CN110186102A - 一种基于复合能源的多功能供热系统和方法 - Google Patents

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党璐
周世敏
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Abstract

本发明提供了一种基于复合能源的多功能供热系统和方法，该供热系统包括空气源热泵单元、热水单元、太阳能集热器、室内单元和电锅炉，所述太阳能集热器和空气源热泵单元分别与热水单元连接，所述热水单元和室内单元分别与所述电锅炉连接。本发明通过将太阳能集热器和空气源热泵以及电锅炉综合运用，可以实现不同天气和室外温度条件下，对室内的持续供热，节约能源，降低成本。

Description

一种基于复合能源的多功能供热系统和方法
技术领域
本发明是关于符合能源利用的技术领域的，更具体地，涉及一种基于复合能源的多功能供热系统和方法。
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。太阳能由于受天气影响大、连续性差，在阴雨天和夜间无法正常运行，因而限制了太阳能在供暖或制热水中的应用；空气源热泵在阴雨天或夜间虽能正常连续运行，但是与太阳能相比其能效比较低，运行费用相比较高；单独使用电能，成本又过于昂贵。现有技术中，如何将太阳能和空气源热泵组成一个有机的系统，克服太阳能集热器易受环境条件影响的缺陷，保障系统连续稳定运行，提高系统综合能效比，是现有技术中亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种可以应对不同的天气状况，综合利用多种复合能源的多功能供热系统和方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种基于复合能源的多功能供热系统，包括空气源热泵单元、热水单元、太阳能集热器、室内单元和电锅炉，所述太阳能集热器和空气源热泵单元分别与热水单元连接，所述热水单元和室内单元分别与所述电锅炉连接。
所述空气源热泵单元包括依次首尾相连的压缩机、第一换热器、膨胀阀和第二换热器。
所述热水单元包括储热水箱，第一水泵，第二水泵，第三水泵，第一单向阀，第二单向阀，第三单向阀，第四单向阀，第五单向阀，所述第一水泵一端连接储热水箱，另一端连接所述第一单向阀，所述第一单向阀的另一端连接所述太阳能集热器，所述第二单向阀一端连接太阳能集热器，另一端连接所述储热水箱，所述第三单向阀、所述第四单向阀和所述第五单向阀的一端连接储热水箱，所述第三单向阀的另一端与所述第二换热器的水路出口连接，所述第四单向阀的另一端与所述第二水泵的一端连接，所述第二水泵的另一端与所述第二换热器的水路进口连接，所述第五单向阀的另一端与所述第三水泵的一端连接，所述第三水泵的另一端与所述电锅炉连接。
所述室内单元包括第六单向阀、第四水泵和散热片，所述第六单向阀一端连接所述电锅炉，另一端连接所述第四水泵的一端，所述第四水泵的另一端与散热片连接。
本发明还提供了另一种技术方案，具体内容如下：
一种基于复合能源的多功能供热方法，包括以下四种供热模式：（一）单一电能供热模式，（二）太阳能-电能供热模式，（三）空气源-电能供热模式，（四）全热供热模式；
其中，采用模式（一）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一水泵和第二水泵，开启所述第五单向阀、第三水泵、第六单向阀和第四水泵；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（二）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第三单向阀、第四单向阀和第二水泵，开启所述第一单向阀、第二单向阀、第五单向阀、第一水泵、第三水泵、第六单向阀和第四水泵；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（三）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第一单向阀、第二单向阀、第一水泵，开启所述第二水泵、第三水泵、第四水泵、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（四）的供热方法包括如下步骤：
（1）开启所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵和第四水泵；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热。
本发明与现有技术相比的有益效果是：通过将太阳能集热器和空气源热泵以及电锅炉综合运用，可以实现不同天气和室外温度条件下，对室内的持续供热，节约能源，降低成本。
附图说明
图1是基于复合能源的多功能供热系统示意图。
附图标记：1-太阳能集热器，2-储热水箱，3-电锅炉，4-压缩机，5-第一换热器，6-膨胀阀，7-第二换热器，8-第一单向阀，9-第二单向阀，10-第三单向阀，11-第四单向阀，12-第五单向阀，13第六单向阀，14-第一水泵，15-第二水泵，16-第三水泵，17-第四水泵，18-散热片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
如图1所示的基于复合能源的多功能供热系统，包括空气源热泵单元、热水单元、太阳能集热器1、室内单元和电锅炉3，太阳能集热器1和空气源热泵单元分别与热水单元连接，热水单元和室内单元分别与电锅炉3连接。
空气源热泵单元包括依次首尾相连的压缩机4、第一换热器5、膨胀阀6和第二换热器7。
