CN111156590B - 兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能‑空气源热泵空调系统，其包括：室外机、太阳能集热器、第一换热器、第二换热器、自来水预热器、室内机、压缩机、电子膨胀阀、太阳能蓄热水箱、制热水箱、第一四通阀、第二四通阀、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、第六三通阀、循环泵、给水泵和闸阀；本发明将空气能和太阳能两种低温热源结合，通过调节阀门实现各类工况灵活切换，满足民用建筑全年稳定制冷、供热及供应生活热水的需求，真正实现一机多用；另外，本发明可有效延缓室外环境变化的影响，提高机组热水供应保障率及设备利用率，从而改善了热泵的运行工况，节约能源制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及制冷、制热系统技术领域，尤其涉及一种家用兼备制冷、供热及供应生活热水功能的太阳能-空气源热泵空调系统。
背景技术
目前，随着生活水平的提高，家庭对于舒适性的要求愈来愈高，夏季制冷、冬季供热以及供应生活热水已经成为居民不可或缺的需求。国内民用建筑大多采用独立的空调系统和热水制备系统，并未将二者有机结合，造成大量能源浪费。常用热水器有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器等，其中电热水器和燃气热水器制备热水成本高，经济性差；太阳能热水器的集热设备占地面积大，且受到天气、地域的影响较重；而热泵热水器能够实现低成本制备热水，耗电量小，远远优于其他的热水系统，但是以空气源或太阳能为单一低温热源的热泵热水器，在冬季运行期间，由于室外气温、日照的周期变化，存在热水制备量与用户需求在时间上的不匹配，同时空气源热泵热水器在夜间运行能效低。
所以本发明在解决上述供需矛盾的基础上实现一个多功能一体化多源互补的热泵空调热水系统，将空气能和太阳能有机结合，能够同时满足制冷、供热及供应生活热水的需求。
将空气能和太阳能有机结合，能够有效的减少一次能源消耗，现在已经产生一些研究成果，但仍存在种种问题：空气源热泵辅助太阳能制备热水系统中太阳能仅用于制备热水，限制了太阳能集热的高效运行；太阳能和空气能作为热泵复合蒸发器，将太阳能热量储存作为低温热源用于供热和制备热水可加强热泵能效，但太阳能仅作为辅助蒸发器，未得到充分利用。本发明以空气能和太阳能为低温热源通过四通阀切换实现两种热源的最优化配比，提高能源利用效率及设备利用率，保证系统稳定高效运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统。结合居民夏季制冷、冬季供热及供应生活热水的需求，通过四通阀及三通阀的切换，实现空调与热水制备的一机多用，将太阳能和空气能互补，显著提高热泵系统的全运行周期能效，降低生活热水的制备成本，解决现有技术成本高、节能效果差的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵系统，其包括室外机、太阳能集热器、第一换热器、第二换热器、自来水预热器、室内机、压缩机、电子膨胀阀、太阳能蓄热水箱、制热水箱、第一四通阀、第二四通阀、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、第六三通阀、循环泵、给水泵和闸阀；
所述压缩机的出口通过工质循环管道分别经过所述第二三通阀与所述制热水箱的第一工质端口相连，经过所述第二三通阀、所述第二四通阀与所述室外机的第一工质端口相连，经过所述第二三通阀、所述第二四通阀与所述室内机的第一端口相连；自来水经所述给水泵、所述闸阀与所述自来水预热器的第一端口相连，所述自来水预热器的第二端口与所述制热水箱的第一自来水端口相连；所述制热水箱的第二自来水端口与生活热水利用管道相连；所述制热水箱的第二工质端口通过工质循环管道经过第三三通阀与所述电子膨胀阀的第一循环口相连；所述电子膨胀阀的第二循环口经过所述第四三通阀与设置在所述太阳能蓄热水箱中的所述第二换热器的第一端口相连；所述第二换热器的第二端口经过第一三通阀与所述压缩机的入口相连；