CN105402966A - 一种太阳能空气源热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制热制冷技术领域，提供了一种太阳能空气源热泵，包括：太阳能集热器、空气源热泵、第三液/液换热器以及用户侧装置；所述太阳能集热器连接所述空气源热泵以及所述用户侧装置；所述空气源热泵，包括：多个风冷换热器和热泵机组；所述多个风冷换热器通过第一液泵连接所述热泵机组，所述热泵机组连接所述用户侧装置；所述用户侧装置通过所述第三液/液换热器连接所述多个风冷换热器。通过采用多个风冷换热器，利用不需除霜的风冷换热器吸收空气热能，通过热泵机组制取热水，通入待除霜的风冷换热器中进行除霜，保证了除霜的可靠性，并改善了除霜的效果，同时，在除霜的时候保证了供热的持续性。

Description

一种太阳能空气源热泵
技术领域
本发明涉及制热制冷技术领域，具体涉及一种太阳能空气源热泵。
背景技术
随着能源的紧张和环境保护意识的增强，可再生能源的开发和利用备受关注，而太阳能是一种安全、清洁的可再生能源，广泛地应用于制取热水。但是太阳能的使用受天气变化的影响较大，具有不稳定性，传统的太阳能制热装置在夜间无法利用太阳辐射，或在太阳辐射较弱的情况下，由于太阳能热水装置中的太阳能集热器漏热，太阳能制热装置制取热水的温度无法达到用户的需求。
空气源热泵运用热泵工作原理，利用空气中的低品位热能制取高温热水，具有可常年使用，不受太阳辐射影响的优点。但是传统的空气源热泵的性能受蒸发温度的影响，在环境温度低的情况下能效较低。而且在实际的应用中，存在结霜的问题，特别是在温度偏低且湿度很大的地区，室外风冷换热器的结霜显现尤为严重。现有的除霜方案有制冷剂逆向除霜、蓄热除霜和余热除霜三种，制冷剂逆向除霜和蓄热除霜在除霜的过程中会影响用户侧的供暖效果，余热除霜虽然不会影响用户侧的供暖效果，但会使空气源热泵的一次能源的使用效率下降，达不到节能环保的目的。
现有的一种太阳能空气源热泵，将空气源热泵与太阳辐射有机结合，利用太阳能集热器制取热水，在太阳辐射充足时可直接利用太阳辐射制热，在太阳辐射不足时利用空气源热泵制热，解决太阳辐射不稳定的问题，但是并没有利用较弱的太阳辐射。因此，空气源热泵在温度偏低、湿度较大时存在的结霜问题仍未得到解决。
现有的另一种太阳能空气源热泵，在利用空气源热泵制热弥补太阳辐射不稳定的缺陷的同时利用太阳辐射为空气源热泵除霜，除霜原理是：在环境温度高于0℃时，太阳能集热器直接制取热水，而环境温度低于0℃时，将太阳能集热器与空气源热泵蒸发器连接，为空气源热泵除霜。但这种方法忽略了太阳辐射辐射对太阳能集热器制热量的影响，在不需除霜时没有利用较弱的太阳辐射，因此，当太阳辐射较弱或没有太阳辐射时，太阳能集热器无法为空气源热泵除霜。
现有的另一种太阳能空气源热泵又增加了将太阳能集热器制取的热水作为热泵热源的支路，以便利用较弱的太阳辐射为空气源热泵除霜。但是，该太阳能空气源热泵仍是利用太阳辐射为空气源热泵除霜，而太阳辐射具有不稳定性，无法保证空气源热泵除霜的可靠性和除霜效果。
而且现有的太阳能空气源热泵采用换热器实现太阳辐射直接制热，因而需要与换热器配套的水泵、管道等，导致太阳能空气源热泵较为复杂。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种太阳能空气源热泵，以解决现有太阳能空气源热泵采用传统空气源热泵除霜方法，或利用太阳辐射为空气源热泵除霜，无法在除霜的同时稳定制热、除霜效果较差、无法保证空气源热泵除霜的可靠性以及没有充分利用较弱的太阳辐射的问题。
为此目的，第一方面，本发明提供一种太阳能空气源热泵，包括：
太阳能集热器、空气源热泵、第三液/液换热器以及用户侧装置；
所述太阳能集热器连接所述空气源热泵以及所述用户侧装置；
所述空气源热泵，包括：多个风冷换热器和热泵机组；
所述多个风冷换热器连接所述热泵机组，所述热泵机组连接所述用户侧装置；
所述用户侧装置通过所述第三液/液换热器连接所述多个风冷换热器。
其中，所述热泵机组为复合热泵机组，包括：压缩机、三通阀、第一液/液换热器、第二液/液换热器、节流阀以及制冷剂阀门；
所述第二液/液换热器的制冷剂出口、所述压缩机的制冷剂进口和制冷剂出口、所述三通阀的第一端口和第二端口、所述第一液/液换热器的制冷剂进口和制冷剂出口、所述节流阀的制冷剂进口和制冷剂出口、第二液/液换热器的制冷剂进口依次连接；
所述第二液/液换热器的制冷剂出口连接所述三通阀的第三端口；
所述制冷剂阀门与所述节流阀并联。
其中，所述热泵机组为蒸气压缩热泵机组，包括：压缩机、四通阀、第一液/液换热器、第二液/液换热器以及节流阀；
所述第一液/液换热器、所述第二液/液换热器通过所述四通阀与所述压缩机连接；
所述第一液/液换热器通过所述节流阀连接所述第二液/液换热器。
其中，所述太阳能集热器的出液口通过第一液泵连接所述第二液/液换热器的载冷剂入口；所述太阳能集热器的出液口与所述第一液泵之间设置有第一阀门；
所述太阳能集热器的进液口通过第二阀门连接所述第二液/液换热器的载冷剂出口。
其中，所述多个风冷换热器的出液口通过第一液泵连接所述第二液/液换热器的载冷剂入口；每个风冷换热器的出液口与所述第一液泵之间设置有第五阀门；
每个风冷换热器的进液口通过第六阀门连接所述第二液/液换热器的载冷剂出口。
其中，所述太阳能空气源热泵，还包括：第四液/液换热器；
所述太阳能集热器通过所述第四液/液换热器连接所述用户侧装置。
其中，所述太阳能集热器通过所述第四液/液换热器连接所述用户侧装置，包括：
所述太阳能集热器的出液口和进液口与所述第四液/液换热器之间分别设置有第三阀门和第四阀门；
所述第三阀门与所述第四液/液换热器之间设置有第四液泵；