热水单元包括储热水箱2，第一水泵14，第二水泵15，第三水泵16，第一单向阀8，第二单向阀9，第三单向阀10，第四单向阀11，第五单向阀12，第一水泵14一端连接储热水箱2，另一端连接第一单向阀8，第一单向阀8的另一端连接太阳能集热器1，第二单向阀9一端连接太阳能集热器1，另一端连接储热水箱2，第三单向阀10、第四单向阀11和第五单向阀12的一端连接储热水箱2，第三单向阀10的另一端与第二换热器7的水路出口连接，第四单向阀11的另一端与第二水泵15的一端连接，第二水泵15的另一端与第二换热器7的水路进口连接，第五单向阀12的另一端与第三水泵16的一端连接，第三水泵16的另一端与电锅炉3连接。
室内单元包括第六单向阀13、第四水泵17和散热片18，第六单向阀13一端连接电锅炉3，另一端连接第四水泵17的一端，第四水泵17的另一端与散热片18连接。
一种基于复合能源的多功能供热方法，包括以下四种供热模式：（一）单一电能供热模式，（二）太阳能-电能供热模式，（三）空气源-电能供热模式，（四）全热供热模式；
其中，采用模式（一）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭第一单向阀8、第二单向阀9、第三单向阀10、第四单向阀11、第一水泵14和第二水泵15，开启第五单向阀12、第三水泵16、第六单向阀13和第四水泵17；
（2）将电锅炉3通电工作，开始对室内供热；
采用模式（二）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭第三单向阀10、第四单向阀11和第二水泵15，开启第一单向阀8、第二单向阀9、第五单向阀12、第一水泵14、第三水泵16、第六单向阀13和第四水泵17；
（2）将电锅炉3通电工作，开始对室内供热；
采用模式（三）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭第一单向阀8、第二单向阀9、第一水泵14，开启第二水泵15、第三水泵16、第四水泵17、第三单向阀10、第四单向阀11、第五单向阀12和第六单向阀13，启动压缩机4；
（2）将电锅炉3通电工作，开始对室内供热；
采用模式（四）的供热方法包括如下步骤：
（1）开启第一单向阀8、第二单向阀9、第三单向阀10、第四单向阀11、第五单向阀12、第六单向阀13、第一水泵14、第二水泵15、第三水泵16和第四水泵17，启动压缩机4；
（2）将电锅炉3通电工作，开始对室内供热。
本发明的工作原理如下。
根据室外天气和温度条件，选择适合的模式，对室内进行供热：
当室外环境为阴雨天或夜间，且室外温度较高时，直接采用电锅炉3加热供暖水，即采用模式（一）供热即可；
当室外环境为晴天，且室外温度较高时，可采用太阳能集热器和电锅炉综合供热，即模式（二）来供热；
当室外环境为阴雨天或夜间，且室外温度较低时，可采用空气源热泵和电锅炉综合供热，即模式（三）来供热；
当室外环境为晴天，且室外温度较低时，可采用太阳能集热器、空气源热泵和电锅炉综合供热，即模式（四）来供热。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于复合能源的多功能供热系统，包括空气源热泵单元、热水单元、太阳能集热器和室内单元，所述太阳能集热器和空气源热泵单元分别与热水单元连接，其特征是，所述基于复合能源的多功能供热系统还包括电锅炉，所述热水单元和室内单元分别与所述电锅炉连接。
2.根据权利要求1所述的基于复合能源的多功能供热系统，其特征是，所述空气源热泵单元包括依次首尾相连的压缩机、第一换热器、膨胀阀和第二换热器。
3.根据权利要求1所述的基于复合能源的多功能供热系统，其特征是，所述热水单元包括储热水箱，第一水泵，第二水泵，第三水泵，第一单向阀，第二单向阀，第三单向阀，第四单向阀，第五单向阀，所述第一水泵一端连接储热水箱，另一端连接所述第一单向阀，所述第一单向阀的另一端连接所述太阳能集热器，所述第二单向阀一端连接太阳能集热器，另一端连接所述储热水箱，所述第三单向阀、所述第四单向阀和所述第五单向阀的一端连接储热水箱，所述第三单向阀的另一端与所述第二换热器的水路出口连接，所述第四单向阀的另一端与所述第二水泵的一端连接，所述第二水泵的另一端与所述第二换热器的水路进口连接，所述第五单向阀的另一端与所述第三水泵的一端连接，所述第三水泵的另一端与所述电锅炉连接。
4.根据权利要求1所述的基于复合能源的多功能供热系统，其特征是，所述室内单元包括第六单向阀、第四水泵和散热片，所述第六单向阀一端连接所述电锅炉，另一端连接所述第四水泵的一端，所述第四水泵的另一端与散热片连接。
5.一种基于复合能源的多功能供热方法，其特征是，包括以下四种供热模式：（一）单一电能供热模式，（二）太阳能-电能供热模式，（三）空气源-电能供热模式，（四）全热供热模式；
其中，采用模式（一）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一水泵和第二水泵，开启所述第五单向阀、第三水泵、第六单向阀和第四水泵；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（二）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第三单向阀、第四单向阀和第二水泵，开启所述第一单向阀、第二单向阀、第五单向阀、第一水泵、第三水泵、第六单向阀和第四水泵；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（三）的供热方法包括如下步骤：
（1）关闭所述第一单向阀、第二单向阀、第一水泵，开启所述第二水泵、第三水泵、第四水泵、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀，启动压缩机；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热；
采用模式（四）的供热方法包括如下步骤：
（1）开启所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵和第四水泵启动压缩机；
（2）将所述电锅炉通电工作，开始对室内供热。
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