CN110469896A - 一种太阳能空气源双热源热泵系统 - Google Patents

一种太阳能空气源双热源热泵系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能空气源双热源热泵系统，包括太阳能电池、风冷蒸发器、第一换热器、第二换热器、压缩机、膨胀阀、第一风机盘管、第二风机盘管、地暖盘管、储热水箱、热水箱、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、以及花洒，其特征在于：所述太阳能电池一侧设置有盘管，所述盘管外侧安装有肋片，所述盘管通过管道并联连接第一阀门、第二阀门、风冷蒸发器以及第一换热器，所述第一换热器通过管道串联连接压缩机、第二换热器以及膨胀阀，解决了太阳能电池工作时温度较高的问题，并且可以实现全年全天候供热水，冬季供热，夏季制冷，充分利用太阳能、空气能，提升热源温度，提高能源使用效率。

Description

一种太阳能空气源双热源热泵系统
技术领域
本发明涉及太阳能应用领域，特别涉及一种太阳能空气源双热源热泵系统。
背景技术
随着人们生活水平的大幅提高，大范围地使用传统供热和制冷方式，导致每年常规高能耗的制冷需求占用国家电力消耗的比例迅速增加，引起电力紧张，特别是沿海一带由于电力的紧缺，停电现象严重，拉电限电十分普遍，目前市场上现有的空气源热泵采暖-制冷系统，这种系统主要问题在于以空气源热泵作为采暖热源时，空气源热泵的制热量随环境温度变化较大，供热量不稳定，效率低，同一系统要想同时实现采暖和制冷通常需要较大的设备配置，初期投资较高。
因此，发明一种太阳能空气源双热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双热源热泵系统，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：一种太阳能空气源双热源热泵系统，包括太阳能电池、风冷蒸发器、第一换热器、第二换热器、压缩机、膨胀阀、第一风机盘管、第二风机盘管、地暖盘管、储热水箱、热水箱、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、以及花洒，其特征在于：所述太阳能电池一侧设置有盘管，所述盘管外侧安装有肋片，所述盘管通过管道并联连接第一阀门、第二阀门、风冷蒸发器以及第一换热器，所述第一换热器通过管道串联连接压缩机、第二换热器以及膨胀阀，所述第二换热器通过管道并联连接第三循环泵、第三阀门、第一风机盘管、第二风机盘管、地暖盘管、第四阀门、第五阀门、第六阀门、生活热水箱、储热水箱、第七阀门、第八阀门构成回路，所述通过管道依次连接第二循环泵、第九阀门、第十阀门、第十一阀门构成闭合回路。
优选的，所述生活热水箱一侧设有自来水进水口。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过设置有太阳能电池、盘管、肋片、第一阀门、第二阀门、风冷蒸发器、第一换热器、第二换热器、压缩机、膨胀阀、第一风机、第三阀门、第二风机盘管、第五阀门、第九阀门、第六阀门、地暖盘管、第四阀门、第七阀门、第八阀门、第十一阀门、储热水箱、生活热水箱、第十阀门、花洒、自来水进水口、第一循环泵、第二循环泵、以及第三循环泵，解决了太阳能电池工作时温度较高的问题，并且可以实现全年全天候供热水，冬季供热，夏季制冷，充分利用太阳能、空气能，提升热源温度，提高能源使用效率。
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盘管、3肋片、4第一阀门、5第二阀门、6风冷蒸发器、7第一换热器、8第二换热器、9压缩机、10膨胀阀、11第一风机盘管、12第三阀门、13第二风机盘管、14第五阀门、15第九阀门、16第六阀门、17地暖盘管、18第四阀门、19第七阀门、20第八阀门、21第十一阀门、22储热水箱、23生活热水箱、24第十阀门、25花洒、26自来水进水口、27第一循环泵、28第二循环泵、29第三循环泵。
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，开启第二阀门5、第五阀门14、第十阀门24、第八阀门20、第四阀门18以及第六阀门16，启动第一循环泵27、第三循环泵29，进入冬季光伏光热制热模式，冬季日照充足时，由第一循环泵27驱动盘管2内冷流体吸收太阳能电池1与空气中的热量，通过第一换热器7将热量传递给制冷剂，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9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8冷凝放热，将热量传递给第二换热器8另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵29驱动，将热水送入用户末端。制冷剂放热后通过膨胀阀10节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器7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，同时盘管2内介质带走太阳能电池1内的热量，使其温度降低，提升了光电转换效率。
实施例二
如图所示，开启第二阀门5、第九阀门15、第六阀门16、第八阀门20、第十一阀门21以及第十阀门24，启动第一循环泵27、第二循环泵28，进入冬季光伏光热储热模式，冬季白天日照充足时，且室内无人员活动时，可以关闭热泵循环，节省电力消耗，开启集热储热热循环，第一循环泵27驱动盘管2的工质吸收太阳能电池1与空气中的热量，通过第一换热器7将热量传递给水，通过第二循环泵28将太阳能电池1中的热量存储于地暖盘管17以及储热水箱22内，并可同时制造生活热水，可实现对太阳能电池的降温，提升光电转换效率和光热利用。
实施例三
如图所示，开启第九阀门15、第五阀门14、第六阀门16、第十阀门24、第七阀门19、第八阀门20以及第四阀门18，启动第二循环泵28、第三循环泵29，进入冬季水源热泵制热模式，在实施例二工况下，经过白天储热，夜间可从储热水箱22中取热，较低温的热水通过第二循环泵28驱动，经过第一换热器7，将热量传递给制冷剂，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9绝热压缩成高温高压的蒸气，随后制冷剂进入第二换热器8冷凝放热，将热量传递给第二换热器8另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵29驱动，将热水送入用户末端。制冷剂放热后通过膨胀阀10节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器7完成一次热泵循环。由于水温较高，压缩机9可以以极低的功率运行，制取较高温度的可直接使用的热水。
实施例四
如图所示，开启第一阀门4、第六阀门16、第十阀门24、第八阀门20以及第四阀门18，启动第一循环泵27、第三循环泵29，进入冬季空气源热泵制热模式，在无日照或日照不充分时，开启风冷蒸发器可利用风冷蒸发器6从空气中吸热，将热量传递给左侧循环工质，进入第一换热器7将热量传递给热泵循环的制冷剂，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9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8冷凝放热，将热量传递给第二换热器8另一侧的水，即产生可供使用的热水，通过第三循环泵29驱动，将热水送入用户末端.制冷剂放热后通过膨胀阀10节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第一换热器7完成一次热泵循环，如此往复运行，达到取暖的目的。
实施例五
如图所示，开启第二阀门5、第九阀门15、第十阀门24、第十一阀门21以及第三阀门12，启动第一循环泵27、第二循环泵28、第三循环泵29，进入夏季制冷制热水模式，夏季日照充足，太阳能电池温度升高，通过第一循环泵27驱动盘管内工质流动，带走太阳能电池的热量进入第一换热器7。热泵制冷循环运作，第二换热器8作为蒸发器，制冷剂吸收换热器内冷冻水的热量吸热膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机9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7冷凝放热，利用外层热水循环可以带走第一换热器7内来自太阳能电池1和热泵制冷循环放出的冷凝器的热量，通过第三循环泵29驱动，将热水送入用户末端，即储存在储热水箱22，从而得到生活热水。制冷剂放热后通过膨胀阀10节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第二换热器8完成一次制冷循环。同时，降低了太阳能电池1的温度和第一换热器7的温度，有助于提升太阳能电池的光电转换效率和热泵系统制冷系数COP。
实施例六
如图所示，开启第二阀门5和第三阀门12，启动第一循环泵27、第三循环泵29，进入夏季单制冷模式，当晴朗夜间时，热泵系统处于制冷模式时，第二换热器8作为蒸发器，制冷剂吸收换热器内冷冻水的热量吸热膨胀成低温低压的制冷剂蒸气，进入压缩机9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7冷凝放热，第一循环泵27驱动盘管2内介质流动，可以带走第一换热器7内来自热泵制冷循环的热量，通过肋片3散热和太阳能电池板向天空辐射致冷，有利于帮助第一换热器7进行散热，提升热泵制冷系统的性能系数。制冷剂工质放热后通过膨胀阀10节流膨胀成低温低压的液态制冷剂，再次进入第二换热器8完成一次制冷循环。如此往复，可达到降低室内温度的效果。
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 (2)

