CN101769654B - 压缩式热泵供热系统以及供热方法 - Google Patents

压缩式热泵供热系统以及供热方法 Download PDF

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Abstract

本发明关于一种压缩式热泵供热系统以及供热方法。所述系统包括:压缩机、热水箱、节流阀、蓄热箱、集热板、四通阀和空气换热器,所述的压缩机、热水箱、蓄热箱和空气换热器分别通过管道连接于所述四通阀的四个接口;所述的集热板通过管道与蓄热箱相连,与蓄热箱中的至少部分换热盘管形成并联结构。本发明结合了空气源和太阳能两种低温热源集热方式,克服了传统的空气源热泵低气温下无法工作的缺陷,可以在气温低于零下15℃的情况下为用户提供热力;同时克服了太阳能供热系统阴雨天无法工作的缺陷,可以在没有日照的情况下为用户提供热力;还由于其具有低温热源的蓄热功能,因而可在没有日照且气温低于零下15℃的时间段内为用户提供热力。

Description

压缩式热泵供热系统以及供热方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种热能工程领域的供热技术,特别涉及ー种以太阳能、空气和自来水作为热源的压缩式热泵供热系统以及供热方法。
背景技术
[0002] 现有的供热系统主要包括:燃料燃烧供热系统,电加热供热系统,空气源热泵系统、太阳能供热系统以及地源热泵系统等。其中,燃料燃烧供热系统和电加热供热系统的ー次能源利用效率较低,难以满足当前节能减排的社会需求。
[0003] 请參阅图I所示,现有的压缩式空气源热泵供热系统,其包括:热水箱10、压缩机
11、空气源换热器14和节流阀13,上述各个部件通过管道连接形成一个封闭的循环回路, 制冷エ质在该管路中循环。压缩机11对气态制冷エ质进行压缩,使制冷エ质的压カ和温度升高;压力与温度升高后的制冷エ质在热水箱10中进行热交換,制冷エ质冷凝成液态,同时释放出冷凝热,用于向用户提供热量;液态制冷エ质经过节流阀13后压カ和温度降低,在节流阀13的前后形成压カ差;低压的制冷エ质进入空气源换热器12,在空气源换热器14中液态制冷エ质吸收空气的热量而蒸发为气态。如此构成了现有的空气源热泵循环,但该循环系统的能量效率受空气温度的影响较大。空气的温度越低,其能量效率越低,一般来说,当气温低于零下15°C时现有的压缩式空气源热泵供热系统就无法工作。尤其是,北方的冬季往往有很长的时间气温是低于零下15°C的,现有的压缩式空气源热泵供热系统在北方的应用因此受到了极大的限制。
[0004] 请參阅图2所示,是现有的承压式太阳能供热系统的示意图。该太阳能供热系统主要包括:热水箱20、输送泵21和太阳能集热器22,上述各个部分通过管道连接形成ー个封闭的循环回路,热媒在该回路中循环。太阳能集热器22 —般采用真空管,其采集的太阳能对其中的热媒进行加热,可以使其中的热媒温度升温到40-100°C。受热后的热媒被送至供热器20内,由热水箱20向用户提供热量。热媒温度降低后经输送泵21循环至太阳能集热器22。现有的太阳能供热系统存在的缺点是对天气的依赖程度太大,夜间或者遇到阴雨天气时就不能工作,因而必须借助辅助加热系统才能满足用户对热量的需求。此外,由于热媒温度必须高于用户供热温度,因而太阳能集热器的工作温度较高(通常在42°C以上),从而与环境存在着较大的温差,导致集热器的辐射、对流和传导热损失增加,使其集热效率降低。
[0005] 请參阅图3所示,是现有的直膨式太阳能热泵供热系统的示意图。该太阳能供热系统主要包括:热水箱10、压缩机11、太阳能集热器22和节流阀13,上述各个部件通过管道连接形成一个封闭的循环回路,制冷エ质在该管路中循环。太阳能集热器22—般采用板式集热器,液态制冷エ质在太阳能集热器22吸收太阳能而蒸发。直膨式太阳能热泵供热系统将压缩式热泵循环作为太阳能热水系统的辅助加热手段,而将太阳能作为压缩式热泵热水系统的低温热源结合起来,具有较高的能量效率。但是,该技术仍然存在着ー些不足之处,包括:由于热水箱中的热水通常具有较高的温度,尤其是当压缩机停止而制冷エ质几乎处于非流动状态时,难以持续有效地吸收太阳能;还是由于热水箱的温度较高,导致制冷エ质在节流前不能得到过冷,从而致使压缩循环的性能系数无法得到进ー步的提高,等等。
