CN111503922A - 一种多能互补的三联供装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多能互补的三联供装置，该装置是以空气能为主，太阳能和地热能为辅的集供冷、供暖和供热水于一体的热泵装置。该装置包括室外装置、室内装置和控制器；室内装置包括室内空调风盘、室内热交换器和水箱；室外装置包括空气源热泵、太阳能集热器和地下埋管，空气源热泵连接用户端的室内空调风盘是主要供冷供热通过第四循环水泵进行热传递，太阳能集热器和地下埋管为供热水和辅助供热提供热源两端分别通过第一四通电磁阀和第二四通电磁阀连接水箱和室内热交换器。与传统的供能技术相比，本发明提出的装置既克服了太阳能集热的非连续性，又避免了采用单一热源空气能或地热能供热不足的缺陷，还可以实现区域多能源负荷需求的动态调节。

Description

一种多能互补的三联供装置
技术领域
本发明属于能源利用技术领域及热泵技术领域，具体是一种多能互补的三联供装置。
背景技术
全球经济的快速发展带动了对能源需求的快速增长。然而，传统的化石燃料能源是有限的，而且伴随着有害气体的排放，所以它们的使用增加对生态环境会产生不利影响。降低能源消耗，削减化石燃料使用,已成为国际社会共识。可再生能源具有绿色、节能、零排放的优点,开发和利用可再生能源已受到越来越多的重视。
空气源热泵作为热泵技术的一种系统形式，有着使用成本低、易操作、供暖效果好、安全等多重优势。在实际运行中会存在运行不稳定、能效低等技术问题，尤其在低温环境下运行时，因管道内存在积水，容易结冰，管道会发生冻裂，所以空气源热泵需要持续或间歇运行，使得其实际节能效果不佳，限制了其在低温环境下的进一步推广应用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种多能互补的三联供装置，将空气能、太阳能与地热能结合在一起，为用户供冷、供热和供热水。该系统可以充分发挥空气能与太阳能和地热能的互补优势解决了空气源热泵在低温需持续或间歇运行的缺陷，节省投资成本，工作性能稳定。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：包括室内装置、室外装置和控制器，第二四通电磁阀、室内热交换器、第一四通电磁阀和控制器构成用户侧回路，用户里设有室内空气传感器并反馈给控制器，当室内温度达到所需温度，控制器就会关闭相应的电磁阀及循环水泵；第二四通电磁阀、水箱、第一四通电磁阀和控制器构成用户侧回路构成控制加热水回路，水箱里也设有温度传感器，当达到所需水温，控制器将会关闭相应电磁阀及循环水泵；空气源热泵、第一电磁阀、室内空调风盘、第四循环水泵和第二电磁阀构成制冷主要制热回路；控制器、第二四通电磁阀、与并联回路(第三电磁阀、第一循环水泵、空气源热泵、第四电磁阀和五电磁阀)、第五电磁阀、第六电磁阀、第二循环水泵、太阳能集热器、第三循环水泵、地下埋管、第八电磁阀、第一四通电磁阀构成制热水回路，或者用来辅助制热。
基于本发明的多能互补的三联供装置，其能量转换与传递的规律遵循热力学第一定律和热力学第二定律。如下公式所示，根据逆向卡诺制冷循序原理可知，空气能热泵系数受环境温度影响明显：
Figure RE-GDA0002294961220000021
式中，ε为空气能热泵系数，q1、q2为吸热量和放热量，wnet为循环净功，等于q1-q2，T1、T2为室内温度和环境温度。当环境温度T2较低时空气能热泵系数ε也低，此时可以利用太阳能和地热能辅助供热，提高温度T2，既可以提高空气能热泵系数ε，又能增加制热量q1，实现节能的最优化。
与传统的供能技术相比，多能互补的三联供装置将空气能、太阳能和地热能结合在一起，既克服了太阳能集热的非连续性，又避免了采用单一热源空气能或地热能供热不足的缺陷，还可以实现区域多能源负荷需求的动态调节。
附图说明
图1是本发明一种多能互补的三联供装置的系统示意图。
其中：室内装置1，室外装置2，控制器3，空气源热泵4，第一电磁阀5，第二电磁阀6，第一循环水泵7，第三电磁阀8，第四电磁阀9，第五电磁阀10，太阳能集热器11，第六电磁阀12，第二循环水泵13，第三循环水泵14，地下埋管15，第七电磁阀16，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18，水箱19，第一三通电磁阀20，用户21，室内空气传感器22，第二三通电磁阀23，第二四通电磁阀24，室内空调风盘25，第四循环水泵26，温度传感器27，室内热交换器28。
具体实施方式
本发明是一种多能互补(以空气能为主，太阳能和地热能为辅)的三联供(供冷、供暖、供热水)装置，该装置主要包括室内装置1，室外装置2和控制器3。空气源热泵4，第一电磁阀5，室内空调风盘25，第四循环水泵26和第二电磁阀6构成制冷制热回路；空气能机组和地热能机组构成辅助制热系统。第三电磁阀8，第一循环水泵7，空气源热泵4，第四电磁阀9构成空气能模块与第五电磁阀10并联，一端连接第二四通电磁阀24一端连接第六电磁阀12。控制器3，第二四通电磁阀24，第五电磁阀10，第六电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵14，地下埋管15，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18构成由控制器3控制的制热水回路，或者用来辅助制热。空气源热泵4，第一电磁阀5，室内空调风盘25，第四循环水泵26和第二电磁阀6组成的系统为制冷时，还可以将空气源热泵4转换的热量用来制热水。从而控制器3，第二四通电磁阀24，第三电磁阀8，第一循环水泵7，空气源热泵4，第四电磁阀9，第六电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵14，地下埋管15，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18构成由控制器3构成的制热水回路。控制器3，第二四通电磁阀24，水箱19，第一四通电磁阀18，控制器3构成控制加热热水回路(关闭第一三通电磁阀20)，温度传感器27连接控制器3用于反馈水箱19内热水的温度。控制器3，第二四通电磁阀24，室内热交换器28，第一四通电磁阀18，控制器3构成控制辅助制热回路(关闭第二三通电磁阀23)，室内空气传感器22连接控制器3用于控制室内温度。
单独制冷：在第四循环水泵26的作用下，由空气源热泵4，第二电磁阀6，四循环水泵 26，室内空调风盘25和第一电磁阀5构成的制冷回路(关闭电磁阀8,9,12,17；关闭三通电磁阀20,23；关闭循环水泵7,13,14)。
单独制热：在第四循环水泵26的作用下，由空气源热泵4，第二电磁阀6，四循环水泵 26，室内空调风盘25和第一电磁阀5构成的制热回路(关闭电磁阀8,9,12,17；关闭三通电磁阀20,23；关闭循环水泵7,13,14)。还可以利用辅助制热系统制热，由室内热交换器28，第二四通电磁阀24，第三电磁阀10，第四电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵14，地下埋管15，第六电磁阀17，第一四通电磁阀18，室内热交换器28构成辅助制热系统(关闭电磁阀5,6,8,9,16；关闭第一三通电磁阀20；关闭循环水泵7,26)。
单独制热水：由水箱19，第二四通电磁阀24，第三电磁阀8，第一循环水泵7，空气源热泵4，第四电磁阀9，第六电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵 14，地下埋管15，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18，水箱19构成制热水回路(关闭电磁阀5,6,8,9,16；关闭第一三通电磁阀20；关闭循环水泵7,26)。水温通过温度传感器27反馈给控制器3，若达到预期温度则打开第七电磁阀16；打开第一三通电磁阀20；关闭电磁阀12,17；关闭循环水泵13,14。
联合制冷和制热水：制冷回路跟单独制冷一样。制热水可以利用空气源热泵4制冷所产生的热量，由水箱19，第二四通电磁阀24，第三电磁阀8，第一循环水泵7，空气源热泵4，第四电磁阀9，第六电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵14，地下埋管15，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18，水箱19构成制热水回路(关闭电磁阀5,6,10,16；关闭第一三通电磁阀20；关闭循环水泵26)。
联合制热和制热水：制热回路跟单独制热一样，由水箱19，第二四通电磁阀24，第五电磁阀10，第六电磁阀12，第二循环水泵13，太阳能集热器11，第三循环水泵14，地下埋管15，第八电磁阀17，第一四通电磁阀18，水箱19构成制热水回路(关闭电磁阀8,9,16；关闭第一三通电磁阀20；关闭循环水泵7)。

