CN101936624A - 利用太阳能的毛细管网热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能的毛细管网热泵系统，包括太阳能集热循环系统、热泵循环系统、毛细管网循环系统；所述太阳能集热循环系统包括太阳能水循环泵、太阳能集热管、集热水箱、排气阀、辅助电加热器、补水口、热水口；所述热泵循环系统包括制冷剂循环系统和水循环系统，所述制冷剂循环系统包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、四通换向阀；所述水循环系统包括热源侧循环水泵、系统循环水泵、集/分水器、旁通阀以及连接阀门；所述毛细管网循环系统包括辐射用毛细管网、重力空调柜。本发明优点主要体现在太阳能与水源热泵、毛细管网末端辐射换热结合，独立除湿，安装方便、节能高效、无噪音、绿色环保、柔和舒适。

Description

利用太阳能的毛细管网热泵系统
技术领域
本发明涉及中央空调系统，尤其是涉及利用太阳能的毛细管网热泵系统。
背景技术
当今，能源危机和环境恶化已成为威胁人类生存的重要因素，如何解决这一问题，已成为人类共同的研究课题。在这种环境下，以环保和节能为主要特征的绿色建筑、生态建筑以及多种新型空调技术应运而生，太阳能热泵技术正是在这一背景下出现并逐渐受到重视的一种节能空调技术。另外，目前空调末端多为风机盘管系统，能耗大，风机噪音大，占用室内空间，又影响室内装修，在冬季采暖时易造成室内空气干燥，并极易产生空气中细菌的交叉感染，房间空气品质差，舒适性低。在一方面，传统制冷时使用侧进出水温度为12-7℃，制热时使用侧进出水温度为40-45℃，蒸发温度低，冷凝温度高，耗功较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种高效节能、高舒适性、绿色环保的利用太阳能的毛细管网热泵系统。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述利用太阳能的毛细管网热泵系统，包括太阳能集热循环系统、热泵循环系统、毛细管网循环系统；所述太阳能集热循环系统包括太阳能水循环泵、太阳能集热管、集热水箱、排气阀、辅助电加热器、补水口、热水口；所述热泵循环系统包括制冷剂循环系统和水循环系统，所述制冷剂循环系统包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、四通换向阀；所述水循环系统包括热源侧循环水泵、系统循环水泵、集/分水器、旁通阀以及连接阀门；所述毛细管网循环系统包括辐射用毛细管网、重力空调柜。
所述辐射用毛细管网为由无规共聚聚丙烯PP-R或耐高温聚乙烯PE-RT或聚乙烯PB材质构成的辐射用毛细管网，设置于空调区域的地面、墙面或天花板面上。
所述重力空调柜为一四周密封的箱体，该箱体面板的上、下侧分别开有上风口和下风口，所述面板朝向空调区域，位于所述箱体的面板和背板之间平铺有空气循环用毛细管网，该空气循环用毛细管网的两侧分别设有与外设的冷热源机组相接的进水口、出水口，在箱体内底部设有冷凝水盘，所述冷凝水盘接有排水管口。
所述热源侧循环水泵出口通过管道分两条支路，一条支路通过阀门连接于所述冷凝器进水口，一路通过阀门连接于集/分水器进水口，所述集/分水器出水口与所述辐射用毛细管网进水口相连，辐射用毛细管网出水口与所述集/分水器进水口连接，集/分水器出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门连接于所述冷凝器进水口，另一条支路通过阀门连接于所述集热水箱的进水口。