[0006] 还有采用地热作为热源的地源热泵循环系统,由于地源热泵系统需要打井,其设备投资大,且施工复杂,也容易受地理条件的限制。所以,有必要提供一种应用范围广,供热效率高的供热系统。发明内容
[0007] 本发明的主要目的在于克服现有供热系统存在的问题,而提供ー种新的压缩式热泵供热系统,使其能有效利用太阳能、空气能和自来水,因而可在各种季节和气候条件下为用户高效率地提供热量和冷量,且便于安装,从而更加适于实用。
[0008] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的ー种压缩式热泵系统,包括:压缩机、热水箱、节流阀、蓄热箱、集热板、四通阀和空气换热器,所述热水箱设有冷凝盘管、进水口和出水ロ,所述蓄热箱设有换热盘管;所述的压缩机、热水箱的冷凝盘管、蓄热箱的换热盘管和空气换热器分别通过管道连接于所述四通阀的四个接ロ ;所述的压缩机、热水箱的冷凝盘管、空气换热器、节流阀和蓄热箱的换热盘管通过管道串联形成循环回路,该循环回路中充有制冷工质;所述的集热板通过管道与蓄热箱的换热盘管相连,与至少部分换热盘管形成并联结构。
[0009] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进ー步实现。
[0010] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的集热板的安装位置低于所述的蓄热箱。
[0011] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的蓄热箱内充填有蓄热剂。
[0012] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的蓄热剂是水。
[0013] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的集热板的一端与所述的换热盘管的下端相连,该集热板的另一端连接于所述换热盘管的中部。
[0014] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的蓄热箱还包括:换热夹套,该换热夹套具有进水口和出水ロ,用于向换热夹套内通入作为低温热源或者低温冷源的中水或者自来水。
[0015] 优选的,前述的压缩式热泵供热系统,其中所述的蓄热箱内还设有过冷盘管,该过冷盘管的一端连接于空气换热器,另一端通过管道连接于节流阀,用于提高来自空气换热器的制冷エ质在节流前的过冷度;在过冷盘管与节流阀连接的管道上设有单向阀,用于控制制冷エ质从过冷盘管流向节流阀;在节流阀和空气换热器的连接管道上设置另ー单向阀,用于控制制冷エ质从节流阀流向空气换热器。
[0016] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种供热方法,其包括制热循环和制冷循环,其中制热循环包括:压缩过程,将气态制冷エ质进行压缩,使其压カ和温度升高;冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷エ质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户;过冷过程,制冷エ质与空气换热或者进而与蓄热剂换热至全部冷凝并且得到过冷,换热后的空气作为暖气供给用户;节流过程,液态制冷エ质经节流阀降压降温;吸热过程,经节流过程后的液态制冷エ质吸收太阳能和/或环境空气的热量和/或蓄热剂的热量,优选的,进而吸收作为低温热源的中水或者自来水的热量而蒸发成气态;蓄热过程,当压缩过程处于停止状态时,液态制冷エ质吸收太阳能和/或环境空气的热量而蒸发,然后气态制冷エ质与蓄热剂换热而冷凝成液态