所述用户侧装置的出液口和进液口与所述第四液/液换热器之间分别设置有第十三阀门和第十四阀门；
所述用户侧装置的出液口通过第二液泵连接所述第十三阀门。
其中，所述用户侧装置通过所述第三液/液换热器连接所述多个风冷换热器，包括：
所述用户侧装置的出液口和进液口与所述第三液/液换热器之间分别设置有第十一阀门和第十二阀门；
所述用户侧装置的出液口通过第二液泵连接所述第十一阀门；
每个风冷换热器的出液口和进液口与所述第三液/液换热器之间分别设置有第七阀门和第八阀门；
所述第七阀门与所述第三液/液换热器之间设置有第三液泵。
其中，所述用户侧装置的进液口和出液口与所述第一液/液换热器之间分别设置第九阀门和第十阀门；
所述第十阀门与所述第一液/液换热器之间设置有第三液泵。
其中，所述太阳能集热器的数量为至少一个。
本发明提供的一种太阳能空气源热泵，通过采用多个风冷换热器，利用不需除霜的风冷换热器的吸收空气热能，通过热泵机组制取热水为结霜的风冷换热器除霜，在没有太阳辐射或太阳辐射不足的时候保证了风冷换热器除霜的可靠性，在风冷换热器结霜时保证了热泵供热可靠性，改善了除霜的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行太阳能热管模式的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行空气源热泵模式的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行太阳能空气源热泵模式的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行太阳能热管模式下进行除霜的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行空气源热泵模式下进行除霜的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的太阳能空气源复合热泵运行太阳能空气源热泵模式下进行除霜的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵的结构示意图；
图9为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行太阳能直接制热模式的结构示意图；
图10为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行空气源热泵模式的结构示意图；
图11为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行太阳能空气源热泵模式的结构示意图；
图12为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行空气源热泵和太阳能直接制热联合模式的结构示意图；
图13为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行空调模式的结构示意图；
图14为发明一实施例提供的空气源热泵运行空调和太阳能直接制热联合模式的结构示意图；
图15为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行太阳能直接制热模式下除霜的结构示意图；
图16为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行空气源热泵模式下除霜的结构示意图；
图17为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行太阳能空气源热泵模式下除霜的结构示意图；
图18为本发明一实施例提供的太阳能空气源蒸气压缩热泵运行空气源热泵和太阳能直接制热联合模式下除霜的结构示意图。
附图标记说明
图中，11：太阳能集热器12：第一阀门13：第二阀门14：第三阀门15：第四阀门21：风冷换热器22：第五阀门23：第六阀门24：第七阀门25：第八阀门31：压缩机32：第一液/液换热器33：节流阀34：第二液/液换热器35：四通阀36：三通阀37：制冷剂阀门4：第一液泵5：用户侧装置5’：热水用户装置61：第九阀门62：第十阀门63：第二液泵71：第三液/液换热器72：第三液泵73：第十一阀门74：第十二阀门81：第四液/液换热器82：第四液泵83：第十三阀门84：第十四阀门85：第十五阀门86：第十六阀门87：第五液泵。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要首先说明的是，本公开实施例中的附图中以实线表示运行的器件和管路，以虚线表示关闭的器件和管路。
本公开一实施例提供了一种太阳能空气源热泵，包括：太阳能集热器、空气源热泵、第三液/液换热器以及用户侧装置；
太阳能集热器连接所述空气源热泵以及所述用户侧装置；所述空气源热泵，包括：多个风冷换热器和热泵机组；多个风冷换热器通过第一液泵连接所述热泵机组，所述热泵机组连接用户侧装置；用户侧装置通过第三液/液换热器连接多个风冷换热器。
具体地，本实施例中的多个风冷换热器的连接方式为并联。
需要说明是，本实施例不限定多个风冷换热器的具体连接方式，本领域技术人员可以根据实际情况采用不同的连接方式连接多个风冷换热器。
具体地，本实施例中的多个风冷换热器的数量为至少两个，通过不需要除霜的风冷换热器吸收空气热能，通过热泵机组产生热水，为需要除霜的风冷换热器除霜。
具体地，本实施例中的太阳能集热器的数量为至少一个。
需要说明的是，本实施例不限定太阳能集热器的数量和连接方式，本领域技术人员可根据实际情况设置太阳能集热器的数量和连接方式。
