CN103411348A - 一种太阳能热泵联合采暖制冷系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能热泵联合采暖制冷系统及方法，该系统包括太阳能集热站、双源热泵机组和室内采暖制冷末端；所述太阳能集热站包括太阳能集热器和储热水箱，所述储热水箱通过管道依次和集热循环泵、太阳能集热器相连，管道并从太阳能集热器返回储热水箱；所述双源热泵机组包括空气源热泵机组和水源热泵机组，双源热泵机组内设置有进水口、出水口、去空调口及其空调回口，其中进水口通过管道依次和热泵循环泵、储热水箱相连，出水口通过管道与储热水箱相连，去空调口和空调回口与室内采暖制冷末端相连。该系统可以有效的利用太阳能、水能和空气能，可根据水温变化在三种能量提供方式之间进行切换，充分并合理的利用了能源，并减少了资源浪费。

Description

一种太阳能热泵联合采暖制冷系统及方法

技术领域

本发明涉及一种采暖制冷系统，更具体的，涉及一种太阳能热泵联合采暖制冷系统及方法。

背景技术

现有的采暖制冷系统通常只利用太阳能、水源或空气源中的能源。采用这几种能源进行采暖制冷时，容易出现能量的浪费，不能根据实际的温度来进行供暖方式之间的切换。采用现有的采暖制冷系统不但不能根据实际水温更换相应的供暖方式，造成能量浪费，并且不能保障供暖的及时性和稳定性。例如在使用太阳能作为能量取暖时，如果在阴雨天，那么就不能利用太阳能，达不到取暖效果。如果仅仅采用水源或空气源进行取暖，则有可能达不到所需要的温度，并且浪费了大量的资源。

基于上述的描述，亟需一种合理的采暖制冷系统，这种采暖制冷系统可综合利用太阳能、水源和空气源，实现三联供能。采用这种采暖制冷系统不仅可以利用丰富的太阳能，降低了制暖成本，并且可以根据实际温度调整供暖方式，得到合理的供暖温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能热泵联合采暖制冷系统及方法，所述系统由太阳能、水源热泵与空气源热泵三联供能，构成三维立体综合能源利用系统，不仅满足了采暖、制冷、热水供应三种用能方式，并且可根据水温变化在三种能量提供方式之间进行切换，充分并合理的利用了能源，减少了资源浪费。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能热泵联合采暖制冷系统，包括太阳能集热站、双源热泵机组和室内采暖制冷末端；所述太阳能集热站包括太阳能集热器和储热水箱，所述储热水箱通过管道依次和集热循环泵、太阳能集热器相连，管道并从太阳能集热器返回储热水箱，储热水箱中的水能够经过集热循环泵流向太阳能集热器被加热后再流回储热水箱；所述双源热泵机组包括空气源热泵机组和水源热泵机组，双源热泵机组内设置有进水口、出水口、去空调口及其空调回口，其中进水口通过管道依次和热泵循环泵、储热水箱相连，出水口通过管道与储热水箱相连，去空调口和空调回口与室内采暖制冷末端相连。

作为优选，所述室内采暖制冷末端包括第一风机盘管和第二风机盘管，第一风机盘管前端和后端分别连接一个第一风机排管开关，形成一条支路，第二风机盘管前端和后端分别连接一个第二风机排管开关，形成另一条支路，两支路并列连接后，前端通过管道依次和室内开关、双源热泵机组中的去空调口相连，后端通过管道依次和采暖空调循环泵、双源热泵机组中的空调回口相连，双源热泵机组中的热水或空气能够从去空调口流向室内采暖制冷末端，在室内循环后经过空调回口流回双源热泵机组。

作为优选，太阳能热泵联合采暖制冷系统还包括和自来水相连的自来水口，所述自来水口通过管道和自来水总开关相连接，自来水总开关的流出口接有三条支路，一条支路通过管道依次连接采暖循环补水开关和室内采暖制冷末端，另一条支路通过管道依次连接水箱补水开关和储热水箱，第三条支路通过管道依次连接热泵补水开关和双源热泵机组。