所述集热水箱的出水口经过阀门分为两条支路，一条支路通过阀门与所述重力空调柜出水口相连，一条支路通过所述系统循环水泵接与所述蒸发器进水口；所述蒸发器出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门与所述重力空调柜进水口相连，另一条支路通过阀门接于所述集/分水器进水口；所述重力空调柜出口分两条支路，一条支路通过阀门接于所述蒸发器进口，一条支路通过阀门接于所述集热水箱回水口。
本发明优点主要体现在以下几个方面：
1、太阳能取之不尽，用之不竭，免费提供热量，清洁环保，高效节能；
2、夏季制冷时，16-20℃地下水直接通入辐射用毛细管网辐射制冷，不需开启热泵系统，与传统水源热泵相比，节能明显；冬季制热时，首先应用太阳能免费制取热水制热，当天气恶劣时，应用热泵系统制取28-32℃的热水通入毛细管网辐射制热，机组冷凝温度低，能效比在6.5以上，每产生一个单位制热量与传统水源热泵相比节约电能40%以上，运行稳定高效，节能显著；
3、室内主要以辐射方式供暖和制冷，提高了空调或制冷空气调节的舒适度，在保证同等温度感觉的前提下，冬季室内采暖温度比传统的对流采暖方式降低2-3℃，夏季室内空调温度比传统送风空调方式提高1-2℃，运行能耗降低；
4、毛细管网仅需连接主管，与装饰面结合，可与地面、顶棚、柱面、墙面任意安装，不占室内空间，便于室内装修；
5、重力空调柜与辐射用毛细管网配合使用，室内恒温恒湿，可兼具集中供冷或是供热的优点，同时，因其空调区域内空气对流程度弱，不会产生尘埃污染，冬季采暖时也不会造成空气干燥；
6、安装方便灵活，可独立设置开关，实现分户计量，技术节能和行为节能相结合；
7、末端系统没有运动部件，一次施工终生免维修免清洗，具有制冷、制热、除湿和空气循环功能，满足室内一年四季舒适要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明所述利用太阳能的毛细管网热泵系统，包括太阳能集热循环系统1、热泵循环系统2、毛细管网循环系统3。所述太阳能集热循环系统1包括太阳能水循环泵4、太阳能集热管5、集热水箱6、排气阀7、辅助电加热器8、补水口9、热水口10；所述热泵循环系统包括制冷剂系统和水系统，所述热泵制冷剂循环系统包括压缩机11、冷凝器12、电子膨胀阀13、蒸发器14、四通换向阀15；所述热泵水循环系统包括热源侧循环水泵19、系统循环水泵18、集/分水器20、21、旁通阀I以及连接阀门A-H；所述毛细管网循环系统包括辐射用毛细管网16、重力空调柜17。
所述辐射用毛细管网16为由无规共聚聚丙烯PP-R或耐高温聚乙烯PE-RT或聚乙烯PB材质构成的辐射用毛细管网，设置于空调区域的地面、墙面或天花板面上。
所述重力空调柜17为一四周密封的箱体，该箱体面板的上下侧分别开有上风口22和下风口23，所属面板朝向空调区域，位于所述箱体的面板和背板之间平铺有空气循环用毛细管网，该空气循环用毛细管网的两侧分别设有与外设的冷热源机组相接的进水口与出水口，在箱体内底部设有冷凝水盘，所述冷凝水盆接有排水管口24。
所述的热源侧循环水泵19通过管道分两条支路，一条支路通过阀门C连接于所述冷凝器12进水口，一路通过阀门G连接于集/分水器20进水口，所述集/分水器20出水口与所述辐射用毛细管网16进水口相连，所述辐射用毛细管网16出水口与所述集/分水器21进水口连接，所述集/分水器21出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门D连接于所述冷凝器12进水口，另一条支路通过阀门H连接于所述集热水箱6的进水口。
所述集热水箱6的出水口经过阀门A分为两条支路，一条支路通过阀门B与所述重力空调柜17出水口相连，一条支路通过所述系统循环水泵18接与所述蒸发器14进水口。所述蒸发器14出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门F与所述重力空调柜17进水口相连，另一条支路通过阀门E接与所述集/分水器20进水口处。所述重力空调柜17出口分两条支路，一条支路通过阀门B接与所述蒸发器14进口，一条支路通过阀门J接与所述集热水箱6回水口。