所述室内机的第二端口通过工质循环管道分别经过所述第一四通阀、所述第三三通阀与所述电子膨胀阀的第一循环口相连，经过所述第一四通阀、所述第四三通阀与电子膨胀阀第二循环口相连；所述室外机的第二工质端口通过工质循环管道分别经过所述第一四通阀、所述第三三通阀与所述电子膨胀阀的第一循环口相连，经过所述第一四通阀、所述第四三通阀与所述电子膨胀阀的第二循环口相连；所述室外机的第二乙二醇溶液端口经过第六三通阀与设置在太阳能蓄热水箱中的所述第一换热器的第二端口相连；所述第一换热器的第一端口经过所述循环泵、所述第五三通阀与所述室外机的第一乙二醇溶液端口相连，同时与所述太阳能集热器的第一端口相连；所述太阳能集热器的第二端口经过所述第六三通阀与所述第一换热器的第二端口相连。
优选的，所述第一四通阀的第一端口与室外机的第二工质端口连接，第一四通阀的第二端口与第四三通阀的第三端口连接，第一四通阀的第三端口与室内机的第二端口连接，第一四通阀的第四端口与第三三通阀的第三端口连接；所述第二四通阀的第一端口与室外机的第一工质端口连接，第二四通阀的第二端口与第二三通阀的第二端口连接，第二四通阀的第三端口与室内机的第一端口连接，第二四通阀的第四端口与第一三通阀的第一端口连接；所述第一三通阀的第二端口与压缩机的入口连接，第一三通阀的第三端口与第二换热器的第二端口连接；所述第二三通阀的第一端口与压缩机的出口连接，第二三通阀的第三端口与制热水箱的第一工质端口连接；所述第三三通阀的第一端口与电子膨胀阀的第一循环口连接，第三三通阀的第二端口与制热水箱的第二工质端口连接；所述第四三通阀的第一端口与第二换热器的第一端口连接，第四三通阀的第二端口与电子膨胀阀的第二循环口连接；所述第五三通阀的第一端口与室外机的第一乙二醇溶液端口连接，第五三通阀的第二端口与太阳能集热器的第一端口连接，第五三通阀的第三端口与第一换热器的第一端口连接；所述第六三通阀的第一端口与室外机的第二乙二醇溶液端口连接，第六三通阀的第二端口与第一换热器的第二端口连接，第六三通阀的第三端口与太阳能集热器的第二端口连接。
优选的，所述太阳能蓄热水箱用于盛装经过太阳能集热器加热的热水。
优选的，所述循环泵的出水端分别与室外机的第三端口和太阳能集热器的进口相连。
优选的，所述给水泵的出水端与自来水预热器的进口连接。
优选的，所述闸阀一端与给水泵的出水端连接，另一端与自来水预热器的进口连接。
优选的，所述热泵空调系统将太阳能和空气能共同作为系统运行时的低温热源，通过四通阀切换可实现两种低温热源的合理化分配。
优选的，所述热泵空调系统的工作过程包含太阳能蓄热放热循环、制冷剂工质循环和热水制备三部分。
优选的，所述太阳能蓄热放热循环采用乙二醇为循环工质。
优选的，所述热泵空调系统能够同时在保证室内供热前提下，利用太阳能的蓄热通过所述室外机的乙二醇溶液端口循环换热进行除霜。
本发明的效果如下：
本发明能够满足家庭全年的制冷、供热及供应生活热水的需求，实现一机多用，太阳能蓄热水箱中蓄热作为生活热水的预热热源及热泵系统蒸发器的低温热源，可以降低太阳能蓄热水箱内水温，提高太阳能集热器的光能利用效率；利用空气能和太阳能的阶段性互补，解决单一热源在寒冷气候下的供热不足，提高整个系统在冬季的供热保证率；可以在保证供热的同时利用太阳能蓄热进行室外机除霜，提高系统运行能效及能源利用率。另外，本发明的低温热源包括空气能、太阳能和空调系统的冷凝余热，通过切换工况实现制冷、制热及制备生活热水的需求，降低建筑能耗成本。
附图说明
图1为本发明一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统的结构示意图；
图2为本发明实施例单独制冷模式循环回路示意图；
图3a为本发明实施例制冷兼制备生活热水时室外散热器和太阳能集热器均不运行模式循环回路示意图；
图3b为本发明实施例制冷兼制备生活热水时室外机不运行同时太阳能集热器运行补热模式循环回路示意图；
图3c为本发明实施例制冷兼制备生活热水时太阳能集热器不运行同时室外机运行辅助散热模式循环回路示意图；