本实施例提供的一种太阳能空气源热泵，通过将多个风冷换热器与热泵机组连接，利用不需除霜的风冷换热器吸收空气热能，通过热泵机组产生热水，为需要除霜的风冷换热器除霜。在没有太阳辐射或太阳辐射不足的时候保证了风冷换热器除霜的可靠性，改善了除霜的效果，同时，风冷换热器在除霜的时候不影响供热，保证了空气源热泵供热的持续性。
本实施例中的热泵机组可采用蒸气压缩热泵机组或复合热泵机组。
如图1所示，本公开一实施例公开了一种太阳能空气源复合热泵，热泵机组采用复合热泵机组，包括：压缩机31、第一液/液换热器32、节流阀33、第二液/液换热器34、三通阀36和制冷剂阀门37；
三通阀36的一个进口与压缩机31的出口连接，三通阀36的另一个进口分别与压缩机31的进口和第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，三通阀36的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接；第一液/液换热器32的制冷剂出口分别与节流阀33的进口和制冷剂阀门37的进口连接；第二液/液换热器34的制冷剂进口分别与节流阀33的出口和制冷剂阀门37的出口连接。
太阳能集热器11的出口与第一阀门12的进口连接，太阳能集热器11的进口与第二阀门13的出口连接。
风冷换热器21的出口分别与第五阀门22和第七阀门24的进口连接，风冷换热器21的进口分别与第六阀门23和第八阀门25的出口连接；第一液泵4的进口分别与每个风冷换热器的第五阀门22的出口和每个太阳能集热器的第一阀门12的出口连接，第一液泵4的出口与第二液/液换热器34的载冷剂入口连接；第二液/液换热器34的载冷剂出口分别与每个风冷换热器的第六阀门23的进口和每个太阳能集热器的第二阀门13的进口连接。
第一液/液换热器32的载冷剂出口和入口分别与第九阀门61的进口和第十阀门62的出口连接，用户侧装置5的进口与第九阀门61的出口连接，第二液泵63的出口与第十阀门62的进口连接，第二液泵63的进口与用户侧装置5的出口连接。
第三液/液换热器71的第一出液口与每个风冷换热器的第八阀门25的进口连接，第三液/液换热器71的第二进液口与第十一阀门73的出口连接；第三液泵72的进口与第七阀门24的出口连接，第三液泵72的出口与第三液/液换热器71的第一进液口连接；第三液/液换热器71的第二出液口与第十二阀门74的进口连接，第十二阀门74的出口和用户侧装置5的入口连接。
需要说明的是，本实施例中采用将风冷换热器与热泵机组中的第二液/液换热器，即热泵蒸发器连接，而不是将风冷换热器直接作为热泵蒸发器使用。采用这种连接方式可利用热泵机组制取的热水为风冷换热器除霜。
具体地，本实施例中的风冷换热器中通入的是水或者溶液。
具体地，风冷换热器中通入的溶液为乙二醇溶液、盐溶液以及本领域中用于通入风冷换热器的其它溶液。
本实施例提供的一种太阳能空气源热泵，将热泵机组采用复合热泵机组，与现有的太阳能空气源热泵相比，节省了用于太阳能直接制热的换热器及与换热器配套的液泵和相关管道，降低了系统的复杂性。同时将风冷换热器与热泵机组中的蒸发器连接。同时，与现有的太阳能空气源热泵相比，解决了太阳辐射充足而太阳能集热器负荷较小时，蒸发器压力过高的问题。
本实施例提供的一种太阳能空气源复合热泵的制热模式，包括以下几种：
(1)太阳能热管模式：该模式在太阳辐射充足，可以制取用户所需温度热水的情况下运行，如图2所示：关闭所有风冷换热器21、第五阀门22、第六阀门23、第七阀门24、第八阀门25；第三液泵72、第十一阀门73以及第十二阀门74；关闭复合热泵机组中的压缩机31、节流阀33，通过三通阀36的调节旁通压缩机31；打开第一液泵4和第二液泵63，打开第一阀门12、第二阀门13、第九阀门61以及第十阀门62。
此种模式下，由太阳能集热器11吸收太阳辐射并加热室内侧工质，通过复合热泵机组中的第一液/液换热器32制取热水，为用户侧装置5供热。
需要说明的是，太阳能集热器所加热的室外侧工质为水或溶液。
在本实施例提供的太阳能空气源热泵运行太阳辐射热管模式时，压缩机31没有开启，没有压缩机电耗，减少了太阳能空气源热泵的功耗。
(2)空气源热泵模式：该模式在没有太阳辐射的情况下运行，如图3所示：关闭第三液泵72，关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12、第二阀门13；关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25，关闭第十一阀门73和第十二阀门74；复合热泵机组运行热泵模式：关闭制冷剂阀门37，启用压缩机31和节流阀33，通过三通阀36的切换连通压缩机31，开启第一液泵4和第二液泵63，开启风冷换热器21、与风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23，开启第九阀门61和第十阀门62。
需要说明的是，该处可以开启部分或所有的风冷换热器，本实施例不限定开启的风冷换热器的数量，本领域技术人员可根据实际情况，决定风冷换热器的开启数量。
此种模式下，风冷换热器吸收空气的热量并通过室外侧工质，将热量传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32制取热水，为用户侧装置5供热。
(3)太阳能空气源热泵模式：该模式在太阳辐射热管模式不足以制取用户所需热水的情况下运行，如图4所示：关闭与每个风冷换热器配套的第七阀门24和第八阀门25；关闭第三液泵72，关闭第十一阀门73和第十二阀门74；复合热泵机组运行热泵模式：关闭制冷剂阀门37，启用压缩机31和节流阀33，通过三通阀36的切换连通压缩机31；开启所有风冷换热器21、第五阀门22和第六阀门23，开启第一液泵4和第二液泵63，开启第一阀门12、第二阀门13、第九阀门61和第十阀门62。