本发明工作原理如下：
夏季制冷时，循环水泵18、19开启，连接阀门G、D、I、F、B开启，其它阀门关闭，18℃左右地下水通过热源侧循环水泵19直接通入到所述的集/分水器20内，高温冷水在所述集/热分水器20出口流出，后流入所述辐射用毛细管网16中，通过辐射向空调区域制冷，回水流入所述集/分水器21中汇集，汇集后从所述集/分水器21流出，通过管道流入所述冷凝器12中进水口作为所述热泵循环系统2的热源，在所述冷凝器12中吸收制冷剂热量后从所述冷凝器12出水口流出进行下一循环。根据流量大小可以调节阀门I。另外，在所述冷凝器12中制冷剂被冷凝为高压低温的液体后流入电子膨胀阀13节流，在所述电子膨胀阀13中节流为低压低温的液体后进入所述蒸发器14中吸收冷冻水热量蒸发，在所述蒸发器14中蒸发为低温低压的气体，然后进入所述四通换向阀15转换方向，低温低压的制冷剂气体进入所述压缩机11压缩，变为高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从所述压缩机11排出进入所述四通换向阀15转换方向，然后从所述四通换向阀15中流出进入所述冷凝器12进行冷凝，完成一个循环。在所述蒸发器14中，循环水被制冷剂吸收热量后变为5-10℃的冷冻水从所述蒸发器14中出水口流出，经过阀门F通入所述重力空调柜17吸收空调区域的湿负荷，然后从所述重力空调柜17出水口流出，经过阀门B流入所述蒸发器14进水口。空调区域的空气温度与所述重力空调柜17内温度之间的温差在该空调柜内外形成热压，空调区域的空气自动由所述重力空调柜17的面板上风口22涌入，经所述重力空调柜17内毛细管网冷却除湿后的空气由下风口送出，重新回到空调区域，实现空气循环，在所述重力空调柜17除湿时结露成的水珠落入冷凝水盘经过排水口24排出。所述辐射用毛细管网16和所述重力空调柜17共同作用实现空调区域的夏季空调（制冷、空气循环、除湿）目的。
冬季制热时，所述太阳能集热循环系统1最大限度地收集太阳能并转化为所述集热水箱6中的热量，当所述集热水箱6中的出水温度≥30℃时，直接利用太阳能免费制取热水进行辐射制热，此时，太阳能水循环泵4、系统循环泵18开启，阀门A、E、H、F、J开启，其它阀门关闭，热泵循环系统不工作；辐射用毛细管网水流路程为：集热水箱6出水口-阀门A-系统水循环泵18-蒸发器14（不工作）-阀门E-集/分水器20-辐射用毛细管网16-集/分水器21-阀门H-集热水箱6回水口；重力空调柜水流路程为：集热水箱6出水口-阀门A-系统水循环泵18-蒸发器14（不工作）-阀门F-重力空调柜25进水口-重力空调柜25出水口-阀门J-集热水箱6回水口。当水箱中的出水温度＜30℃时，太阳能已无法供给毛细管网辐射采暖所需的热量，则利用井水作为热源制取30-35℃的热水供给所述辐射用毛细管网16供暖。此时，循环水泵18、19开启，阀门A、E、H、B、F、I开启，其他阀门关闭，制冷剂在所述压缩机11压缩升温后通过排气管进入所述四通换向阀15中，高温高压的制冷剂蒸汽经过所述四通换向阀2转换流动方向后进入所述蒸发器14（此时起冷凝作用）中，高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝放热，将热量传递给外部的系统水中，制取28℃-35℃的系统水供所述辐射用毛细管网16以及重力空调柜17辐射供暖，放热后的制冷剂蒸汽，变为过冷液体进入所述电子膨胀阀13节流，节流后的制冷剂液体进入所述冷凝器12中（此时起蒸发作用）蒸发吸热，吸取外部井水中的热量后变为低温低压的制冷剂气体，吸热后的制冷剂气体再通过管路进入四通换向阀15，转换流动方向后的制冷剂气体再回到压缩机11，实现整个制热循环。