图4a为本发明实施例单独制备热水时以太阳能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图4b为本发明实施例单独制备热水时以空气能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图4c为本发明实施例单独制备热水时以太阳能-空气能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图5a为本发明实施例制热兼制备生活热水时以太阳能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图5b为本发明实施例制热兼制备生活热水时以空气能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图5c为本发明实施例制热兼制备生活热水时以太阳能-空气能为低温热源运行模式循环回路示意图；
图6a为本发明实施例制热兼除霜时太阳能蓄热运行模式循环回路示意图；以及
图6b为本发明实施例制热兼除霜时蓄热融霜运行模式循环回路示意图。
图中：
1-室外机，2-太阳能集热器，3-第一换热器，4-第二换热器，5-自来水预热器，6-室内机，7-压缩机，8-电子膨胀阀，9-太阳能蓄热水箱，10-制热水箱，11-第一四通阀，12-第二四通阀，13-第一三通阀，14-第二三通阀，15-第三三通阀，16-第四三通阀，17-第五三通阀，18-第六三通阀，19-循环泵，20-给水泵，21-闸阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方案中的附图，对本发明实施方案中的技术调控进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明的目的是提供一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，能够满足居民全年所需的制冷、供热及供应生活热水的需求，实现太阳能蓄能利用，降低建筑供热与制冷的能耗，实现一机多用，提高设备的利用率，提高热泵系统的性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统的结构示意图，其包括：室外机1，太阳能集热器2，第一换热器3，第二换热器4，自来水预热器5，室内机6，压缩机7，电子膨胀阀8，太阳能蓄热水箱9，制热水箱10，第一四通阀11，第二四通阀12，第一三通阀13，第二三通阀14，第三三通阀15，第四三通阀16，第五三通阀17，第六三通阀18，循环泵19，给水泵20和闸阀21。
其中，上述各个部件之间均通过管道连接，具体的：
压缩机7的出口与第二三通阀14的第一端口相连，第二三通阀14的第二端口与第二四通阀12的第二端口相连，第二三通阀14的第三端口与制热水箱10的第一工质端口相连，第二四通阀12的第一端口与室外机1的第一工质端口相连，第二四通阀12的第三端口与室内机6的第一端口相连，第二四通阀12的第四端口与第一三通阀13的第一端口相连，室外机1的第二工质端口与第一四通阀11的第一端口相连，第一四通阀11的第二端口与第四三通阀16的第三端口相连，第一四通阀11的第三端口与室内机6的第二端口相连，第一四通阀11的第四端口与第三三通阀15的第三端口相连，第四三通阀16的第一端口与第二换热器4的第一端口相连，第四三通阀16的第二端口与电子膨胀阀8的第二循环口相连，第二换热器4的第二端口与第一三通阀13的第三端口相连，第一三通阀13的第二端口与压缩机7入口相连，第三三通阀15的第一端口与电子膨胀阀8的第一循环口相连，第三三通阀15的第二端口与制热水箱10的第二工质端口相连；
自来水经给水泵20与闸阀21相连，闸阀21出口与自来水预热器5的第一端口相连，自来水预热器5的第二端口与制热水箱10的第一自来水端口相连，制热水箱10的第二自来水端口与生活用水出口相连；
乙二醇水溶液经循环泵19出口与第五三通阀17的第三端口相连，第五三通阀17的第一端口与室外机1的第一乙二醇溶液端口相连，第五三通阀17的第二端口与太阳能集热器2的第一端口相连，室外机1的第二乙二醇溶液端口与第六三通阀18的第一端口相连，第六三通阀18的第二端口与第一换热器3的第二端口相连，第六三通阀18的第三端口与太阳能集热器2的第二端口相连，第一换热器3的第一端口与循环泵19的入口相连。