作为优选，所述自来水总开关的流出口还接有第四条支路，该支路通过管道接通淋浴补水开关后进入储热水箱，之后管道从储热水箱出来，并和淋浴喷头相连。

作为优选，所述储热水箱和太阳能集热器的连接通道上安装有太阳能上水开关，所述太阳能上水开关位于集热循环泵之前；从太阳能集热器返回储热水箱的管道上安装有太阳能回水开关和太阳能自动排气阀，所述太阳能回水开关位于太阳能自动排气阀之后。

作为优选，所述室内采暖制冷末端和双源热泵机组内的去空调口的连接管道上安装有室内自动排气阀和室内开关，所述室内开关位于室内自动排气阀前端。

作为优选，所述双源热泵机组内的出水口和储热水箱的连接管道上安装有热泵自动排气阀和热泵排水开关，所述热泵排水开关位于热泵自动排气阀前端。

作为优选，所述储热水箱上靠近顶端的1/4处设置有溢流口。

作为优选，所述储热水箱上靠近底部设置有排污口。

一种太阳能热泵联合采暖制冷方法，包括：

步骤S10、控制器对季节模式进行判断，如果在夏季模式下，则执行步骤S20，如果在冬季模式下，则执行步骤S30；

步骤S20、控制器控制热泵排水开关打开，热水从双源热泵机组的出水口流出，经过热泵排水开关流入储热水箱，同时储热水箱对从自来水口通过管道流经储热水箱的自来水进行加热，自来水被加热之后直接送往淋浴喷头；

步骤S30、太阳能集热器集热并储存到储热水箱中，需要采暖时，室内采暖制冷末端开启，同时温度传感器对储热水箱中的水温进行检测，当储热水箱中的水温高于60度，则执行步骤S40；

步骤S40、采暖循环补水开关开启，储热水箱进行单独供暖，同时温度传感器对储热水箱中的水温进行检测，当储热水箱中的水温低于40度，则执行步骤S50；

步骤S50、水源热泵机组开始工作，从储热水箱中提取热量供采暖，同时温度传感器对储热水箱中的水温进行检测，当储热水箱中的水温低于10度时，则执行步骤S60；

步骤S60、水源热泵机组停止工作，空气源热泵机组开始工作，给房间供暖，同时给储热水箱加热，并且温度传感器对储热水箱中的水温进行检测，当储热水箱中的水温高于30度时，则执行步骤S70；

步骤S70、空气源热泵机组停止工作，如果有供暖需求，水源热泵机组工作，进行供暖；如果没有供暖需求时，空气源热泵机组和水源热泵机组都停止工作，等待太阳能集热器给储热水箱加热，同时温度传感器对储热水箱中的水温进行检测，当储热水箱中的水温高于60度时，则执行步骤S80；

步骤S80、往复执行步骤S30到步骤S70。

本发明的有益效果为，由于该系统由太阳能、水源热泵与空气源热泵三联供能，构成三维立体综合能源利用系统，所以冬季供暖时，可以根据储热水箱中水温数值的变化及时的更换不同的供暖方式，当水温到达不同的数值时，即可启动相应的供暖方式。由于该系统可根据水温变化在这三种供暖方式之间进行切换，不仅满足了供暖需求，而且还节省了能量。由于在采用空气源热泵机组工作时，同时将制冷或者供暖产生的热能储存到储热水箱中，用于生活热水加热，所以该系统满足了采暖、制冷、热水供应三种用能方式，充分并合理的利用了能源，减少了资源浪费。