所述辐射用毛细管网16水流路程为所述蒸发器14（此时起冷凝作用）-阀门E-分/集水器20-辐射用毛细管网16-分/集水器21-阀门H-集热水箱6-阀门A-循环水泵18-蒸发器14。所述重力空调柜17水流路程为所述蒸发器14（此时起冷凝作用）-阀门F-重力空调柜17-阀门B-循环水泵18-蒸发器14。空调区域的空气温度与所述重力空调柜17内温度之间的温差在该空调柜内外形成热压，空调区域的空气自动由所述重力空调柜17的面板下风口22涌入，经所述重力空调柜17内毛细管网冷却除湿后的空气由上风口送出，重新回到空调区域，实现空气循环。所述辐射用毛细管网16和所述重力空调柜17共同作用实现空调区域的冬季采暖（制冷、空气循环）目的。

Claims (5)

1.一种利用太阳能的毛细管网热泵系统，包括太阳能集热循环系统（1）、热泵循环系统（2）、毛细管网循环系统（3）；其特征在于：所述太阳能集热循环系统（1）包括太阳能水循环泵（4）、太阳能集热管（5）、集热水箱（6）、排气阀（7）、辅助电加热器（8）、补水口（9）、热水口（10）；所述热泵循环系统（2）包括制冷剂循环系统和水循环系统，所述制冷剂循环系统包括压缩机(11)、冷凝器(12)、电子膨胀阀(13)、蒸发器(14)、四通换向阀(15)；所述水循环系统包括热源侧循环水泵（19）、系统循环水泵（18）、集/分水器（20、21）、旁通阀（I）以及连接阀门（A、J）；所述毛细管网循环系统（3）包括辐射用毛细管网(16)、重力空调柜(17)。
2.根据权利要求1所述利用太阳能的毛细管网热泵系统，其特征在于：所述辐射用毛细管网（16）为由无规共聚聚丙烯PP-R或耐高温聚乙烯PE-RT或聚乙烯PB材质构成的辐射用毛细管网，设置于空调区域的地面、墙面或天花板面上。
3.根据权利要求1或2所述利用太阳能的毛细管网热泵系统，其特征在于：所述重力空调柜（17）为一四周密封的箱体，该箱体面板的上、下侧分别开有上风口（22）和下风口（23），所述面板朝向空调区域，位于所述箱体的面板和背板之间平铺有空气循环用毛细管网，该空气循环用毛细管网的两侧分别设有与外设的冷热源机组相接的进水口、出水口，在箱体内底部设有冷凝水盘，所述冷凝水盘接有排水管口（24）。
4.根据权利要求1或2所述利用太阳能的毛细管网热泵系统，其特征在于：所述热源侧循环水泵（19）出口通过管道分两条支路，一条支路通过阀门（C）连接于所述冷凝器（12）进水口，一路通过阀门（G）连接于集/分水器（20）进水口，所述集/分水器（20）出水口与所述辐射用毛细管网（16）进水口相连，辐射用毛细管网（16）出水口与所述集/分水器（21）进水口连接，集/分水器（21）出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门（D）连接于所述冷凝器（12）进水口，另一条支路通过阀门（H）连接于所述集热水箱（6）的进水口。
5.根据权利要求1或2所述的利用太阳能的毛细管网热泵系统，其特征在于：所述集热水箱（6）的出水口经过阀门（A）分为两条支路，一条支路通过阀门（B）与所述重力空调柜（17）出水口相连，一条支路通过所述系统循环水泵（18）接与所述蒸发器（14）进水口；所述蒸发器（14）出水口通过管道分为两支路，一条支路通过阀门（F）与所述重力空调柜（17）进水口相连，另一条支路通过阀门（E）接于所述集/分水器(20)进水口；所述重力空调柜（17）出口分两条支路，一条支路通过阀门（B）接于所述蒸发器（14）进口，一条支路通过阀门(J)接于所述集热水箱（6）回水口。
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