;制冷循环包括:压缩过程,将气态制冷エ质进行压缩,使其压カ和温度升高;冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷エ质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户;过冷过程,制冷エ质与蓄热剂进而与环境空气,优选的,进而与作为低温冷源的中水或者自来水换热至全部冷凝并且得到过冷;节流过程,液态制冷エ质经节流阀降压降温;吸热过程,节流后液态制冷エ质与空气换热而蒸发成气态,换热后的空气作为冷气供给用户。
[0017] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,本发明的压缩式热泵供热系统以及供热方法,由于其结合了压缩式空气源热泵循环和太阳能集热两种供热方式,使得该供热系统克服了传统的空气源热泵低温下无法工作的缺陷,可以
在环境温度低于零下15°C时为用户高效率地提供热カ;同时克服了太阳能供热系统没有日照时无法工作的缺陷,可以在没有日照的情况下为用户高效率地提供热カ和冷气,还由于其具有低温热源的蓄热功能,因而可在没有日照且气温低于零下15°C的时间段内为用户提供热力。本发明还可以将中水或自来水作为另ー个低温热源或者低温冷源加以有效利用,使得系统的能量效率得到进ー步的提升。此外,由于本发明在冬季可实现热水暖气联供,而在夏季可实现热水冷气联供,又由于十分便于安装,因而更加适于实用。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0019] 图I是现有的压缩式空气源热泵供热系统结构图。
[0020] 图2是现有的承压式太阳能供热系统的示意图。
[0021] 图3是现有的直膨式太阳能热泵供热系统的示意图。
[0022] 图4是本发明实施例I的压缩式热泵供热系统处于制热循环状态时的流程图。
[0023] 图5是本发明实施例I的压缩式热泵供热系统处于制冷循环状态时的流程图。
[0024] 图6是本发明实施例2的压缩式热泵供热系统处于制热循环状态时的流程图。
[0025] 图7是本发明实施例2的压缩式热泵供热系统处于制冷循环状态时的流程图。
具体实施方式
[0026] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的压缩式热泵系统其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
[0027] 请參阅图4所示,是本发明实施例I的供热系统处于制热循环状态即四通阀12处于A阀位时的流程图。该压缩式热泵供热系统主要包括:压缩机11、热水箱10、四通阀12、空气换热器20、节流阀30、集热板40和蓄热箱50。所述的压缩机11、热水箱10、蓄热箱50和空气换热器20分别通过管道连接于所述四通阀12的四个接ロ。所述的压缩机11、热水箱10、空气换热器20、节流阀30和蓄热箱50通过管道串联形成循环回路,该循环回路中充有制冷エ质;所述的集热板40通过管道与蓄热箱50相连与其构成并联结构。
[0028] 所述的压缩 机11,用于压缩制冷エ质,使其温度升高。同吋,该压缩机11也作为制冷エ质在循环回路中进行循环的驱动设备。
[0029] 所述的热水箱10,用于使来自压缩机11的高温制冷エ质与热水箱10中的水进行换热,该制冷エ质全部或部分发生冷凝而释放出热量。该热水箱包括壳体和设置在该壳体内的冷凝盘管。所述的冷凝盘管的进ロ通过管道连接于压缩机11的制冷エ质出口。在该壳体上设有自来水进ロ 111和自来水出口 112。如此结构设置的热水箱可以使用自来水对来自压缩机的高温制冷エ质进行冷却,同时进入的自来水被加热,温度升高的自来水则作为热水提供给用户使用。