此种模式下，太阳能集热器吸收太阳辐射的同时，所有风冷换热器吸收空气热能，并共同将热量传递给第二液/液换热器34，再通过复合热泵机组循环在第一液/液换热器32中制取热水，为用户侧装置5供热。
本实施例提供的一种太阳能空气源复合热泵的除霜模式，包括以下几种：
(1)在太阳能热管模式下的除霜模式：在部分风冷换热器结霜，且太阳辐射充足的情况下运行，如图5所示：打开所有待除霜的风冷换热器21并关闭及与之对应的风机，打开所有与待除霜的风冷换热器21连接的第七阀门24、第八阀门25，关闭所有与待除霜的风冷换热器21连接的第五阀门22、第六阀门23；关闭所有不需除霜的风冷换热器21及与之对应的风机，关闭所有与不需除霜的风冷换热器21连接的第五阀门22、第六阀门23、第七阀门24以及第八阀门25；打开第三液/液换热器71、第三液泵72、第十一阀门73以及第十二阀门74，关闭复合热泵机组中的压缩机31、节流阀33，通过三通阀36的调节旁通压缩机31；打开第一液泵4和第二液泵63，打开第一阀门12、第二阀门13、第九阀门61以及第十阀门62。
此种模式下，由太阳能集热器吸收太阳辐射并加热室外侧工质，通过复合热泵机组制取热水，将制取的热水一部分给用户侧装置5，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
(2)在空气源热泵模式下的除霜模式：在部分风冷换热器结霜且没有太阳辐射的情况下运行，如图6所示：关闭所有与太阳能集热器11连接的第一阀门12和第二阀门13；关闭所有与待除霜的风冷换热器对应的风机，关闭所有与待除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23，打开所有与待除霜风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25；打开所有与不需除霜的风冷换热器21对应的风机，关闭所有与不需除霜风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，打开所有与不需除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23；复合热泵机组运行热泵模式：关闭制冷剂阀门37，启用压缩机31和节流阀33，通过三通阀36的切换连通压缩机31；开启第一液泵4、第二液泵63和第三液泵72；打开第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73和第十二阀门74。
此种模式下，不需除霜的风冷换热器吸收空气热能并传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32得到热水，一部分热水为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
(3)太阳能空气源热泵模式下的除霜模式：在部分风冷换热器结霜且太阳辐射不充足的情况下运行，如图7所示：打开第一阀门12和第二阀门13；关闭所有与待除霜的风冷换热器对应的风机，关闭所有与待除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23，打开所有与待除霜风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25；打开所有与不需除霜的风冷换热器21对应的风机，关闭所有与不需除霜风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，打开所有与不需除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23；复合热泵机组运行热泵模式：关闭制冷剂阀门37，启用压缩机31和节流阀33，通过三通阀36的切换连通压缩机31；开启第一液泵4、第二液泵63、第三液泵72和第三液/液换热器71；打开第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73和第十二阀门74。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳辐射的同时，所有不需除霜的风冷换热器吸收空气热能，并同时将热量传递给第二液/液换热器34，再通过复合热泵机组循环在第一液/液换热器32制取热水，一部分热水为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
如图8所示，本发明公开的另一实施例提供了一种太阳能空气源蒸气压缩热泵，将热泵机组采用蒸气压缩热泵机组，包括：压缩机31、第一液/液换热器32、节流阀33、第二液/液换热器34以及四通阀35；
第一液/液换热器32、第二液/液换热器34通过四通阀35与压缩机31连接；
第一液/液换热器32通过节流阀33连接第二液/液换热器34。
需要说明的是，热泵机中的工质为制冷剂，通过四通阀的切换改变热泵机组中制冷剂的流向。
具体地，通过四通阀35的切换，使压缩机的制冷剂出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，使压缩机的制冷剂进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接；第一液/液换热器32的制冷剂出口通过节流阀33连接第二液/液换热器34制冷剂进口。此时，蒸气压缩热泵机组运行空气源热泵模式，进行制热。
