CN105258377B - 基于太阳能‑空气源热泵三联供装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于太阳能‑空气源热泵的三联供装置，包括一个压缩机，在冷暖空调中加入套管式换热器、电动三通阀、电磁阀、单向阀、热水箱、水泵、太阳能集热器、水管系统，通过各部件的配合使用，使装置同时具备单独制冷、单独制热、单独制热水、制冷同时制热水、制热同时制热水、利用太阳能热水制热的功能，冬季极端天气时可以采用逆循环方式除霜。太阳能系统在此装置中不仅可以单独用来制热水、与空气源热泵联合运用制热水，还可以作为除霜热源。

Description

基于太阳能-空气源热泵三联供装置

技术领域

本发明涉及一种兼具冷暖空调、生活热水供应功能的装置，涉及到空气源热泵和太阳能综合运用技术，属于热能利用领域。

背景技术

目前市场上的冷暖空调、热泵热水器、太阳能集热器三种装置的运用都是独立的。冷暖空调在夏季制冷的时候产生的冷凝热排放到空气中不仅浪费能源而且污染环境，冬季供暖的时候遇到极端天气运行效率不高；空气源热泵热水器高效节能，可以24小时不间断提供热水，但是功能单一；太阳能集热器可以利用太阳能资源提供生活热水，节能环保，但是夜间无法持续加热生活热水。太阳能辅助空气源热泵三联供装置将冷暖空调、热泵热水器、太阳能集热器三种装置集合于一身，兼有三种技术的优点，不仅可以制冷供暖，还可以不间断提供生活热水。

发明内容

本发明专利针对上述三种现有装置的缺点，发明一种兼具冷暖空调、生活热水供应功能的装置，最大限度的利用电能、太阳能、空气和水中的热能，通过合理的控制系统，使装置可以单独制冷、单独供热、单独制热水、制冷同时制生活热水和供热同时制生活热水。

本发明太阳能辅助空气源热泵三联供装置的技术方案是：

一种基于太阳能-空气源热泵三联供装置，包括一个压缩机，压缩机连接一个第一四通阀，第一四通阀的接口分别连接第一电动三通阀、第二电动三通阀和气液分离器，其中气液分离器与压缩机连接；第一电动三通阀与室外机风冷换热器连接，室外机风冷换热器通过第一单向阀与储液器、干燥过滤器、视液镜、膨胀阀顺序连接，并最终与第二四通阀连接，第二四通阀还与电磁阀和套管式换热器顺序连接，套管式换热器通过第三单向阀与储液器、干燥过滤器、视液镜、膨胀阀顺序连接；第二四通阀还与室内机风冷换热器连接，室内机风冷换热器连接到第二电动三通阀上，第二电动三通阀与套管式换热器连接，并且第二电动三通阀、套管式换热器均与第一电动三通阀连接，套管式换热器分别与太阳能集热器、热水箱的循环水回水口连接，热水箱上还设有生活用水出口、补水口、循环水出口，循环水出口通过循环水泵与太阳能集热器连接。

本发明综合运用压缩机、四通阀、电动三通阀、风冷换热器、单向阀、储液器、干燥过滤器、视液镜、膨胀阀、电磁阀、套管式换热器、气液分离器、太阳能集热器、循环水泵、热水箱、管道系统、控制系统、计量系统，合理调控制冷剂流向及流量。

按上述方案，在常规空调系统中加入水循环系统以及热水箱，用套管式换热器和太阳能集热器加热生活热水。

电动三通阀控制制冷剂流向以及各支路的流量。

单向阀保证制冷剂单向流动，不会出现回流现象。

四通阀、电动三通阀、单向阀、电磁阀联合运用，保证各流程制冷剂按照指定的路线单向流动。

更进一步的方案是：第一电动三通阀、第二电动三通阀分别接到第一四通阀的两个接口上；单独制冷、热以及制热除霜时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀仅与室内机风冷换热器接通；单独制热水以及单独制热水除霜时时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀仅与套管式换热器接通；制冷的同时制热水以及利用太阳能制热时，第一电动三通阀仅与套管式换热器接通，第二电动三通阀仅室内机风冷换热器接通；制热同时制热水以及除霜时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀既与套管式换热器接通也与室内机风冷换热器接通。