1.一种太阳能空气源双热源热泵系统，包括太阳能电池（1）、风冷蒸发器（6）、第一换热器（7）、第二换热器（8）、压缩机（9）、膨胀阀（10）、第一风机（11）、第二风机（13）、地暖盘管（17）、储热水箱（22）、热水箱（23）、第一循环泵（27）、第二循环泵（28）、第三循环泵（29）、以及花洒（25），其特征在于：所述太阳能电池（1）一侧设置有盘管（2），所述盘管（2）外侧安装有肋片（3），所述盘管（2）通过管道并联连接第一阀门（4）、第二阀门（5）、风冷蒸发器（6）以及第一换热器（7），所述第一换热器（7）通过管道串联连接压缩机（9）、第二换热器（8）以及膨胀阀（10），所述第二换热器（8）通过管道并联连接第三循环泵（29）、第三阀门（12）、第一风机盘管（11）、第二风机盘管（13）、地暖盘管（17）、第四阀门（18）、第五阀门（14）、第六阀门（16）、生活热水箱（23）、储热水箱（22）、第七阀门（19）、第八阀门（20）构成回路，所述（7）通过管道依次连接第二循环泵（28）、第九阀门（15）、第十阀门（24）、第十一阀门（21）构成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能-空气源双热源热泵系统，其特征在于：所述生活热水箱（23）一侧设有自来水进水口（26）。
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