附图说明

图1是本发明提供的太阳能热泵联合采暖制冷系统的结构示意图。

图中：

1、太阳能集热器；11、储热水箱；12、太阳能回水开关；13、太阳能自动排气阀；14、集热循环泵；15、太阳能上水开关；16、排污口；17、溢流口；2、双源热泵机组；21、空气源热泵机组；22、水源热泵机组；221、出水口；222、进水口；23、热泵循环泵；24、热泵排水开关；25、热泵自动排气阀；26、去空调口；27、空调回口；3、室内采暖制冷末端；31、第一风机盘管；32、第一风机排管开关；33、第二风机排管；34、第二风机排管开关；35、采暖空调循环泵；36、室内自动排气阀；37、室内开关；4、自来水口；41、自来水总开关；42、采暖循环补水开关；43、淋浴补水开关；44、水箱补水开关；45、热泵补水开关；5、淋浴喷头。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明提供的太阳能热泵联合采暖制冷系统的结构示意图。于本实施例中，如图1所示，该系统主要由太阳能集热站、双源热泵机组2和室内采暖制冷末端3三大部分组成，其中双源热泵机组2前端和太阳能集热站相连接，后端和室内采暖制冷末端3相连接。太阳能集热站可利用太阳能给水加热，给室内采暖制冷末端3供暖。双源热泵机组2包括空气源热泵机组21和水源热泵机组22，在夏季模式下，双源热泵机组2提供室内的制冷需要，同时将制冷产生的热能储存到储热水箱11中，用于生活热水加热。在冬季模式下，太阳能集热器1作为另一个加热源，结合双源热泵机组2，交替给室内供暖。系统中并设有和自来水相连的自来水口4，用于给太阳能集热站、双源热泵机组2和室内采暖制冷末端3补水。

具体的，所述太阳能集热站包括太阳能集热器1和储热水箱11，所述储热水箱11通过管道依次和太阳能上水开关15、集热循环泵14及其太阳能集热器1相连，并有一条从太阳能集热器1返回储热水箱11的管道，从太阳能集热器1返回储热水箱11的管道上安装有太阳能回水开关12和太阳能自动排气阀13，所述太阳能回水开关12位于太阳能自动排气阀13之后。由于太阳能集热器1和储热水箱11之间通过管道相连通，并在管道上设有太阳能上水开关15和太阳能回水开关12，所以储热水箱11中的水即可经过太阳能上水开关15和集热循环泵14流向太阳能集热器1，被加热后再经过太阳能自动排气阀13和太阳能回水开关12流回储热水箱11。另外，在储热水箱11上靠近顶端的1/4处设置有溢流口17，当储热水箱11中水的高度超过该溢流口17时，储热水箱11中的水即可从溢流口17处流出，防止储热水箱11中的水过满。并且在储热水箱11上靠近底部设置有排污口16，用于定期的把储热水箱11内的脏水排出。

双源热泵机组2主要包括空气源热泵机组21和水源热泵机组22，双源热泵机组2内设置有进水口222、出水口221、去空调口26及其空调回口27。其中进水口222通过管道依次和热泵循环泵23、储热水箱11相连。出水口221通过管道依次与热泵排水开关24、储热水箱11相连，并在热泵排水开关24与储热水箱11之间的管道上设置有一分支管，该分支管上安装有热泵自动排气阀25。去空调口26和空调回口27与室内采暖制冷末端3相连。

室内采暖制冷末端3包括第一风机盘管31和第二风机盘管33，第一风机盘管31前端和后端分别连接一个第一风机排管开关32，形成一条支路，第二风机盘管33前端和后端分别连接一个第二风机排管开关34，形成另一条支路，两支路采用并列连接的方式相连，形成一条并联线路。并联线路的前端通过管道依次和室内开关37、双源热泵机组2中的去空调口26相连。并联线路的后端通过管道依次和采暖空调循环泵35、双源热泵机组2中的空调回口27相连。双源热泵机组2中的热水或空气从去空调口26流向室内采暖制冷末端3，在室内循环后经过空调回口27流回双源热泵机组2。所述室内采暖制冷末端3和双源热泵机组2内的去空调口26的连接管道上安装有室内自动排气阀36和室内开关37，所述室内开关37位于室内自动排气阀36前端。