Claims (3)

1.一种多能互补的三联供装置，其特征在于，包括室内装置、室外装置和控制器，第二四通电磁阀、室内热交换器、第一四通电磁阀和控制器构成用户侧回路，用户里设有室内空气传感器并反馈给控制器，当室内温度达到所需温度，控制器就会关闭相应的电磁阀及循环水泵；第二四通电磁阀、水箱、第一四通电磁阀和控制器构成用户侧回路构成控制加热水回路，水箱里也设有温度传感器，当达到所需水温，控制器将会关闭相应电磁阀及循环水泵；空气源热泵、第一电磁阀、室内空调风盘、第四循环水泵和第二电磁阀构成制冷主要制热回路；控制器、第二四通电磁阀、与并联回路(第三电磁阀、第一循环水泵、空气源热泵、第四电磁阀和五电磁阀)、第五电磁阀、第六电磁阀、第二循环水泵、太阳能集热器、第三循环水泵、地下埋管、第八电磁阀、第一四通电磁阀构成制热水回路，或者用来辅助制热。
2.根据权利要求1所述一种多能互补的三联供装置，其特征在于，所述空气源热泵里包括压缩机、膨胀阀、水换热器和风换热器。
3.根据权利要求1所述一种多能互补的三联供装置，其特征在于，所述多能互补是指空气能、太阳能和地热能，其中是以空气能为主，太阳能与的热能为辅，冬季对热量的需求量较大，环境温度较低，单一空气能热泵可能会出现供热不足和供热效率低的现象，即可使用太阳能和地热能来辅助加热环境温度和辅助供热。
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