其中，太阳能集热器2的作用是收集太阳能辐射热，将热量通过乙二醇溶液携带至第一换热器3，并释放储存在太阳能蓄热水箱9中；循环泵19用于加强乙二醇溶液的循环，以便于有更好的集热和放热效果，而且以乙二醇溶液为太阳能集热循环工质，可以根据不同地区配比不同浓度比例的乙二醇溶液，防止在冬季室外温度过低造成循环工质的结晶；给水泵20用于补充自来水制备生活热水。所以本发明采用的低温热源分别为太阳能和空气能，当系统供冷时，室内机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时室外机和制热水箱内部盘管相当于冷凝器；当系统供热时，室外机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时室内机相当于冷凝器；当系统制热水时，室外机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时制热水箱内部盘管相当于冷凝器。
本发明具有五种模式循环回路：单独制冷，制冷兼制热水，单独制热水，制热兼制热水，制热兼除霜。
本发明的具体工作过程如下：
1、单独制冷运行模式，如图2所示：打开压缩机7，关闭给水泵20、循环泵19，制冷剂流动过程：从压缩机7出口经过第二三通阀14、第二四通阀12进入室外机1，从室外机1另一端经过第一四通阀11、第三三通阀15进入电子膨胀阀8，再经过第四三通阀16、第一四通阀11进入室内机6，最后经过第二四通阀12、第一三通阀13返回压缩机7。
压缩机出口的高温高压气体首先进入室外机将热量散发，中温高压气体经电子膨胀阀节流变为低温低压气液，在室内机处吸收室内热量，达到给室内制冷的效果，变为低温低压气体返回压缩机，再次循环。
2、制冷及制热水运行模式分为室外机和太阳能集热器均不运行模式、室外机不运行同时太阳能集热器运行补热模式、太阳能集热器不运行同时室外机运行辅助散热模式：
(1)室外散热器和太阳能集热器均不运行模式，如图3a所示：打开压缩机7，打开给水泵20，关闭循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→制热水箱10→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第一四通阀11→室内机6→第二四通阀12→第一三通阀13→压缩机7；自来水由给水泵20→闸阀21→自来水预热器5→制热水箱10→用水末端。
压缩机出口高温高压气体在制热水箱内散热，经电子膨胀阀节流后在室内机吸热，提取室内热量，并将热量释放到制热水箱，被加热后给用户用水末端。在室内热量足够满足制生活热水所需的热量，即把室内热量提取出来用于加热自来水即可。
(2)室外机不运行同时太阳能集热器运行补热模式，如图3b所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→制热水箱10→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第一四通阀11→室内机6→第二四通阀12→第一三通阀13→压缩机7；自来水由给水泵20→闸阀21→自来水预热器5→制热水箱10→用水末端；乙二醇溶液由循环泵19→第五三通阀17→太阳能集热器2→第六三通阀18→第一换热器3→循环泵19。
给水泵将自来水先经过太阳能蓄热水箱中的自来水预热器中换热，可以利用太阳能集热器的集热量，提供辅助补热，然后热泵将室内热量提取出来释放到制热水箱中提供再热。在室内热量不足以提供生活热水的需热量时，运行太阳能集热器进行补热，提高制热水箱的自来水进水温度，可以降低制热水箱的制热时间，提高总的热水量。
(3)太阳能集热器不运行同时室外机运行辅助散热模式，如图3c所示：打开压缩机7，打开给水泵20，关闭循环泵19，制冷剂由压缩机7出口经过第二三通阀14分流，一部分进入制热水箱10，另一部分经过第二四通阀12进入室外机1，然后两部分在第三三通阀15处合流，前一部分从制热水箱10经过第三三通阀15进入电子膨胀阀8，后一部分从室外机1经过第一四通阀11、第三三通阀15进入电子膨胀阀8，然后经过第四三通阀16、第一四通阀11进入室内机6，最后经过第二四通阀12、第一三通阀13返回压缩机7；自来水由给水泵20经过闸阀21进入自来水预热器5，然后进入制热水箱10加热后供给用水末端。
