CN110131821A - 一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，包括依次连接的压缩机、四通阀、负载换热器I、双向膨胀阀、双向过滤器1、双向储液器1、电磁阀I1、翅片换热器II、单向阀I、电磁阀II，电磁阀II还连接夏季热泵冷却机组，压缩机还连接气液分离器，翅片换热器II还连接冬季太阳能补偿回路，翅片换热器II上方设有风机。实现将水冷和风冷两种冷却方式在一台热泵机组上集成应用，保证系统供暖和制冷时的高效运行。在冬季供暖工况下，采用太阳能热补偿解决了室外温度低导致机组工作效率降低的问题，在夏季制冷工况下，在主机内设置额外换热器与冷却塔连接，解决了夏季室外空气温度升高而导致的机组整体效率降低的问题。

Description

一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，涉及一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵。
背景技术
随着我国能源行业的发展，中央空调在高层建筑、写字楼、宾馆酒店等大型场所的应用也越来越普及，同时随着人们生活水平的提高，对于人居环境的要求也越来越高。因此，空调作为一种生活需求品，也越来越普遍，并呈现增长趋势。
热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的电力变为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。
空气源热泵是以空气作为高温(低温)热源来进行供热(制冷)的装置，以环境空气作为低品位热源。空气源热泵相较于其他热泵类型而言，具有安装灵活、使用方便、初期投资较低、比较适用于分户安装等特点，因此，我国室内空调大多采用的是这种形式，这也使得我国空气源热泵冷热水机市场空前繁荣。
对于空气源热泵而言，虽然因具有多种优点而广泛被大众所接受，但仍存在很多不足亟需解决。空气源热泵是以环境空气作为高温(低温)热源来进行供热(制冷)，因此，空气源热泵的性能受室外气候条件变化的影响较大，随着室外环境的变化，热泵的性能呈现不稳定趋势。夏季，随着室外空气温度的升高，制冷负荷增大，热泵系统冷凝温度升高，热泵温差增加，使得机组整体效率降低；冬季，随着空气温度的降低，供热负荷增大，蒸发温度随之降低，热泵温差增大，从而导致机组整体效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，实现将水冷和风冷两种冷却方式在一台热泵机组上集成应用，保证系统供暖和制冷时的高效运行。在冬季供暖工况下，采用太阳能热补偿解决了室外温度低导致机组工作效率降低的问题，在夏季制冷工况下，在主机内设置额外换热器与冷却塔连接，解决了夏季室外空气温度升高而导致的机组整体效率降低的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，包括依次连接的压缩机、四通阀、负载换热器I、双向膨胀阀、双向过滤器1、双向储液器1、电磁阀I1、翅片换热器II、单向阀I、电磁阀II，电磁阀II还连接夏季热泵冷却机组，压缩机还连接气液分离器，翅片换热器II还连接冬季太阳能补偿回路，翅片换热器II上方设有风机。
本发明的特点还在于，
夏季热泵冷却机组包括依次连接的冷却塔、壳管式冷却换热器，冷却塔与壳管式冷却换热器之间设有水泵III，壳管式冷却换热器与电磁阀II连接。冬季太阳能补偿回路包括依次连接的太阳能集热器、水泵I、翅片换热器I，翅片换热器I与翅片换热器II连接。
太阳能集热器的管路上与翅片换热器I的管路上均设置水箱。
太阳能集热器的管路上设置温度传感器。
本发明的有益效果是：通过在传统空气源热泵内部加设管壳式冷却换热器以及在热泵蒸发器侧加设翅片换热器，实现一台热泵机组在不同运行模式下采用不同冷却方式达到机组性能最优。具体效益为，在夏季，使用管壳式冷却换热器并配以冷却塔，采用水冷的方式增强换热效果，降低环境空气温度变化对系统性能的影响，并提高机组综合效能；在冬季，外设太阳能集热器收集太阳热能，并在热泵机组蒸发器外侧加设翅片换热器，提高热泵蒸发器周围环境温度，改善机组性能，并延长机组化霜间隔时间，使系统达到最佳运行效果。
附图说明
图1是本发明一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵的结构示意图；