具体地，通过四通阀35的切换，使压缩机的制冷剂出口与第二液/液换热器34的制冷剂进口连接，使压缩机的制冷剂进口与第一液/液换热器32的制冷剂出口连接；第一液/液换热器32的制冷剂进口通过节流阀33连接第二液/液换热器34制冷剂出口。此时，蒸气压缩热泵运行空气源空调模式，进行制冷。
具体地，如图8所示，太阳能集热器11的出口分别与第一阀门12和第三阀门14的进口连接，太阳能集热器11的进口分别与第二阀门13和第四阀门15的出口连接。
所有与太阳能集热器连接的第三阀门14的出口与第四液泵82的进口连接，第四液泵82的出口与第四液/液换热器81的第一进液口连接，所有与太阳能集热器连接的第四阀门15的进口与第四液/液换热器81的第一出液口连接，第十三阀门83的进口与第二液泵63的出口连接，第十三阀门83的出口与第四液/液换热器81的第二进液口连接，第十四阀门84的进口与第四液/液换热器81的第二出液口连接，第十四阀门84的出口与用户侧装置5的进口连接。
风冷换热器21的出口分别与第五阀门22和第七阀门24的进口连接，风冷换热器21的进口分别与第六阀门23和第八阀门25的出口连接；第一液泵4的进口分别与第五阀门22的出口和每个太阳能集热器的第一阀门12的出口连接，第一液泵4的出口与第二液/液换热器34的载冷剂入口连接；第二液/液换热器34的载冷剂出口分别与风冷换热器21的第六阀门23的进口和每个太阳辐射集热器的第二阀门13的进口连接。
第一液/液换热器32的载冷剂出口和进口分别与第九阀门61的进口和第十阀门62的出口连接，用户侧装置5的进口与第九阀门61的出口连接，第二液泵63的出口与第十阀门62的进口连接，第二液泵63的进口与用户侧装置5的出口连接。
第三液/液换热器71的第一出液口与每个风冷换热器的第八阀门25的进口连接，第三液/液换热器71的第二进液口与第十一阀门73的出口连接；第三液泵72的进口与第七阀门24的出口连接，第三液泵72的出口与第三液/液换热器71的第一进液口连接；第三液/液换热器71的第二出液口与第十二阀门74的进口连接，第十二阀门74的出口和用户侧装置5的入口连接。压缩机31的进出口分别与四通阀35的端口d、b连接，第一液/液换热器32的两端分别与节流阀33的一端和四通阀35的端口c连接，第二液/液换热器34的两端分别与节流阀33的另一端和四通阀35的端口a连接。
本实施例提供的一种太阳辐射空气源蒸气压缩热泵的制热模式和制冷模式，包括如下几种：
需要说明的是，在制热模式下，四通阀35内部的连接方式为端口a和端口d连接，端口b和端口c连接；此时，第二液/液换热器34与四通阀35的端口a连接的端口为制冷剂出口，第二液/液换热器34与节流阀33连接的端口为制冷剂进口；第一液/液换热器32与四通阀35的端口c连接的端口为制冷进口，第一液/液换热器32与节流阀33的一端连接的端口为制冷剂出口。
需要说明的是，在制冷模式下，四通阀35内部的连接方式为端口a和端口b连接，端口d和端口c连接；此时，第二液/液换热器34与四通阀35的端口a连接的端口为制冷剂进口，第二液/液换热器34与节流阀33连接的端口为制冷剂出口；第一液/液换热器32与四通阀35的端口c连接的端口为制冷出口，第一液/液换热器32与节流阀33的一端连接的端口为制冷剂进口。
(1)太阳能直接制热模式：该模式在太阳辐射充足，可以直接制取用户所需温度热水，且制热量大于等于所需制热量的情况下运行，如图9所示：关闭所有风冷换热器21、第五阀门22、第六阀门23、第七阀门24和第八阀门25；关闭第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73和第十二阀门74；关闭蒸气压缩热泵机组；关闭第一液泵4和第三液泵72；运行太阳能集热器11、第四液泵82和第二液泵63，打开第三阀门14、第四阀门15、第十三阀门83和第十四阀门84。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳辐射并加热室外侧工质，通过第四液/液换热器81将热量传递给室内侧工质，制取热水，为用户侧装置5供热。
(2)空气源热泵模式：该模式在没有太阳辐射的情况下运行，如图10所示：关闭第三液泵72和第四液泵82，关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14和第四阀门15，关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，关闭第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84；运行蒸气压缩热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，蒸气压缩热泵机组运行制热工况；运行第一液泵4和第二液泵63，开启风冷换热器21、与风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23，开启第九阀门61和第十阀门62。
需要说明的是，该处可以开启部分或所有的风冷换热器，本实施例不限定开启的风冷换热器的数量，本领域技术人员可根据实际情况，决定风冷换热器的开启数量。
此种模式下，风冷换热器21吸收环境空气的热量并加热室外侧工质，将热量传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32制取热水，为用户侧装置5供热。
