和水侧管路，将太阳能集热系统、太阳能喷射制冷系统和电压缩热泵空调系统联系起来，在实现机组的供冷、供热量与空调负荷间的供需平衡的同时充分利用太阳能资源和减少电压缩制冷过程中的冷凝热损失，提高机组的综合循环性能系数COP的热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组。

本发明所采用的技术方案是：包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路、电压缩制冷剂回路、空调水回路构成，其特征在于：

所述太阳能热水回路，其包括由第一管路系统依次串联在一起的太阳能集热器、发生器、水泵，具体连接方式为：太阳能集热器出口与发生器入口相连，发生器出口与水泵入口相连，水泵出口与太阳能集热器入口相连；

所述喷射制冷剂回路，其包括由第二管路系统连接在一起的制冷剂泵、发生器、喷射器、喷射冷凝器、喷射蒸发器、节流阀，其中喷射器出口与喷射冷凝器进口直接由管路相连，而从喷射冷凝器出口分成两路：一路通过管路依次串联连接制冷剂泵、发生器与喷射器，另一路通过管路依次连接节流阀、喷射蒸发器、喷射器；

所述电压缩制冷剂回路，运行时根据空调负荷的需要进行供冷和供热，其包括四通换向阀、连接在四通换向阀两个端口间的压缩机及通过第三管路系统与四通换向阀另两个端口相连接在一起的冷凝器、发生器、阀门F₄、阀门F₅、阀门F₆、节流阀、蒸发器；其中四通换向阀、阀门F₄、发生器3、阀门F₅、冷凝器、节流阀、蒸发器这7个部件之间为依次串联连接，所述阀门F₆的一侧直接与四通换向阀和阀门F₄之间的管路相连接，所述阀门F₆的另一侧直接与阀门F₅和冷凝器10之间的管路相连接，

所述空调水回路实现向用户供热、供冷的需要，其包括经第四管路系统连接在一起的发生器、蒸发器、喷射蒸发器、空调水泵、分水器以及集水器；其中集水器与发生器间的连接管路中设置有发生器阀门F₂，发生器3与空调水泵间的连接管路中依次设置有空调水泵第一阀门F₃、空调水泵第二阀门F₈、空调水泵第三阀门F₁₀，集水器与蒸发器之间的连接管路上依次设有蒸发器第一阀门F₁、蒸发器第二阀门F₇，并且蒸发器第一阀门F₁、蒸发器第二阀门F₇之间的管路和空调水泵第一阀门F₃、空调水泵第二阀门F₈间的管路相交叉；所述蒸发器直接与空调水泵第二阀门F₈和空调水泵第三阀门F₁₀之间的管路相连接，喷射蒸发器一侧经喷射蒸发器阀门F₉与空调水泵第二阀门F₈和空调水泵第三阀门F₁₀之间的所述管路相连接，另一侧则直接与空调水泵相连接。

阀门F₁，F₂，F₃，F₄，F₅，F₆，F₇，F₈，F₉，F₁₀是手动控制或自动控制。

本发明的有益效果是：该系统可以实现太阳能与电能的互为补充，提高太阳能利用率，通过回收压缩机排气温度中的部分热能，可以提高机组的综合COP，缓解空调用电造成的电网压力、节能减排，具有显著的社会效益和经济效益显著。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

1-太阳能集热器，2-水泵，3-发生器，4-喷射器，5-喷射冷凝器，6-制冷剂泵，7-节流阀，8-喷射蒸发器，9-节流阀，10-冷凝器，11-四通换向阀 12-压缩机，13-蒸发器，14-空调水泵，15-分水器，16-集水器，(F1，F2，F3，F4，F5，F6，F7，F8，F9，F10)-阀门。

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组。图1是本发明专利的示意图，其中粗实线表示制冷剂管路，其余主要是水系统管道。