更进一步的方案是：单独制冷、热以及单独制热模式除霜时，室内机风冷换热器与室外机风冷换热器串联使用；单独制热水以及单独制热水除霜时，套管式换热器与室外机风冷换热器串联使用；制冷的同时制热水以及利用太阳能制热时，套管式换热器与室内机风冷换热器串联使用；制热同时制热水以及制热同时制热水除霜时，套管式换热器与室内机风冷换热器并联使用，套管式换热器、室内机风冷换热器与室外机风冷换热器串联使用。

更进一步的方案是：热水箱、水泵、太阳能集热器、套管式换热器依次串联，单独制热水、制冷同时制热水以及制热同时制热水时，太阳能集热器与套管式换热器都能加热生活用水；当阳光充足时，仅靠太阳能集热器加热生活用水，不需要启动空气源热泵。

更进一步的方案是：冬季阳光充足时，依靠太阳能集热器生产的热水除霜，此时制冷剂流向为：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机。

更进一步的方案是：第二四通阀的四个接口分别与膨胀阀、室外机风冷换热器、室内机风冷换热器、电磁阀连接，运行时，只有两个接口连通；单独制冷、制冷同时制热水以及制热除霜时，膨胀阀与室内机风冷换热器通过第二四通阀连接；单独制热、单独制热水以及制热的同时制热水时，膨胀阀与室外机风冷换热器通过第二四通阀连接；利用热水除霜时，膨胀阀与电磁阀通过第二四通阀连接。

本发明对电能利用率高，可以充分利用可再生能源，节能环保，结构简单、运行可靠，能不间断提供55℃生活热水、夏季制冷、冬季供暖。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明专利太阳能辅助空气源热泵三联供装置的结构示意图；

图中：1-压缩机；2-第一四通阀 ；3-第一电动三通阀 ；4-室外机风冷换热器；5-第一单向阀 ；6-储液器；7-干燥过滤器；8-视液镜；9-膨胀阀；10-第二四通阀；11-电磁阀；12-第二单向阀；13-室内机风冷换热器；14-第三单向阀；15-套管式换热器；16-第二电动三通阀；17-气液分离器；18-太阳能集热器；19-循环水泵；20-循环水出口；21-热水箱；22-补水口；23-生活用水出口；24-循环水回水口。

具体实施方式

本发明专利太阳能辅助空气源热泵三联供装置的连接如图1所示。

具体结构如下：

一种基于太阳能-空气源热泵三联供装置，包括一个压缩机1，压缩机1连接一个第一四通阀2，第一四通阀2的接口分别连接第一电动三通阀3，第二电动三通阀16和气液分离器17，其中气液分离器17与压缩机1连接。第一电动三通阀3与室外机风冷换热器4连接，室外机风冷换热器4通过第一单向阀5与储液器6、干燥过滤器7、视液镜8、膨胀阀9顺序连接，并最终与第二四通阀10连接，第二四通阀10还与电磁阀11和套管式换热器15顺序连接，套管式换热器15通过第三单向阀14与储液器6、干燥过滤器7、视液镜8、膨胀阀9顺序连接；第二四通阀10还与室内机风冷换热器13连接，室内机风冷换热器13连接到第二电动三通阀16上，第二电动三通阀16与套管式换热器15连接，并且第二电动三通阀16与套管式换热器15均与第一电动三通阀3连接，套管式换热器15分别与太阳能集热器18、热水箱21的循环水回水口24连接，热水箱21上还设有生活用水出口23、补水口22、循环水出口20，循环水出口20通过循环水泵19与太阳能集热器18连接。

下面结合附图，对装置的运行流程做介绍。

单独制冷：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室内机风冷换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

单独制热：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第二电动三通阀→室内机风冷换热器→第二单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室外机风冷换热器→第一电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

单独制热水：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第二电动三通阀→套管式换热器→第三单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室外机风冷换热器→第一电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

水侧：热水箱→循环水泵→太阳能集热器→套管式换热器→热水箱

制冷同时制热水：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→套管式换热器→第三单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室内机风冷换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

水侧：热水箱→循环水泵→太阳能集热器→套管式换热器→热水箱

制热同时制热水：

制冷剂侧（分两路，在第一电动三通阀处分成两路，在储液器处汇合）：

第一路：压缩机→第一四通阀→第二电动三通阀→套管式换热器→第三单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室外机风冷换热器→第一电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

第二路：压缩机→第一四通阀→第二电动三通阀→室内机风冷换热器→第二单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室内机风冷换热器→第一电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