图2是本发明一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵系统夏季制冷结构示意图；
图3是本发明一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵冬季供热结构示意图。
图中，1.压缩机，2.四通阀，3.单向阀I，4.太阳能集热器，5.水泵I，6.翅片换热器I，7.水泵II，8.用户末端，9.负载换热器I，10.双向膨胀阀，11.翅片换热器II，12.风机，13.双向过滤器，14.双向储液器，15.电磁阀I，16.单向阀II，17.水泵III，18.管壳式冷却换热器，19.冷却塔，20.气液分离器，21.电磁阀II。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，如图1所示，包括依次连接的压缩机1、四通阀2、负载换热器I9、双向膨胀阀10、双向过滤器13、双向储液器14、电磁阀I15、翅片换热器II11、单向阀I3、电磁阀II21、壳管式冷却换热器18及冷却塔19，壳管式冷却换热器18与双向储液器14之间设有单向阀II16，压缩机1还连接气液分离器20；太阳能集热器4、水泵I5、翅片换热器I6依次连接在翅片换热器II11上组成冬季太阳能补偿回路；依次相连冷却塔19、壳管式冷却换热器18、水泵III17连接组成夏季热泵机组冷却回路。翅片换热器II11上方设有风机12。用户末端8与负载换热器I9之间设有水泵II7。
太阳能集热器4的管路上与翅片换热器I6的管路上均设置水箱，为用户提供生活热水。
在太阳能集热器4的管路上设置温度传感器，根据太阳能集热器4上的管内温度与空气温度的高低启停冬季太阳能补偿水泵I5。
如图2所示，在夏季制冷时，电磁阀II21处于打开状态，电磁阀I15处于关闭状态，制冷剂在压缩机1中压缩后经过四通阀2进入管壳式冷却换热器18降温，然后经过单向阀II16、双向储液器14、双向过滤器13进入双向膨胀阀10进行降压降温，将低温低压的制冷剂液体送入负载换热器9中，制冷剂在负载换热器9中吸收热量后经过四通阀2、气液分离器20后进入压缩机1，从而形成一次夏季水冷式热泵工作过程，系统通过冷却塔增强换热效果，降低环境空气温度变化对系统性能的影响。
如图3所示，在冬季制热时，电磁阀I15处于开启状态，电磁阀II21处于关闭状态，制冷剂在压缩机1中压缩后经过四通阀2进入负载换热器9中，制冷剂在负载换热器9中释放出热量供用户末端8采暖，然后制冷剂进入双向膨胀阀10进行降压，降压后的制冷剂经过双向过滤器13、双向储液器14、电磁阀I15后进入翅片换热器II11中吸收外界热量，然后制冷剂经过单向阀I3，四通阀2、气液分离器20后进入压缩机1，从而形成一次风冷式热泵制热过程；冬季制热过程中，太阳能集热器4内充注储热流体收集太阳热能后经过水泵I5进入翅片换热器I6中，通过风机12形成强制对流提高翅片换热器II11周边空气温度，提高翅片换热器II11的吸热能力及效率。

Claims (5)

1.一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，其特征在于，包括依次连接的压缩机、四通阀、负载换热器I、双向膨胀阀、双向过滤器1、双向储液器1、电磁阀I1、翅片换热器II、单向阀I、电磁阀II，电磁阀II还连接夏季热泵冷却机组，压缩机还连接气液分离器，翅片换热器II还连接冬季太阳能补偿回路，翅片换热器II上方设有风机。
2.根据权利要求1所述的一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，其特征在于，所述夏季热泵冷却机组包括依次连接的冷却塔、壳管式冷却换热器，冷却塔与壳管式冷却换热器之间设有水泵III，壳管式冷却换热器与电磁阀II连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，其特征在于，所述冬季太阳能补偿回路包括依次连接的太阳能集热器、水泵I、翅片换热器I，翅片换热器I与翅片换热器II连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，其特征在于，所述太阳能集热器的管路上与翅片换热器I的管路上均设置水箱。
5.根据权利要求3所述的一种新型带太阳能热补偿的水冷风冷一体式热泵，其特征在于，所述太阳能集热器的管路上设置温度传感器。
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