CN110469895A - 一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能‑空气源‑地热复合源热泵系统，包括太阳能电池，第一换热器、压缩机、膨胀阀、第二换热器、第一循环泵、第二循环泵、地埋单U管、地暖盘管、第三循环泵、生活热水箱以及风机盘管，其特征在于：所述太阳能电池一侧设置有盘管，所述盘管外围安装有肋片，所述盘管通过管道依次连接第一阀门、第一换热器、第二循环泵、第二阀门、第三阀门以及第一循环泵，所述地埋单U管一端设有第四阀门，且另一端设有第五阀门，所述串联依次连接压缩机、第二换热器以及膨胀阀，所述串联依次连接第三循环泵、第六阀门、第七阀门以及风机盘管形成闭合回路，可以根据不同的天气环境，实现多种运行模式，节约了能源，提升了能源的利用效率，且清洁环保无污染。

Description

一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统
技术领域
本发明涉及太阳能热泵技术领域，特别涉及一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统。
背景技术
太阳能作为一种新型的清洁能源，具有可再生无污染，获取方便等优点，近年来受到广泛关注，对太阳能的利用也主要哦集中于光伏和光热领域，也有很多太阳能光伏光热结合的应用，然而对太阳能的光伏利用，一直以来都有光电转换效率低的弊端，并且其效率与工作温度呈负增长关系，由于受日照辐射，太阳能电池的温度会不可避免的生高，导致其温度不断上升，从而导致其光电转换效率的降低。
因此，发明一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，包括太阳能电池、第一换热器、压缩机、膨胀阀、第二换热器、第一循环泵、第二循环泵、地埋单U管、地暖盘管、第三循环泵、生活热水箱以及风机盘管，其特征在于：所述太阳能电池一侧设置有盘管，所述盘管外围安装有肋片，所述盘管通过管道依次连接第一阀门、第一换热器、第二循环泵、第二阀门、第三阀门以及第一循环泵，所述地埋单U管一端设有第四阀门，且另一端设有第五阀门，所述串联依次连接压缩机、第二换热器以及膨胀阀，所述串联依次连接第三循环泵、第六阀门、第七阀门以及风机盘管形成闭合回路。
优选的，所述地埋单U管一侧设有第十阀门，地埋单u管并联进入主管路。
优选的，所述生活热水箱一端设有第八阀门，所述生活热水箱一端安装有花洒，所述生活热水箱另一端连接自来水进水口，所述生活热水箱并联进入主管路。
优选的，所述地暖盘管一端设置有第九阀门，所述地暖盘管并联进入主管路。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过设置有太阳能电池、第一阀门、第四阀门、第五阀门、第三阀门、第一循环泵、第二阀门、第一换热器、第十阀门、第二循环泵、膨胀阀、压缩机、第二换热器、地埋单U管、地暖盘管、自来水进水口、第三循环泵、生活热水箱、花洒、第六阀门、第八阀门、第九阀门、第七阀门、风机盘管、盘管以及肋片，可以根据不同的天气环境，实现多种运行模式，节约了能源，提升了能源的利用效率，且清洁环保无污染。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1太阳能电池、2第一阀门、3第四阀门、4第五阀门、5第三阀门、6第一循环泵、7第二阀门、8第一换热器、9第十阀门、10第二循环泵、11膨胀阀、12压缩机、13第二换热器、14地埋单U管、15地暖盘管、16自来水进水口、17第三循环泵、18生活热水箱、19花洒、20第六阀门、21第八阀门、22第九阀门、23第七阀门、24风机盘管、25盘管、26肋片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图所示开启第四阀门3、第三阀门5以及第十阀门9，开启第一循环泵6，进入除霜融雪模式，当太阳能电池1上有积雪或冻霜时，通过第一循环泵6驱动盘管25内工质流动，工质可以从地下取热，通过第一循环泵6循环工作，流经盘管25散热，将热量传递给太阳能电池1,从而对太阳能电池1加热，来达到除雪化冰的目的。
实施例二
如图所示开启第四阀门3、第三阀门5以及第十阀门9，启动第一循环泵6，进入光伏光热储热运行模式。当白天日照充足，且室内热负荷较低，例如春秋换季时白天室内不需要过多热量时。太阳能电池1接受太阳辐射产生电能，同时太阳能电池1的温度会上升，通过第一循环泵6驱动盘管25内工质流动，工质可以带走太阳能电池1的热量并通过地埋单U管14输送至地下储存起来。由于工质带走了太阳能电池1的热量，使得太阳能电池1的温度下降，从而提升了太阳能电池1的光电转换效率，同时对热量进行了储存，实现光伏光热综合利用。