制冷剂在第二三通阀处分流，第三三通阀处合流，一部分用于加热自来水制备生活热水，另一部分将室内多余的热量通过室外机释放到外界环境中，实现室内制冷及制备生活热水的需求。在室内热量太多，在满足提供生活热水的需热量时，仍有大量热量的累积，打开第二三通阀和第三三通阀的剩余端口，利用室外机将热量排放到室外。
3、单独制热水模式分别以太阳能为低温热源、以空气能为低温热源，以太阳能-空气能为低温热源三种模式：
(1)以太阳能为低温热源运行模式，如图4a所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→制热水箱10→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第二换热器4→第一三通阀13→压缩机7；自来水由给水泵20→闸阀21→自来水预热器5→制热水箱10→用水末端；乙二醇溶液由循环泵19→第五三通阀17→太阳能集热器2→第六三通阀18→第一换热器3→循环泵19。
利用太阳能集热器将太阳能收集并储存在太阳能蓄热水箱中，热泵系统单独利用太阳能制备生活热水。
(2)以空气能为低温热源运行模式，如图4b所示：打开压缩机7，打开给水泵20，关闭循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→制热水箱10→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第一四通阀11→室外机1→第二四通阀12→第一三通阀13→压缩机7；自来水由给水泵20→闸阀21→自来水预热器5→制热水箱10→用水末端。
热泵系统单独利用空气能制备生活热水。
(3)以太阳能-空气能为低温热源运行模式，如图4c所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7出口经过第二三通阀14进入制热水箱10，然后经过第三三通阀15进入电子膨胀阀8，从电子膨胀阀出口经第四三通阀16分流，一部分经过第一四通阀11进入室外机1，另一部分进入第二换热器4，前一部分经过第二四通阀12、第一三通阀13返回压缩机7，后一部分经过第一三通阀13返回压缩机；自来水由给水泵20经过闸阀21进入自来水预热器5，然后进入制热水箱10加热后供给用水末端；乙二醇溶液由循环泵19经过第五三通阀17进入太阳能集热器2，再经过第六三通阀18进入第一换热器3，从第一换热器3出口返回循环泵19。
制冷剂在第四三通阀处分流，第一三通阀处合流，室外机和第二换热器均充当蒸发器，热泵系统利用太阳能和空气能制备生活热水。
4、制热兼制备生活热水模式分别以太阳能为低温热源、以空气能为低温热源，以太阳能-空气能为低温热源三种模式：
(1)以太阳能为低温热源运行模式，如图5a所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7出口经第二三通阀14分流，一部分进入制热水箱10，另一部分经过第二四通阀12进入室内机6，前一部分经过第三三通阀15进入电子膨胀阀8，后一部分经过第一四通阀11、第三三通阀15进入电子膨胀阀8，经合流通过电子膨胀阀8后，再经过第四三通阀16进入第二换热器4，最后经过第一三通阀13返回压缩机7；自来水由给水泵20经过闸阀21进入自来水预热器5，然后进入制热水箱10加热后供给用水末端；乙二醇溶液由循环泵19经过第五三通阀17进入太阳能集热器2，再经过第六三通阀18进入第一换热器3，从第一换热器3出口返回循环泵19。
制冷剂在第二三通阀处分流，在第三三通阀处合流，一部分用于加热自来水制备生活热水，另一部分通过室内机给室内供热，实现室内供热及制备生活热水的需求，第二换热器充当蒸发器，将太阳能蓄热水箱的太阳能作为低温热源提取出来给制热水箱中的自来水加热和给居民室内供热。热泵系统单独利用太阳能制热和制备生活热水。