热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组由太阳能热水回路、喷射制冷剂回路、电压缩制冷剂回路、空调水回路构成。包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路、电压缩制冷剂回路、空调水回路，其特征在于：

太阳能热水回路包括太阳能集热器1、经管路和水泵2与太阳能集热器1串联的发生器3；

在喷射制冷剂回路中，从冷凝器5出口分成两路：一路通过管路连接制冷剂泵6、发生器3与喷射器4，另一路则依次连接节流阀7、喷射蒸发器8与喷射器4，喷射器4与喷射冷凝器5间直接由管路相连；

电压缩制冷剂回路包括四通换向阀11、与四通换向阀11接通的压缩机12、通过管路与四通换向阀11相连接的冷凝器10、节流阀9、蒸发器13和发生器3；电压缩制冷剂回路中，四通换向阀11与冷凝器10之间的管路分成两个支路，一路经阀门F₄、发生器3和阀门F₅接入冷凝器10，另一路管路则经阀门F₆直接接入冷凝器10。

空调水回路则包括集水器16、经管路与其相连的发生器3、蒸发器13、喷射蒸发器8、空调水泵14以及分水器15，在空调水回路中，集水器16与发生器3间的管路中设置有阀门F₂，发生器3与空调水泵14之间的连接管路中依次设置阀门阀门F₃、阀门F₈、阀门F₁₀，集水器16与蒸发器13之间管路上依次设有阀门F₁、F₇，并且阀门F₁、F₇之间的管路和阀门F₃、F₈的管路相交叉，蒸发器13直接与阀门F₈和F₁₀之间的管路连接，喷射蒸发器一侧经阀门F₉与阀门F₈和F₁₀之间的管路连接，另一侧则直接接空调水泵14。

阀门F_1-10是手动控制或自动控制阀门。上述阀门均采用相同的阀门。

该机组预计在空调冷、热水双供系统。在提供空调冷冻水的同时提供温度在40-90℃之间的热水，热水温度跨度大，即可以满足生活热水供应，也可以满足生产工艺供热和小型区域供热。系统还可以单独提供低温冷冻水，可适用于辐射供冷、风机盘管等空调系统；

太阳能热水回路由太阳能集热器1、水泵2、发生器3及管路组成，水在管路内循环流动吸取太阳能，获得所需要的热水。

喷射制冷剂回路则主要由发生器3、喷射器4、喷射系统冷凝器5、制冷剂泵6、节流装置7、喷射系统蒸发器8等组成，运行时将发生器中的水的热能转换为冷供空调系统使用。

电压缩制冷剂回路由压缩机12、蒸发器13、冷凝器10、节流装置9、四通换向阀11和一些必要的控制系统组成，运行时将根据空调负荷的需要进行供冷和供热。阀门F4、F5、F6将控制夏季电压缩热泵空调系统运行时的凝结热回收。

空调水泵14、集水器16、分水器15和阀门F₁、F₂、F₃、F₇、F₈、F₉、F₁₀主要实现向用户供热、供冷的需要。

空调系统需要供冷时：阀门F₂、F₃关闭，F₁打开。白天太阳能资源充裕，热水箱2中的温度达到喷射制冷系统启动要求时，喷射制冷系统开始运行，电压缩制冷系统停止，阀门F₇、F₁₀关闭，F₈、F₉开通。此时，单独由喷射制冷系统向空调系统供冷。当太阳能资源不足时，喷射制冷系统停止运行，电压缩制冷系统启动，阀门F₈、F₉关闭，F₇、F₁₀开通。此时，电压缩制冷系统向空调系统供冷。电压缩制冷系统运行时，如果压缩机12出口制冷剂温度高于发生器中热水温度5-10℃时，则打开阀门F₄和F₅，关闭阀门F₆，制冷剂将流过发生器加热其内的热水后再到冷凝器中冷凝放热；否则，关闭阀门F₄和F₅，打开阀门F₆，制冷剂直接进入冷凝器放热。