[0030] 所述的四通阀12,具有4个接ロ,分别连接于压缩机11、热水箱10、空气换热器20和蓄热箱50。通过四通阀12的阀位的切換可以控制制冷エ质的流向。在冬季,四通阀处于A阀位,使蓄热箱与压缩机的吸入ロ相连,热水箱与空气换热器相连。制冷エ质在蓄热箱50中吸收热量而蒸发成气态,然后流向压缩机11,而热水箱10流出的制冷エ质流入空气换热器20。在这种状态下,流出热水箱10的制冷エ质通过空气换热器20进ー步放热向用户提供暖气,从而实现热水与暖气的联供,同时,制冷エ质得到完全的冷凝和过冷,系统的制热效率因而得到提高。
[0031] 节流阀30,用于控制制冷エ质的压力,液态制冷エ质经节流阀30节流后压カ降低。制冷エ质经节流后在蓄热箱中吸收热量而蒸发成气态的制冷エ质。
[0032] 所述的蓄热箱50,其包括蓄热壳体以及设置在蓄热壳体内的换热盘管。在该蓄热壳体内设有蓄热剂,用于储存热量,并与换热盘管内的制冷エ质进行热交换。所述的蓄热剂为水等物质。在本实施中,所述的与蓄热箱相连的各个部件,实际上是通过管道连接于蓄热箱内的换热盘管。换热盘管的一端连接于四通阀,另一端连接于节流阀。
[0033] 所述集热板40,其为太阳能及空气能集热板,在阳光照射或空气接触下加热流过该集热板内的制冷エ质。本发明的集热板,较佳的,可由下部的液体制冷エ质母管、上部的气体制冷エ质母管和连接于上部母管与下部母管之间的ー组铜铝复合管三部分构成,上述各个部分的表面涂有太阳光吸收涂层。集热板40的下部母管通过管道连接于节流阀30,而上部母管连接于蓄热箱50,较佳的,集热板40的上部母管连接于蓄热箱50中换热盘管的中部(所述的中部,是指除换热盘管两端之外的其他位置,包括但不限于换热盘管两端之间的几何意义上的中点位置。),使集热板40至少与部分换热盘管形成并联。来自节流阀30的制冷エ质可以同时进入到蓄热箱50和集热板40内,并在上述两个部件内进行蒸发吸热。当压缩机11处于停止状态时,由于集热板40的安装位置低于蓄热箱50,集热板40与蓄热箱50的换热盘管实际上形成了一个热管回路,液态制冷エ质在集热板40吸收阳光和/或空气的热量而蒸发成气态,气态制冷エ质因密度小而上升至蓄热箱50的换热盘管,与蓄热剂换热后冷凝成液态,同吋,换热盘管中的液态制冷エ质因密度大而下流至集热板40,从而形成了低温余热蓄热的热管工作循环。
[0034] 请參阅图5所示,是本发明实施例I的供热系统处于制冷循环状态即四通阀12处于B阀位时的流程图。在夏季,四通阀处于B阀位,使蓄热箱与热水箱相连,空气换热器与压缩机的吸入ロ相连。流出热水箱10的制冷エ质在蓄热箱中将热量传递给蓄热剂而得到完全的冷凝和过冷,系统的制冷效率因而得到提高。在空气换热器20,节流后的制冷エ质吸收空气的热量而蒸发成气态,同时空气得到降温,从而实现了在向用户提供热水的同时提供冷气。在集热板40,制冷エ质向环境释放热量。
[0035] 请參阅图6所示,是本发明实施例2的供热系统处于制热循环状态即四通阀12处于A阀位时的流程图。与实施例I相比,本实施例的蓄热箱50増加了换热夹套51,设置在蓄热箱壳体上,该换热夹套具有进水口和出水ロ,用于向换热夹套内通入中水或自来水。在冬季当中水或自来水的温度高于蓄热箱50中的蓄热剂的温度时,中水或自来水可作为另ー个低温热源通入换热夹套51加热蓄热箱50中的蓄热剂以提高蓄热温度,从而达到进ー步提高系统能量效率的目的。另外,本实施例还在蓄热箱50内设有过冷盘管,该过冷盘管的一端连接于空气换热器20,另一端通过管道连接于节流阀30。在过冷盘管与节流阀30连接的管道上设有单向阀31,用于控制制冷エ质从过冷盘管流向节流阀30。在节流阀30和空气换热器20的连接管道上设置另一单向阀32,用于控制制冷エ质从节流阀30流向空 气换热器20。单向阀32、单向阀3和节流阀30为三通连接关系。由于来自空气换热器20的制冷エ质在过冷盘管与蓄热剂换热而得到进ー步的过冷,因而系统的能量效率得到了进一步的提尚。
[0036] 请參阅图7所示,是本发明实施例2的供热系统处于制冷循环状态即四通阀12处于B阀位时的流程图。在夏季当中水或自来水的温度低于蓄热箱50中的蓄热剂的温度吋,中水或自来水可作为低温冷源通入换热夹套51冷却蓄热箱50中的蓄热剂以提高节流前制冷エ质的过冷度,从而进ー步提高系统能量效率。在本实施例,由于单向阀31和单向阀32的作用,制冷エ质并不流经蓄热箱50中的过冷盘管。
