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基于太阳能的双级热泵供暖系统 Download PDF

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苏文娟
李德锋
管凌峰
沈俊
李阳
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Abstract

本发明涉及供暖装置，为了解决现有供暖装置具有能耗高、采暖效果不佳，升温效率低和电热耦合效果不好的问题，提供一种基于太阳能的双级热泵供暖系统，包括热泵制冷剂管路、循环水管路和太阳能光电管路，所述太阳能光电管路通过集热器进行光电反应后为热泵制冷剂管路中的低压级压缩机和高压级压缩机提供电能，热泵制冷剂管路中的制冷剂依次进入低压级压缩机和高压级压缩机流经换热器对循环水管路内的循环水进行加热，加热后的循环水通过循环水管路输送到使用端使用，本发明具有流程简单、设计合理、易于生产制造、功能效果良好和适用范围广的特点。

Description

基于太阳能的双级热泵供暖系统
技术领域
本发明涉及供暖装置，尤其是一种基于太阳能的双级热泵供暖系统。
背景技术
随着全球气候问题的凸显，各种极端天气频繁出现，夏天的持续高温，冬季的提前入冬，以及更漫长的冬季。同时南方地区没有集中供暖，冬季需要长时间的开空调、油酊等取暖器来抵抗寒冬，电力消耗大。
其次在北方室外温度很低时单级热泵达到的采暖效果不佳，升温效率低；
最后是电热耦合效果不好，采暖都使用电能完成，太阳能光能等绿色能源没有很好的利用起来，造成资源浪费。
综上所述现有供暖装置具有能耗高、采暖效果不佳，升温效率低和电热耦合效果不好的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有供暖装置具有能耗高、采暖效果不佳，升温效率低和电热耦合效果不好的问题，提供一种基于太阳能的双级热泵供暖系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于太阳能的双级热泵供暖系统，包括热泵制冷剂管路、循环水管路和太阳能光电管路，所述太阳能光电管路通过集热器进行光电反应后为热泵制冷剂管路中的低压级压缩机和高压级压缩机提供电能，热泵制冷剂管路中的制冷剂依次进入低压级压缩机和高压级压缩机流经换热器对循环水管路内的循环水进行加热，加热后的循环水通过循环水管路输送到使用端使用。
进一步地，所述的制冷剂管路：包括依次连接的低压级压缩机、高压级压缩机和换热器，换热器又分别与第一膨胀阀和经济器连接，第一膨胀阀通过经济器与低压级压缩机的出口和高压级压缩机的进口连通管道连接；
经济器连接第二膨胀阀，第二膨胀阀与三通连接，制冷剂经过三通分别通过蒸发器进入低压级压缩机和通过集热器进入低压级压缩机。
进一步地，所述的循环水管路包括蓄水箱，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与外部水源连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口为最终的热水端，供人们取用。
进一步地，所述的循环水管路包括膨胀水箱，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与地暖的出水口连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口与地暖的进水口连接。
进一步地，所述的太阳能光电管路包括集热器，集热器进行光电反应后，电流依次通过太阳能控制器、蓄电池和逆变器与电网电连接。
进一步地，所述的集热器为PVT集热器模块。
进一步地，所述的蒸发器为翅片管式蒸发器。
本发明的有益效果是，本发明的一种基于太阳能的双级热泵供暖系统，该装置利用太阳能光电技术、光热技术以及热泵制热技术解决家用建筑热水及供暖问题，特别适用于太阳能资源丰富且环境温度较低的高寒地区，该装置主要基于太阳能和双级热泵压缩系统构成，本发明具有流程简单、设计合理、易于生产制造、功能效果良好和适用范围广的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程示意图。