(2)以空气能为低温热源运行模式，如图5b所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7出口经第二三通阀14分流，一部分进入制热水箱10，另一部分经过第二四通阀12进入室内机6，前一部分经过第三三通阀15进入电子膨胀阀8，后一部分经过第一四通阀11、第三三通阀15进入电子膨胀阀8，经合流通过电子膨胀阀8后，再经过第四三通阀16、第一四通阀11进入室外机1，最后经过第二四通阀12、第一三通阀13返回压缩机7；自来水由给水泵20经过闸阀21进入自来水预热器5，然后进入制热水箱10加热后供给用水末端。
制冷剂在第二三通阀处分流，第三三通阀处合流，一部分用于加热自来水制备生活热水，另一部分通过室内机给室内供热，室外机充当蒸发器，室外空气能作为低温热源，提取其热量实现室内供热及制备生活热水的需求。热泵系统单独利用空气能制热和制备生活热水。
(3)以太阳能-空气能为低温热源运行模式，如图5c所示：打开压缩机7，打开给水泵20、循环泵19，制冷剂由压缩机7出口经第二三通阀14分流，一部分进入制热水箱10，另一部分经过第二四通阀12进入室内机6，前一部分经过第三三通阀15进入电子膨胀阀8，后一部分经过第一四通阀11、第三三通阀15进入电子膨胀阀8，经合流通过电子膨胀阀8至第四三通阀处再次分流，一部分经过第一四通阀11进入室外机1，再通过第二四通阀12、第一三通阀13返回压缩机7，另一部分直接进入第二换热器4，再经过第一三通阀13返回压缩机7；自来水由给水泵20经过闸阀21进入自来水预热器5，然后进入制热水箱10加热后供给用水末端；乙二醇溶液由循环泵19经过第五三通阀17进入太阳能集热器2，再经过第六三通阀18进入第一换热器3，从第一换热器3出口返回循环泵19。
制冷剂在第一三通阀处分流后，一部分用于制热水，一部分用于室内制热，在第三三通阀处合流经电子膨胀阀节流后至第四三通阀处再次分流，一部分经过室外机，提取室外热量，一部分经过第二换热器，提取太阳能蓄热水箱中热量，最后在第一三通阀处合流返回压缩机，这个过程将空气能和太阳能共同作为低温热源，热泵系统利用空气能和太阳能的合理化分配完成制热和制备生活热水。
5、制热兼除霜模式以太阳能和空气能为低温热源，通过切换热源满足制热同时除霜的效果，含太阳能蓄热和蓄热融霜两个过程：
(1)太阳能蓄热运行模式，如图6a所示：打开压缩机7，关闭给水泵20，打开循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→第二四通阀12→室内机6→第一四通阀11→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第一四通阀11→室外机1→第二四通阀12→第一三通阀13→压缩机7；乙二醇溶液由循环泵19→第五三通阀17→太阳能集热器2→第六三通阀18→第一换热器3→循环泵19。
太阳能蓄热模式下只利用空气能低温热源完成室内的供热，太阳能集热器将太阳能收集并储存在太阳能蓄热水箱中，完成太阳能蓄热过程。
(2)蓄热融霜运行模式，如图6b所示：打开压缩机7，关闭给水泵20，打开循环泵19，制冷剂由压缩机7→第二三通阀14→第二四通阀12→室内机6→第一四通阀11→第三三通阀15→电子膨胀阀8→第四三通阀16→第二换热器4→第一三通阀13→压缩机7；乙二醇溶液由循环泵19→第五三通阀17→室外机1→第六三通阀18→第一换热器3→循环泵19。
利用太阳能蓄热水箱中的蓄热，一方面作为低温热源给室内供热，另一方面通过蓄热完成室外机表面的除霜，两者可同时进行。
本发明利用空气能和太阳能低温热源应用互补，通过低温热源之间的灵活切换和补热，能够满足居民室内稳定空调供冷、供热及生活热水制备的需求，其中，冬季白天以空气能为主要低温热源，向室内供热及制备热水，冬季晚上以太阳能蓄热为主要低温热源，空气能作为补充，且蓄热可用于除霜；夏季以室内空气为低温热源，结合太阳能为居民制备所需生活热水，实现夏季制冷及制备生活热水的功能，本发明能够降低家庭建筑供热与供冷的能耗，并且能够实现一机多用，提高设备的利用率。