[0037] 本发明的上述实施例的供热系统采用太阳能、空气能和中水或自来水作为低温热源,与现有的空气源压缩式热泵供热系统相比,即使在外气温低于零下15°C的情况下,只要有一定的日照,由于集热板的太阳能集热作用,可以保证其内部的制冷エ质温度高于零下15°C,从而可以使该压缩式热泵循环系统正常工作。而在另一方面,与现有的太阳能供热系统相比,即使在夜间或阴雨天,只要外气温不低于零下15°C,由于集热板的空气能集热作用,亦可以保证其内部的制冷エ质温度高于零下15°C,从而可以使该压缩式热泵循环系统正常工作。
[0038] 上述实施例的压缩机停止工作吋,制冷エ质在蓄热箱50和集热板40之间循环。在有日照或者外气温高于蓄热箱中蓄热剂的温度时,集热板40不断吸收太阳能或者/和空气能,使集热板40内的制冷エ质温度升高而蒸发,气态制冷エ质由于密度小而上升至蓄热箱50,气态制冷エ质在蓄热箱50冷凝放热后液化,液态制冷エ质由于密度大而下降至集热板40,如此制冷エ质在蓄热箱和集热板之间形成对流循环。而蓄热箱中的蓄热剂由于在供热过程中释放热量,温度得到了下降,从而造成蓄热箱50中的制冷エ质处于相对低温状态,使得来自集热板40的气态制冷エ质得以高效率地进行冷凝。如此通过制冷エ质的蒸发和冷凝,实现了将太阳能或空气能传递给蓄热剂,从而形成了对蓄热箱中的蓄热剂进行蓄热的过程。这个循环会持续到蓄热箱中的温度与集热板中的温度相接近为止。
[0039] 当没有日照且外气温低于零下15°C时,本系统以蓄热箱中蓄热剂所保有的显热和相变潜热为低温热源进行工作,从而可以持续为用户提供热力。
[0040] 对于蓄热箱而言,其蓄热过程主要有以下几种,在正常供热时,如果集热板所收集的热量除了向用户提供的热量外,剰余的热量则传递给蓄热剂;而当压缩机处于停止状态时,集热板所收集的热量通过制冷エ质的对流循环传递给蓄热箱内的蓄热剂。
[0041] 本实施例的供热系统,由于其结合了压缩式空气源热泵循环和太阳能集热两种供热方式,使得该供热系统克服了传统的空气源热泵低温下无法工作的缺陷,可以在环境温度低于零下15°C时为用户提供热カ;同时克服了太阳能供热系统没有太阳时无法工作的缺陷,可以在没有太阳时持续供热。
[0042] 在上述本发明的实施例中,所述的制冷エ质和集热制冷エ质为R22。本发明亦可采用R134a,R600a等其他环境友好的制冷剂作为制冷エ质或者集热制冷エ质。水作为潜热蓄热剂其相变温度为0°C,且在实用化潜热蓄热剂中具有最高的蓄热密度。如上所述,水的蓄热剂特性与本发明对蓄热剂的要求相吻合,因而十分适用于本发明。
[0043] 本发明的实施例3提出一种供热方法,该方法采用实施例I所述的供热系统。该实施例的方法可以包括制热循环和制冷循环。其中,制热循环包括:压缩过程,气态制冷エ质进入压缩机,该压缩机将气态制冷エ质进行压缩,使其压カ和温度升高。冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷エ质进入热水箱,并在热水箱中与自来水换热全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水温度升高,高温的自来水被输出用于向用户供热。过冷过程,如图4所示, 在冬季,经过四通阀制冷エ质进入空气换热器,此时制冷エ质的温度高于空气的温度,在空气换热器中制冷エ质向空气释放热量而得到完全的冷凝和过冷,从而通过空气换热器向用户提供暖气。节流过程,液态制冷エ质经节流阀降压降温。吸热过程,如果所述的换热过程中制冷エ质在空气换热器中与空气换热,则经过换热过程后的液态制冷エ质经过节流阀后进入蓄热箱和集热板,在集热板中液态制冷エ质吸收太阳能和/或环境空气的热量进行蒸发转变为气态制冷エ质,在蓄热箱中液态制冷エ质吸收蓄热剂的热量进行蒸发转变为气态制冷エ质,和/或在其他的容器中吸收作为低温热源的中水或者自来水的热量而转变为气态制冷エ质。