(3)太阳能空气源热泵模式：该模式在太阳能直接制热模式不足以制取用户所需热水的情况下运行，如图11所示：关闭所有与太阳能集热器连接的第三阀门14和第四阀门15；关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25；关闭第三液泵72和第四液泵82，关闭第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84；运行蒸气压缩热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，机组运行制热工况；运行第一液泵4和第二液泵63，开启所有与太阳能集热器连接的第一阀门12和第二阀门13，开启所有风冷换热器21、与所有风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23；开启第九阀门61和第十阀门62。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳辐射的同时，所有风冷换热器吸收空气热能，并共同将热量传递给第二液/液换热器34，再经过蒸气压缩热泵机组循环在第一液/液换热器32中制取热水，为用户侧装置5供热。
(4)空气源热泵和太阳能直接制热联合模式：该模式在太阳辐射较弱，太阳能集热器可以制取用户所需温度的热水，但是制热量小于所需制热量的情况下运行，如图12所示：关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12和第二阀门13；关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25；关闭第三液泵72，关闭第十一阀门73和第十二阀门74；运行热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，机组运行制热工况；运行第一液泵4、第四液泵82和第二液泵63；开启所有与太阳能集热器连接的第一阀门12和第二阀门13；开启所有风冷换热器21、所有与风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23；开启第九阀门61、第十阀门62、第十三阀门83和第十四阀门84。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳能并通过第四液/液换热器81直接制取热水，为用户侧装置5供热，同时风冷换热器21吸收空气热能并传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32制取热水，为用户侧装置5供热。
(5)空气源空调模式：该模式在需要制冷的情况下运行，如图13所示：关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14和第四阀门15；关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25；关闭第三液泵72和第四液泵82，关闭第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84；运行第一液泵4和第二液泵63；通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第二液/液换热器34制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第一液/液换热器32制冷剂出口连接，蒸气压缩热泵机组运行制冷工况；开启风冷换热器21、与风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23；开启第九阀门61和第十阀门62。
需要说明的是，该处可以开启部分或所有的风冷换热器，本实施例不限定开启的风冷换热器的数量，本领域技术人员可根据实际情况，决定风冷换热器的开启数量。
此种模式下，第一液/液换热器32吸收用户的热量，并通过热泵循环将热量转移到第二液/液换热器34，再通过风冷换热器21将热量散发到室外环境，为用户侧装置5供冷。
(6)空气源热泵运行空调和太阳能直接制热联合模式：该模式在同时存在冷热需求，太阳能充足，且太阳能集热器可以制取所需温度热水的情况下运行，如图14所示：关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12、第二阀门13，打开所有与太阳能集热器连接的第三阀门14、第四阀门15；关闭所有与风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25；关闭第三液泵72，关闭第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84；运行第一液泵4和第二液泵63、第四液泵82和第五液泵87；通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第二液/液换热器34制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第一液/液换热器32制冷剂出口连接，蒸气压缩热泵机组运行制冷工况；开启风冷换热器21、与风冷换热器21连接的第五阀门22和第六阀门23；开启第九阀门61和第十阀门62；开启第十五阀门85和第十六阀门86。
需要说明的是，该处可以开启部分或所有的风冷换热器，本实施例不限定开启的风冷换热器的数量，本领域技术人员可根据实际情况，决定风冷换热器的开启数量。