太阳能热泵联合采暖制冷系统还包括和自来水相连的自来水口4，该自来水口4通过管道和自来水总开关41相连接，自来水总开关41接有四条支路。一条支路通过管道依次连接采暖循环补水开关42和室内采暖制冷末端3；另一条支路通过管道依次连接水箱补水开关44和储热水箱11；第三条支路通过管道依次连接热泵补水开关45和双源热泵机组2；第四条支路通过管道接通淋浴补水开关43后进入储热水箱11，之后管道从储热水箱11出来，并和淋浴喷头5相连。自来水从自来水口4流入储热水箱11后进行加热，然后再沿着管道流入淋浴喷头5，供用户淋浴。

下面介绍采用上述太阳能热泵联合采暖制冷系统进行联合采暖制冷的方，该种太阳能热泵联合采暖制冷方法包括：

步骤S10、控制器对季节模式进行判断，如果在夏季模式下，则执行步骤S20，如果在冬季模式下，则执行步骤S30；

步骤S20、双源热泵机组2提供室内的制冷需要，同时将制冷产生的热能储存到储热水箱11中，作为生活热水加热源之一，用于给生活热水加热。具体的过程为，控制器控制热泵排水开关24打开，热水从双源热泵机组2的出水口221流出，经过热泵排水开关24流入储热水箱11，同时储热水箱11对从自来水口4通过管道流经储热水箱11的自来水进行加热，自来水被加热之后直接送往淋浴喷头5，供用户淋浴。

步骤S30、太阳能集热器1和双源热泵机组2均可作为加热源。太阳能集热器1集热并储存到储热水箱11中，需要采暖时，室内采暖制冷末端3开启，同时温度传感器对储热水箱11中的水温进行检测，当储热水箱11中的水温高于60度，则执行步骤S40。

步骤S40、采暖循环补水开关42开启，储热水箱11进行单独供暖，同时温度传感器对储热水箱11中的水温进行检测，当储热水箱11中的水温低于40度，则执行步骤S50。

步骤S50、水源热泵机组22开始工作，从储热水箱11中提取热量供采暖，同时温度传感器对储热水箱11中的水温进行检测，当储热水箱11中的水温低于10度时，则执行步骤S60。

步骤S60、水源热泵机组22停止工作，空气源热泵机组21开始工作，给房间供暖，同时给储热水箱11加热，并且温度传感器对储热水箱11中的水温进行检测，当储热水箱11中的水温高于30度时，则执行步骤S70。

步骤S70、空气源热泵机组21停止工作，如果有供暖需求，水源热泵机组22工作，进行供暖；如果没有供暖需求时，空气源热泵机组21和水源热泵机组22都停止工作，等待太阳能集热器1给储热水箱11加热，同时温度传感器对储热水箱11中的水温进行检测，当储热水箱11中的水温高于60度时，则执行步骤S80；

步骤S80、往复执行步骤S30到步骤S70，继续按照上述方式供暖。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：包括太阳能集热站、双源热泵机组（2）和室内采暖制冷末端（3）；

所述太阳能集热站包括太阳能集热器（1）和储热水箱（11），所述储热水箱（11）通过管道依次和集热循环泵（14）、太阳能集热器（1）相连，管道并从太阳能集热器（1）返回储热水箱（11），储热水箱（11）中的水能够经过集热循环泵（14）流向太阳能集热器（1）被加热后再流回储热水箱（11）；

所述双源热泵机组（2）包括空气源热泵机组（21）和水源热泵机组（22），双源热泵机组（2）内设置有进水口（222）、出水口（221）、去空调口(26)及其空调回口(27)，其中进水口（222）通过管道依次和热泵循环泵（23）、储热水箱（11）相连，出水口（221）通过管道与储热水箱（11）相连，去空调口（26）和空调回口（27）与室内采暖制冷末端（3）相连。