蓄热过程,当压缩机不工作即压缩过程停止时,制冷エ质仅在集热板和蓄热箱中进行循环,液态制冷エ质在集热板中吸收太阳能和/或环境空气的热量而蒸发,接着气态制冷エ质由于密度低而上升到蓄热箱中,在蓄热箱中制冷エ质与蓄热剂换热并被冷凝成液态,该液态制冷エ质由于密度变大向下流入到集热板中被再次加热,如此构成制冷エ质在蓄热箱和集热板之间的热管工作循环,不断地加热蓄热箱中蓄热剂,直到蓄热箱中的制冷エ质温度与集热板中的制冷エ质温度相同,制冷エ质才停止在蓄热箱和集热板之间的循环,从而将热量储存在蓄热箱的蓄热剂中。经过蓄热过程,再次启动压缩机对制冷エ质进行压缩时,由于蓄热箱中制冷エ质的蓄热剂温度相同,且都处于较高的温度,所以经过压缩后可以在热水箱得到压カ和温度更高的压缩制冷エ质,或者在获得同样压カ温度的制冷エ质压缩条件下,使压缩机的电耗降低,亦即使系统的性能系数得到提高。
[0044] 所述的制冷循环包括:压缩过程,将气态制冷エ质进行压缩,使其压カ和温度升高;冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷エ质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户;过冷过程,制冷エ质与蓄热剂进而与环境空气和/或者作为低温冷源的中水或者自来水换热至全部冷凝并且得到过冷;如图5所示,在夏季,经过四通阀阀位的转换,从热水箱流出的制冷エ质进入到蓄热箱和集热板中,此时制冷エ质的温度高于蓄热箱中蓄热剂和环境空气的温度,在蓄热箱和集热板中制冷エ质向蓄热剂和环境空气放热而得到完全的冷凝和过冷。节流过程,液态制冷エ质经节流阀降压降温;吸热过程,节流后液态制冷エ质与空气换热而蒸发成气态,换热后的空气作为冷气供给用户。[0045] 本发明的实施例4还提出了一种供热方法,该方法采用实施例2所述的供热系统。该实施例的方法包括制热循环和制冷循环。所述的制热循环包括:压缩过程,气态制冷工质进入压缩机,该压缩机将气态制冷工质进行压缩,使其压力和温度升高。冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷工质进入热水箱,并在热水箱中与自来水换热并全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水温度升高,高温的自来水被输出用于向用户供热。过冷过程,如图6所示,冬季时,经过四通阀的制冷工质进入空气换热器,此时制冷工质的温度高于空气的温度,在空气换热器中制冷工质向空气释放热量而得到完全的冷凝和过冷,同时通过空气换热器向用户提供热空气;经过空气换热器的制冷工质进入到蓄热箱的过冷盘管中与蓄热剂进一步换热,使制冷工质得到进一步的过冷。节流过程,液态制冷工质经节流阀降压降温。吸热过程,制冷工质经节流阀进入集热板和蓄热箱的换热盘管,在集热板中液态制冷工质吸收太阳能和/或环境空气的热量而蒸发成气态,在蓄热箱的换热盘管中液态制冷工质吸收蓄热剂的热量而蒸发成气态。蓄热过程,当压缩机不工作即压缩过程停止时,制冷工质仅在集热板和蓄热箱中进行循环,液态制冷工质在集热板中吸收太阳能和/或环境空气的热量而蒸发,接着气态制冷工质由于密度低而上升到蓄热箱中,在蓄热箱中制冷工质与蓄热剂换热并被冷凝成液态,该液态制冷工质由于密度变大向下流入到集热板中被再次加 热,如此构成制冷工质在蓄热箱和集热板之间的循环,不断地加热蓄热箱中蓄热剂,直到蓄热箱中的制冷工质温度与集热板中的制冷工质温度相同,制冷工质才停止在蓄热箱和集热板之间的循环,从而将热量储存在蓄热箱的蓄热剂中。该蓄热过程还可包括蓄热剂与中水或自来水的换热过程,当蓄热剂的温度低于中水或自来水时,在夹套中通入中水或自来水,蓄热箱中的蓄热剂经过与中水或自来水换热后蓄热量和温度得到提升。经过蓄热过程,再次启动压缩机对制冷工质进行压缩时,由于蓄热箱中制冷工质的蓄热剂温度相同,且都处于较高的温度,所以经过压缩后可以在热水箱得到压力温度更高的压缩制冷工质,或者在获得同样压力温度的制冷工质压缩条件下,使压缩机的电耗降低,亦即使系统的性能系数得到提高。