此种模式下，一方面，第一液/液换热器32吸收用户的热量，并通过热泵循环将热量转移到第二液/液换热器34，再通过风冷换热器21将热量散发到室外环境，为用户侧装置5供冷；另一方面，启用太阳能集热器11，通过第四液/液换热器81将热量传递给室内侧工质，制取热水，利用太阳能集热器直接为热水用户装置5’制热。
需要说明的是，此模式中用户侧装置5为空调用户，需要用冷水，冷水温度一般为7℃左右，热用户装置5’是需要用热水的用户。此种模式可同时满足用户对制热和制冷的需求。
本实施例提供的一种太阳能空气源蒸发压缩热泵的除霜模式，包括以下几种：
(1)在太阳能直接制热的模式下进行的除霜模式：在部分风冷换热器结霜且太阳辐射充足的情况下运行，如图15所示：打开所有与太阳能集热器11连接的第三阀门14、第四阀门15，关闭所有与太阳能集热器11连接的第一阀门12、第二阀门13；打开所有待除霜风冷换热器21并关闭及与之对应的风机，打开所有与待除霜的风冷换热器21连接的第七阀门24、第八阀门25，关闭所有与待除霜的风冷换热器21连接的第五阀门22、第六阀门23；关闭所有与不需除霜的风冷换热器21连接的第五阀门22、第六阀门23、第七阀门24以及第八阀门25；关闭蒸气压缩热泵机组；关闭第一液泵4；运行太阳能集热器11、第二液泵63、第三液泵72、和第四液泵82，打开第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳辐射并加热室外侧工质，通过第四液/液换热器81将热量传递给室内侧工质，制取热水，一部分为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
(2)在空气源热泵模式下的除霜模式：在部分风冷换热器结霜且没有太阳辐射的情况下运行，如图16所示：关闭所有与太阳能集热器11连接的第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14和第四阀门15；关闭所有待除霜的风冷换热器对应的风机，关闭所有与待除霜的风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23，打开所有与待除霜的风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25；打开所有与不需除霜的风冷换热器21对应的风机，关闭所有与不需除霜风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，打开所有与不需除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23；关闭第四液泵82；运行热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，机组运行制热工况；运行第一液泵4、第二液泵63和第三液泵72；打开第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73和第十二阀门74。
此种模式下，不需除霜的风冷换热器21吸收空气热能并传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32得到热水，热水一部分为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
(3)太阳能空气源热泵模式下的除霜模式：在部分风冷换热器结霜且太阳辐射不充足的情况下运行，如图17所示：打开所有与太阳能集热器11连接的第一阀门12、第二阀门13，关闭所有与太阳能集热器连接的第三阀门14和第四阀门15；关闭所有与待除霜的风冷换热器对应的风机，关闭所有与待除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23，打开所有与待除霜风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25；打开所有与不需除霜的风冷换热器21对应的风机，关闭所有与不需除霜风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，打开所有与不需除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23；运行蒸气压缩热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，机组运行制热工况；关闭第四液泵82、第十三阀门83和第十四阀门84；开启第三液/液换热器71、第三液泵72、第十一阀门73、第十二阀门74；运行第一液泵4和第二液泵63，开启第九阀门61和第十阀门62。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳辐射的同时，所有不需除霜的风冷换热器吸收空气热能，并同时将热量传递给第二液/液换热器34，再通过蒸气压缩热泵机组在第一液/液换热器32制取热水，一部分热水为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
(4)空气源热泵和太阳能直接制热联合模式下的除霜模式：该模式在太阳辐射不足，太阳能集热器可以制取用户所需温度的热水，但是制热量小于所需制热量的情况下运行，如图18所示：关闭所有与太阳能集热器连接的第一阀门12和第二阀门13，打开所有与太阳能集热器连接的第三阀门14和第四阀门15；关闭所有与待除霜的风冷换热器对应的风机，关闭所有与待除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23，打开所有与待除霜风冷换热器连接的第七阀门24、第八阀门25；打开所有与不需除霜的风冷换热器21对应的风机，关闭所有与不需除霜风冷换热器连接的第七阀门24和第八阀门25，打开所有与不需除霜风冷换热器连接的第五阀门22和第六阀门23；运行热泵机组：通过四通阀35的切换使压缩机31的出口与第一液/液换热器32的制冷剂进口连接，压缩机31的进口与第二液/液换热器34的制冷剂出口连接，机组运行制热工况；运行第一液泵4、第二液泵63、第三液泵72、第四液泵82和和第三液/液换热器71；开启第九阀门61、第十阀门62、第十一阀门73、第十二阀门74、第十三阀门83和第十四阀门84。