本发明结构示意图仅作为展示，具体换热器的安装需要根据蓄热水箱中的温度分层现象合理布置，实现太阳能蓄热、放热和运行除霜的高效运行，提高设备效率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，其特征在于，其包括室外机(1)、太阳能集热器(2)、第一换热器(3)、第二换热器(4)、自来水预热器(5)、室内机(6)、压缩机(7)、电子膨胀阀(8)、太阳能蓄热水箱(9)、制热水箱(10)、第一四通阀(11)、第二四通阀(12)、第一三通阀(13)、第二三通阀(14)、第三三通阀(15)、第四三通阀(16)、第五三通阀(17)、第六三通阀(18)、循环泵(19)、给水泵(20)和闸阀(21)；
所述压缩机(7)的出口通过工质循环管道分别经过所述第二三通阀(14)与所述制热水箱(10)的第一工质端口相连，经过所述第二三通阀、所述第二四通阀(12)与所述室外机(1)的第一工质端口相连，经过所述第二三通阀、所述第二四通阀与所述室内机(6)的第一端口相连；自来水经所述给水泵(20)、所述闸阀(21)与所述自来水预热器(5)的第一端口相连，所述自来水预热器(5)的第二端口与所述制热水箱(10)的第一自来水端口相连；所述制热水箱(10)的第二自来水端口与生活热水利用管道相连；所述制热水箱(10)的第二工质端口通过工质循环管道经过第三三通阀(15)与所述电子膨胀阀(8)的第一循环口相连；所述电子膨胀阀(8)的第二循环口经过所述第四三通阀(16)与设置在所述太阳能蓄热水箱(9)中的所述第二换热器(4)的第一端口相连；所述第二换热器(4)的第二端口经过第一三通阀(11)与所述压缩机(7)的入口相连；所述室内机(6)的第二端口通过工质循环管道分别经过所述第一四通阀、所述第三三通阀与所述电子膨胀阀(8)的第一循环口相连，经过所述第一四通阀、所述第四三通阀与电子膨胀阀第二循环口相连；所述室外机(1)的第二工质端口通过工质循环管道分别经过所述第一四通阀、所述第三三通阀与所述电子膨胀阀的第一循环口相连，经过所述第一四通阀、所述第四三通阀与所述电子膨胀阀的第二循环口相连；所述室外机(1)的第二乙二醇溶液端口经过第六三通阀与设置在太阳能蓄热水箱(9)中的所述第一换热器(3)的第二端口相连；所述第一换热器(3)的第一端口经过所述循环泵(19)、所述第五三通阀与所述室外机(1)的第一乙二醇溶液端口相连，同时与所述太阳能集热器(2)的第一端口相连；所述太阳能集热器(2)的第二端口经过所述第六三通阀与所述第一换热器(3)的第二端口相连；
给水泵将自来水先经过太阳能蓄热水箱中的自来水预热器中换热，可以利用太阳能集热器的集热量，提供辅助补热，然后热泵将室内热量提取出来释放到制热水箱中提供再热；
当系统供冷时，室内机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时室外机和制热水箱内部盘管相当于冷凝器；当系统供热时，室外机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时室内机相当于冷凝器；当系统制热水时，室外机和第二换热器相当于蒸发器，以空气能及太阳能作为低温热源，同时制热水箱内部盘管相当于冷凝器。
2.根据权利要求1所述的一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统将太阳能和空气能共同作为系统运行时的低温热源，通过四通阀切换可实现两种低温热源的合理化分配。
3.根据权利要求1所述的一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统的工作过程包含太阳能蓄热放热循环、制冷剂工质循环和热水制备三部分。
4.根据权利要求3所述的一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，其特征在于，所述太阳能蓄热放热循环采用乙二醇为循环工质。
5.根据权利要求4所述的一种兼备制冷、供热及热水供应的太阳能-空气源热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统能够同时在保证室内供热前提下，利用太阳能的蓄热通过所述室外机的乙二醇溶液端口循环换热进行除霜。
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