所述的制冷循环包括:压缩过程,将气态制冷工质进行压缩,使其压力和温度升高;冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷工质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户。过冷过程,如图7所示,经过四通阀阀位的转换,从热水箱流出的液态制冷工质进入到蓄热箱和集热板中,制冷工质与蓄热剂和环境空气换热至完全冷凝并且得到过冷,该过冷过程还可包括蓄热剂与中水或自来水的换热过程,当蓄热剂的温度高于中水或自来水时,在夹套中通入中水或自来水,蓄热箱中的蓄热剂经过与中水或自来水换热后温度得到降低;节流过程,液态制冷工质经节流阀降压降温;吸热过程,节流后液态制冷工质与空气换热而蒸发成气态,换热后的空气作为冷气供给用户。
[0046] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1. 一种压缩式热泵供热系统,其特征在于其包括:压缩机、热水箱、节流阀、蓄热箱、集热板、四通阀和空气换热器, 所述的热水箱设有冷凝盘管、进水口和出水口; 所述的蓄热箱设有换热盘管; 所述的压缩机、热水箱、蓄热箱和空气换热器分别通过管道连接于所述四通阀的四个接口 ; 所述的压缩机、热水箱的冷凝盘管、空气换热器、节流阀和蓄热箱的换热盘管通过管道串联形成循环回路,该循环回路中充有制冷工质; 所述的集热板通过管道与蓄热箱的换热盘管相连,与至少部分换热盘管形成并联结构,并且集热板的安装位置低于所述的蓄热箱。
2.根据权利要求I所述的压缩式热泵供热系统,其特征在于其中所述的蓄热箱内充填有蓄热剂。
3.根据权利要求2所述的压缩式热泵供热系统,其特征在于其中所述的蓄热剂是水。
4.根据权利要求I所述的压缩式热泵供热系统,其特征在于其中所述集热板的一端与所述的换热盘管的下端相连,该集热板的另一端连接于所述换热盘管的中部。
5.根据权利要求I所述的压缩式热泵供热系统,其特征在于其中所述的蓄热箱还包括:换热夹套,该换热夹套具有进水口和出水口,用于向换热夹套内通入作为低温热源或者低温冷源的中水或者自来水。
6.根据权利要求I所述的压缩式热泵供热系统,其特征在于其中所述的蓄热箱内还设有过冷盘管,该过冷盘管的一端连接于空气换热器,另一端通过管道连接于节流阀,用于提高来自空气换热器的制冷工质在节流前的过冷度;在过冷盘管与节流阀连接的管道上设有单向阀,用于控制制冷工质从过冷盘管流向节流阀;在节流阀和空气换热器的连接管道上设置另一单向阀,用于控制制冷工质从节流阀流向空气换热器。
7. 一种供热方法,其特征在于,采用上述权利要求1-6任一项所述的压缩式热泵供热系统,该方法包括制热循环和制冷循环,其中制热循环包括: 压缩过程,将气态制冷工质进行压缩,使其压力和温度升高; 冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷工质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户; 过冷过程,制冷工质与空气换热或者进而与蓄热剂换热至全部冷凝并且得到过冷,换热后的空气作为暖气供给用户; 节流过程,液态制冷工质经节流阀降压降温; 吸热过程,经节流过程后液态制冷工质吸收太阳能和/或环境空气的热量和/或蓄热剂的热量和/或作为低温热源的中水或者自来水的热量而蒸发成气态; 蓄热过程,当压缩过程处于停止状态时,液态制冷工质吸收太阳能和/或环境空气的热量而蒸发,然后气态制冷工质与蓄热剂换热而冷凝成液态; 制冷循环包括: 压缩过程,将气态制冷工质进行压缩,使其压力和温度升高; 冷凝过程,经压缩过程后的气态制冷工质与自来水换热而全部或部分冷凝成液态,换热后的自来水作为热水供给用户;过冷过程,制冷工质与蓄热剂进而与环境空气和/或者作为低温冷源的中水或者自来水换热至全部冷凝并且得到过冷; 节流过程,液态制冷工质经节流阀降压降温; 吸热过程,节流后液态制冷工质与空气换热而蒸发成气态,换热后的空气作为冷气供给用户。
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