2.根据权利要求1所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述室内采暖制冷末端（3）包括第一风机盘管（31）和第二风机盘管(33)，第一风机盘管（31）前端和后端分别连接一个第一风机排管开关（32），形成一条支路，第二风机盘管（33）前端和后端分别连接一个第二风机排管开关（34），形成另一条支路，两支路并列连接后，前端通过管道依次和室内开关（37）、双源热泵机组（2）中的去空调口(26)相连，后端通过管道依次和采暖空调循环泵（35）、双源热泵机组（2）中的空调回口（27）相连，双源热泵机组（2）中的热水或空气能够从去空调口(26)流向室内采暖制冷末端（3），在室内循环后经过空调回口（27）流回双源热泵机组（2）。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：还包括与自来水相连的自来水口（4），所述自来水口（4）通过管道和自来水总开关（41）相连接，自来水总开关（41）的流出口接有三条支路，一条支路通过管道依次连接采暖循环补水开关（42）和室内采暖制冷末端（3），另一条支路通过管道依次连接水箱补水开关（44）和储热水箱（11），第三条支路通过管道依次连接热泵补水开关（45）和双源热泵机组（2）。

4.根据权利要求3所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述自来水总开关（41）的流出口还接有第四条支路，该支路通过管道接通淋浴补水开关（43）后进入储热水箱（11），之后管道从储热水箱（11）出来，并和淋浴喷头（5）相连。

5.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述储热水箱（11）和太阳能集热器（1）的连接通道上安装有太阳能上水开关（15），所述太阳能上水开关（15）位于集热循环泵（14）之前；从太阳能集热器（1）返回储热水箱（11）的管道上安装有太阳能回水开关（12）和太阳能自动排气阀（13），所述太阳能回水开关（12）位于太阳能自动排气阀（13）之后。

6.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述室内采暖制冷末端（3）和双源热泵机组（2）内的去空调口（26）的连接管道上安装有室内自动排气阀（36）和室内开关（37），所述室内开关（37）位于室内自动排气阀（36）前端。

7.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述双源热泵机组（2）内的出水口（221）和储热水箱（11）的连接管道上安装有热泵自动排气阀（25）和热泵排水开关（24），所述热泵排水开关（24）位于热泵自动排气阀（25）前端。

8.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述储热水箱（11）上靠近顶端的1/4处设置有溢流口（17）。

9.根据权利要求1或2所述的太阳能热泵联合采暖制冷系统，其特征在于：所述储热水箱（11）上靠近底部设置有排污口（16）。

10.一种太阳能热泵联合采暖制冷方法，其特征在于，包括：

步骤S10、控制器对季节模式进行判断，如果在夏季模式下，则执行步骤S20，如果在冬季模式下，则执行步骤S30；

步骤S20、控制器控制热泵排水开关（24）打开，热水从双源热泵机组（2）的出水口（221）流出，经过热泵排水开关（24）流入储热水箱（11），同时储热水箱（11）对从自来水口（4）通过管道流经储热水箱（11）的自来水进行加热，自来水被加热之后直接送往淋浴喷头（5）；

步骤S30、太阳能集热器（1）集热并储存到储热水箱（11）中，需要采暖时，室内采暖制冷末端（3）开启，同时温度传感器对储热水箱（11）中的水温进行检测，当储热水箱（11）中的水温高于60度，则执行步骤S40；

步骤S40、采暖循环补水开关（42）开启，储热水箱（11）进行单独供暖，同时温度传感器对储热水箱（11）中的水温进行检测，当储热水箱（11）中的水温低于40度，则执行步骤S50；

步骤S50、水源热泵机组（22）开始工作，从储热水箱（11）中提取热量供采暖，同时温度传感器对储热水箱（11）中的水温进行检测，当储热水箱（11）中的水温低于10度时，则执行步骤S60；

步骤S60、水源热泵机组（22）停止工作，空气源热泵机组（21）开始工作，给房间供暖，同时给储热水箱（11）加热，并且温度传感器对储热水箱（11）中的水温进行检测，当储热水箱（11）中的水温高于30度时，则执行步骤S70；

步骤S70、空气源热泵机组（21）停止工作，如果有供暖需求，水源热泵机组（22）工作，进行供暖；如果没有供暖需求时，空气源热泵机组（21）和水源热泵机组（22）都停止工作，等待太阳能集热器（1）给储热水箱（11）加热，同时温度传感器对储热水箱（11）中的水温进行检测，当储热水箱（11）中的水温高于60度时，则执行步骤S80；

步骤S80、往复执行步骤S30到步骤S70。

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