空调系统需要供热时：当白天太阳能资源充裕，热水箱2中的温度达到空调用户供热所需的温度时，阀门F₂、F₃、F₈、F₁₀开启，阀门F₁、F₇、F₉关闭。由太阳能集热系统直接向空调用户供热。当太阳能资源不足，热水箱2中的温度达不到要求时，关闭阀门F₂、F₃、F₈、F₉，打开F₁、F₇、F₁₀，电压缩制热系统启动，阀门F₄和F₅关闭，F₆开通，此时，电压缩系统向空调系统供热。

Claims

1.一种热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组，包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路、电压缩制冷剂回路、空调水回路构成，其特征在于：

所述太阳能热水回路，其包括由第一管路系统依次串联在一起的太阳能集热器(1)、发生器(3)、水泵(2)，具体连接方式为：太阳能集热器(1)出口与发生器(3)入口相连，发生器(3)出口与水泵(2)入口相连，水泵(2)出口与太阳能集热器(1)入口相连；

所述喷射制冷剂回路，其包括由第二管路系统连接在一起的制冷剂泵(6)、发生器(3)、喷射器(4)、喷射冷凝器(5)、喷射蒸发器(8)、节流阀(7)，其中喷射器(4)出口与喷射冷凝器(5)进口直接由管路相连，而从喷射冷凝器(5)出口分成两路：一路通过管路依次串联连接制冷剂泵(6)、发生器(3)与喷射器(4)，另一路通过管路依次连接节流阀(7)、喷射蒸发器(8)、喷射器(4)；

所述电压缩制冷剂回路，运行时根据空调负荷的需要进行供冷和供热，其包括四通换向阀(11)、连接在四通换向阀(11)两个端口间的压缩机(12)及通过第三管路系统与四通换向阀(11)另两个端口相连接在一起的冷凝器(10)、发生器(3)、第四阀门(F₄)、第五阀门(F₅)、第六阀门(F₆)、节流阀(9)、蒸发器(13)；其中四通换向阀(11)、第四阀门(F₄)、发生器(3)、第五阀门(F₅)、冷凝器(10)、节流阀(9)、蒸发器(13)这7个部件之间为依次串联连接，所述第六阀门(F₆)的一侧直接与四通换向阀(11)和第四阀门(F₄)之间的管路相连接，所述第六阀门(F₆)的另一侧直接与第五阀门(F₅)和冷凝器(10)之间的管路相连接，

所述空调水回路实现向用户供热、供冷的需要，其包括经第四管路系统连接在一起的发生器(3)、蒸发器(13)、喷射蒸发器(8)、空调水泵(14)、分水器(15)以及集水器(16)；其中集水器(16)与发生器(3)间的连接管路中设置有第二阀门(F₂)，发生器(3)与空调水泵(14)间的连接管路中依次设置有第三阀门(F₃)、第八阀门(F₈)、第十阀门(F₁₀)，集水器(16)与蒸发器(13)之间的连接管路上依次设有第一阀门(F₁)、第七阀门(F₇)，并且第一阀门(F₁)、第七阀门(F₇)之间的管路和第三阀门(F₃)、第八阀门(F₈)间的管路相交叉；所述蒸发器(13)直接与第八阀门(F₈)和第十阀门(F₁₀)之间的管路相连接，喷射蒸发器(8)一侧经第九阀门(F₉)与第八阀门(F₈)和第十阀门(F₁₀)之间的所述管路相连接，另一侧则直接与空调水泵(14)相连接。

2.根据权利要求1中所述的热回收型太阳能喷射电压缩热泵空调机组，其特征在于：第一阀门(F₁)，第二阀门(F₂)，第三阀门(F₃)，第四阀门(F₄)，第五阀门(F₅)，第六阀门(F₆)，第七阀门(F₇)，第八阀门(F₈)，第九阀门(F₉)，第十阀门(F₁₀)是手动控制或自动控制。