水侧：热水箱→循环水泵→太阳能集热器→套管式换热器→热水箱

冬季天气良好，利用太阳能热水制热

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第二电动三通阀→室内机风冷换热器→第二单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第一电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机

水侧：热水箱→循环水泵→太阳能集热器→套管式换热器→热水箱

单独制热水时除霜：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机

单独制热时除霜：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→室内机风冷换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机（电磁阀关闭）

当阳光充足时，也可以使用以下方式除霜：

制冷剂侧：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机

制热同时制热水除霜：

压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机

夏季制冷的同时制生活热水时，当热水温度达到设定值时水循环停止，自动转换为单独制冷模式。

冬季制热的同时制生活热水时，当热水温度达到设定值时水循环停止，自动转换为单独制热模式。

当热水箱水位低于设定值时，系统自动补水并启动水循环，进行加热，使热水温度达到设定值。

阳光充足、室内空调未开启而需要热水时可直接启动水泵，通过太阳能集热器直接加热生活热水。

Claims (4)

1.一种基于太阳能-空气源热泵三联供装置，其特征在于：包括一个压缩机，压缩机连接一个第一四通阀，第一四通阀的接口分别连接第一电动三通阀、第二电动三通阀和气液分离器，其中气液分离器与压缩机连接；第一电动三通阀与室外机风冷换热器连接，室外机风冷换热器通过第一单向阀与储液器、干燥过滤器、视液镜、膨胀阀顺序连接，并最终与第二四通阀连接，第二四通阀还与电磁阀和套管式换热器顺序连接，套管式换热器通过第三单向阀与储液器、干燥过滤器、视液镜、膨胀阀顺序连接；第二四通阀还与室内机风冷换热器连接，室内机风冷换热器连接到第二电动三通阀上，第二电动三通阀与套管式换热器连接，并且第二电动三通阀、套管式换热器均与第一电动三通阀连接，套管式换热器分别与太阳能集热器、热水箱的循环水回水口连接，热水箱上还设有生活用水出口、补水口、循环水出口，循环水出口通过循环水泵与太阳能集热器连接；

第一电动三通阀、第二电动三通阀分别接到第一四通阀的两个接口上；单独制冷、热以及制热除霜时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀仅与室内机风冷换热器接通；单独制热水以及单独制热水除霜时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀仅与套管式换热器接通；制冷的同时制热水以及利用太阳能制热时，第一电动三通阀仅与套管式换热器接通，第二电动三通阀仅室内机风冷换热器接通；制热同时制热水以及除霜时，第一电动三通阀仅与室外机风冷换热器接通，第二电动三通阀既与套管式换热器接通也与室内机风冷换热器接通；

单独制冷、热以及单独制热模式除霜时，室内机风冷换热器与室外机风冷换热器串联使用；单独制热水以及单独制热水除霜时，套管式换热器与室外机风冷换热器串联使用；制冷的同时制热水以及利用太阳能制热时，套管式换热器与室内机风冷换热器串联使用；制热同时制热水以及制热同时制热水除霜时，套管式换热器与室内机风冷换热器并联使用，套管式换热器、室内机风冷换热器与室外机风冷换热器串联使用。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能-空气源热泵三联供装置，其特征是：热水箱、水泵、太阳能集热器、套管式换热器依次串联，单独制热水、制冷同时制热水以及制热同时制热水时，太阳能集热器与套管式换热器都能加热生活用水；当阳光充足时，仅靠太阳能集热器加热生活用水，不需要启动空气源热泵。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能-空气源热泵三联供装置，其特征是：冬季阳光充足时，依靠太阳能集热器生产的热水除霜，此时制冷剂流向为：压缩机→第一四通阀→第一电动三通阀→室外机风冷换热器→第一单向阀→储液器→干燥过滤器→视液镜→膨胀阀→第二四通阀→电磁阀→套管式换热器→第二电动三通阀→第一四通阀→气液分离器→压缩机。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能-空气源热泵三联供装置，其特征是：第二四通阀的四个接口分别与膨胀阀、室外机风冷换热器、室内机风冷换热器、电磁阀连接，运行时，只有两个接口连通；单独制冷、制冷同时制热水以及制热除霜时，膨胀阀与室内机风冷换热器通过第二四通阀连接；单独制热、单独制热水以及制热的同时制热水时，膨胀阀与室外机风冷换热器通过第二四通阀连接；利用热水除霜时，膨胀阀与电磁阀通过第二四通阀连接。