实施例三
如图所示开启阀第一阀门2、第四阀门3、第二阀门7、第十阀门9、第六阀门20、第八阀门21、第九阀门22以及第七阀门23，启动第二循环泵10、第三循环泵17，进入地源热泵制热模式。在该模式下，第二循环泵10驱动左侧工质循环，工质通过地埋单U管14从地下取热，经过第一换热器8与右侧热泵循环的制冷剂进行换热，低温制冷剂吸热蒸发膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机12绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂蒸气进入第二换热器13冷凝放热，将热量传递给第二换热器13另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵17驱动，将热水送入用户末端。制冷剂蒸气放热后通过膨胀阀11节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器8完成一次热泵循环。通过热泵循环提升温度，以达到制热的效果。
实施例四
如图所示开启第一阀门2、第四阀门3、第五阀门4、第三阀门5、第二阀门7、第六阀门20、第八阀门21以及第九阀门22，启动第一循环泵6、第二循环泵10、第三循环泵17，进入冬季光伏光热-地源储热制热工况。当冬季日照充足，且室内热负荷不高时，可将由太阳能电池1吸收的热量一部分完成热泵循环进行供热，另一部分储存至地下。系统在该模式下运行时，太阳能电池1接受太阳辐射产生电能，同时太阳能电池1的温度会上升，盘管25内工质吸收太阳能电池1的热量，通过第一循环泵6的驱动，分为两支流。第一支流进入第一换热器8与右侧热泵循环的制冷剂进行换热，低温液态制冷剂吸热蒸发膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机12绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂进入第二换热器13冷凝放热，将热量传递给第二换热器13另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵17驱动，将热水送入用户末端可作为供暖的热源或成为生活热水。制冷剂蒸气放热后通过膨胀阀11节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器8完成一次热泵循环。第二支流则由地埋单U管14进入地下，将热量储存至地下，以便夜晚从地下取热，可作为地源热泵循环制热模式的热源。由于左侧循环工质带走了太阳能电池1的热量，使得太阳能电池1的温度下降，从而提升了太阳能电池1的光电转换效率，同时对热量进行了二次升温和储存，实现光伏光热综合利用，提升了热泵循环的性能系数。
实施例五
如图所示开启第一阀门2、第三阀门5、第二阀门7、第六阀门20、第八阀门21以及第九阀门22，启动第一循环泵6、第二循环泵10、第三循环泵17，进入冬季光伏光热制热模式。冬季日照较为充足时，太阳能电池1接受太阳辐射产生电能，同时太阳能电池1的温度会上升。通过第一循环泵6的驱动，盘管25内工质吸收太阳能电池1的热量，进入第一换热器8与右侧热泵循环的制冷剂进行换热，低温液态制冷剂吸热蒸发膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机12绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂蒸气进入第二换热器13冷凝放热，将热量传递给第二换热器13另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵17驱动，将热水送入用户末端可作为供暖的热源或成为生活热水。制冷剂蒸气放热后通过膨胀阀11节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器8完成一次热泵循环。由于左侧循环工质带走了太阳能电池1的热量，使得太阳能电池1的温度下降，从而提升了太阳能电池1的光电转换效率，同时对热量进行了二次升温，实现光伏光热综合利用，提升了热泵循环的性能系数。
实施例六