此种模式下，太阳能集热器11吸收太阳能并通过第四液/液换热器81制取热水，同时所有不需除霜的风冷换热器21吸收空气热能并传递给第二液/液换热器34，通过热泵循环在第一液/液换热器32制取热水，第四液/液换热器81和第一液/液换热器32制取热水一部分为用户侧装置5供热，另一部分通过第三液/液换热器71将热量传递给待除霜的风冷换热器用于除霜。
本实施例提供的一种太阳能空气源热泵在太阳辐射充足的时候，利用太阳能为结霜的风冷换热器除霜；在太阳能不充足的时候利用太阳能集热器和空气源热泵共同产生的热量为结霜的风冷换热器除霜；在没有太阳辐射的情况下，可利用不需除霜的风冷换热器吸收空气热能，通过热泵机组制取热水，为结霜的风冷换热器除霜，保证了除霜的可靠性，改善了除霜的效果。同时，在除霜的时候不影响供热，保证了供热的持续性。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能空气源热泵，其特征在于，包括：太阳能集热器、空气源热泵、第三液/液换热器以及用户侧装置；
所述太阳能集热器连接所述空气源热泵以及所述用户侧装置；
所述空气源热泵，包括：多个风冷换热器和热泵机组；
所述多个风冷换热器连接所述热泵机组，所述热泵机组连接所述用户侧装置；
所述用户侧装置通过所述第三液/液换热器连接所述多个风冷换热器。
2.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述热泵机组为复合热泵机组，包括：压缩机、三通阀、第一液/液换热器、第二液/液换热器、节流阀以及制冷剂阀门；
所述第二液/液换热器的制冷剂出口、所述压缩机的制冷剂进口和制冷剂出口、所述三通阀的第一端口和第二端口、所述第一液/液换热器的制冷剂进口和制冷剂出口、所述节流阀的制冷剂进口和制冷剂出口、第二液/液换热器的制冷剂进口依次连接；
所述第二液/液换热器的制冷剂出口连接所述三通阀的第三端口；
所述制冷剂阀门与所述节流阀并联。
3.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述热泵机组为蒸气压缩热泵机组，包括：压缩机、四通阀、第一液/液换热器、第二液/液换热器以及节流阀；
所述第一液/液换热器、所述第二液/液换热器通过所述四通阀与所述压缩机连接；
所述第一液/液换热器通过所述节流阀连接所述第二液/液换热器。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，
所述太阳能集热器的出液口通过第一液泵连接所述第二液/液换热器的载冷剂入口；所述太阳能集热器的出液口与所述第一液泵之间设置有第一阀门；
所述太阳能集热器的进液口通过第二阀门连接所述第二液/液换热器的载冷剂出口。
5.根据权利要求2或3所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，
所述多个风冷换热器的出液口通过第一液泵连接所述第二液/液换热器的载冷剂入口；每个风冷换热器的出液口与所述第一液泵之间设置有第五阀门；
每个风冷换热器的进液口通过第六阀门连接所述第二液/液换热器的载冷剂出口。
6.根据权利要求3所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述太阳能空气源热泵，还包括：第四液/液换热器；
所述太阳能集热器通过所述第四液/液换热器连接所述用户侧装置。
7.根据权利要求6所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述太阳能集热器通过所述第四液/液换热器连接所述用户侧装置，包括：
所述太阳能集热器的出液口和进液口与所述第四液/液换热器之间分别设置有第三阀门和第四阀门；
所述第三阀门与所述第四液/液换热器之间设置有第四液泵；
所述用户侧装置的出液口和进液口与所述第四液/液换热器之间分别设置有第十三阀门和第十四阀门；
所述用户侧装置的出液口通过第二液泵连接所述第十三阀门。
8.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述用户侧装置通过所述第三液/液换热器连接所述多个风冷换热器，包括：
所述用户侧装置的出液口和进液口与所述第三液/液换热器之间分别设置有第十一阀门和第十二阀门；
所述用户侧装置的出液口通过第二液泵连接所述第十一阀门；
每个风冷换热器的出液口和进液口与所述第三液/液换热器之间分别设置有第七阀门和第八阀门；
所述第七阀门与所述第三液/液换热器之间设置有第三液泵。
9.根据权利要求2或3所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述用户侧装置的进液口和出液口与所述第一液/液换热器之间分别设置第九阀门和第十阀门；
所述第十阀门与所述第一液/液换热器之间设置有第三液泵。
10.根据权利要求1所述的太阳能空气源热泵，其特征在于，所述太阳能集热器的数量为至少一个。
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