如图所示开启第四阀门3、第五阀门4、第三阀门5、第二阀门7、第六阀门20以及第七阀门23，启动第一循环泵6、第二循环泵10、第三循环泵17，进入夏季白天制冷模式。夏季白天日照较强，太阳能电池接受太阳辐射产生电能，同时太阳能电池的温度会上升。太阳能电池板后的肋片26和盘管25会帮助太阳能电池散热降温。第二换热器13作为蒸发器，制冷剂会吸收换热器内冷冻水的热量，使冷冻水温度降低，冷冻水通过第三循环泵17驱动进入风机盘管24，从而对室内进行降温。制冷剂吸热后蒸发膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机12绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂进入第一换热器8冷凝放热，第一循环泵6和第二循环泵10驱动介质流动，可以带走第一换热器8内来自热泵制冷循环的热量进入盘管25，盘管25亦能吸收太阳能电池1的热量，随后工质进入地埋单U管14将热量引入地下释放。制冷剂放热后通过膨胀阀11节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第二换热器13完成一次制冷循环。该模式有利于帮助第一换热器8进行散热，提升热泵制冷系统的性能系数。同时由于工质带走了太阳能电池1的热量，使得太阳能电池1的温度下降，从而提升了太阳能电池1的光电转换效率。
实施例七
如图所示开启第一阀门2、第三阀门5、第二阀门7、第六阀门20以及第七阀门23，启动第一循环泵6、第二循环泵10、第三循环泵17，进入夏季夜间制冷模式。第二换热器13作为蒸发器，制冷剂会吸收第二换热器13内冷冻水的热量，使冷冻水温度降低，冷冻水通过第三循环泵17驱动进入风机盘管24，从而对室内进行降温。制冷剂吸热后蒸发膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机12绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂蒸气进入第一换热器8冷凝放热，第一循环泵6和第二循环泵10驱动介质流动，可以带走第一换热器8内来自热泵制冷循环的热量进入太阳能电池1背后的盘管25，借助肋片26和太阳能电池1向天空辐射致冷散热，有效降低冷凝温度。制冷剂放热后通过膨胀阀11节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第二换热器13完成一次制冷循环。该模式有利于帮助第一换热器8进行散热，提升热泵制冷系统的性能系数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，包括太阳能电池（1）第一换热器（8）、压缩机（12）、膨胀阀（11）、第二换热器（13）、第一循环泵（6）、第二循环泵（10）、地埋单U管（14）、地暖盘管（15）、第三循环泵（17）、生活热水箱（18）以及风机盘管（24），其特征在于：所述太阳能电池（1）一侧设置有盘管（25），所述盘管外围安装有肋片（26），所述盘管（25）通过管道依次连接第一阀门（2）、第一换热器（8）、第二循环泵（10）、第二阀门（7）、第三阀门（5）以及第一循环泵（6），所述地埋单U管（14）一端设有第四阀门（3），且另一端设有第五阀门（4），所述（8）串联依次连接压缩机（12）、第二换热器（13）以及膨胀阀（11），所述（13）串联依次连接第三循环泵（17）、第六阀门（20）、第七阀门（23）以及风机盘管（24）形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，其特征在于：所述地埋单U管（14）一侧设有第十阀门（9），地埋单U管（14）并联进入主管路。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，其特征在于：所述生活热水箱（18）一端设有第八阀门（21），所述生活热水箱（18）一端安装有花洒（19），所述生活热水箱（18）另一端连接自来水进水口（16），所述生活热水箱（18）并联进入主管路。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能-空气源-地热复合源热泵系统，其特征在于：所述地暖盘管（15）一端设置有第九阀门（22），所述地暖盘管（15）并联进入主管路。
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