图中：1.低压级压缩机，2.高压级压缩机，3.换热器，4.第一膨胀阀，5.经济器，6.第二膨胀阀，7.蒸发器，8.集热器，9.蓄水箱，10.膨胀水箱，11.地暖，12.逆变器，13.太阳能控制器，14.蓄电池。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种基于太阳能的双级热泵供暖系统，包括热泵制冷剂管路、循环水管路和太阳能光电管路，
制冷剂管路：包括依次连接的低压级压缩机1、高压级压缩机2和换热器3，换热器又分别与第一膨胀阀4和经济器5连接，第一膨胀阀通过管道与低压级压缩机的出口和高压级压缩机的进口连通管道连接；
经济器连接第二膨胀阀6，第二膨胀阀与三通连接，制冷剂经过三通分别通过蒸发器7进入低压级压缩机和通过集热器8进入低压级压缩机。
制冷剂先从低压级压缩机进入高压级压缩机，流经换热器与循环水进行换热，制冷剂经过换热器分成了两路，
一路进入经济器，过经济器后的制冷剂经第二膨胀阀进行节流后流经三通，分别经蒸发器后进入低压级压缩机，和路经PVT集热器后进入低压级压缩机。
另一路通过第一膨胀阀进入经济器后对制冷剂进行冷却，随后流入低压级压缩机出口与高压级压缩机进口，从而降低高压级压缩机的排气温度，增大热泵的温度运行范围，设置经济器可以更好地控制中间压力，使系统在最佳中间压力下运行，同时也有利于提高系统COP。
循环水管路包括蓄水箱9，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与外部水源连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口为最终的热水端，供人们取用。
循环水管路包括膨胀水箱10，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与地暖11的出水口连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口与地暖的进水口连接。
循环水经水泵按照图中所示方向进行流动，循环水从换热器中获得热量，一部分为建筑提供生活热水，一部分为建筑提供地暖供热。
太阳能光电管路包括集热器，集热器为PVT集热器模块，集热器进行光电反应后，电流依次通过太阳能控制器、蓄电池和逆变器与电网电连接。
PVT集热器进行光电反应后，电流流经太阳能控制器13，然后蓄电池14，再通过逆变器12，最终上网后为双级热泵系统的压缩机提供电能，平时多余的电能还能并入电网创收，同时也可以减轻国家的电力负担，通过光转电，再通过电转热的方式适用北方的低温环境，提高整套系统的电热耦合效果。
实际使用时
非冬季晴天模式：应用太阳能光电效应流程，电能驱动热泵(低压级压缩机和高压级压缩机)运行，换热器为生活热水提供热量。
冬季晴天模式：应用太阳能光电和光热效应流程，电能驱动热泵(低压级压缩机和高压级压缩机)运行，光热提高热泵蒸发端蒸发压力，从而进一步提高系统制热量与COP，换热器为生活热水以及地暖提供热量。
多云和夜间模式：此时PVT集热器模块失效，通过开启热泵(低压级压缩机和高压级压缩机)，利用换热器为生活热水以及地暖提供热量。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (7)

1.一种基于太阳能的双级热泵供暖系统，包括热泵制冷剂管路、循环水管路和太阳能光电管路，其特征在于：所述太阳能光电管路通过集热器进行光电反应后为热泵制冷剂管路中的低压级压缩机和高压级压缩机提供电能，热泵制冷剂管路中的制冷剂依次进入低压级压缩机和高压级压缩机流经换热器对循环水管路内的循环水进行加热，加热后的循环水通过循环水管路输送到使用端使用。
2.如权利要求1所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的制冷剂管路：包括依次连接的低压级压缩机、高压级压缩机和换热器，换热器又分别与第一膨胀阀和经济器连接，第一膨胀阀通过经济器与低压级压缩机的出口和高压级压缩机的进口连接；
经济器连接第二膨胀阀，第二膨胀阀与三通连接，制冷剂经过三通分别通过蒸发器进入低压级压缩机和通过集热器进入低压级压缩机。
3.如权利要求1所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的循环水管路包括蓄水箱，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与外部水源连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口为最终的热水端，供人们取用。
4.如权利要求1或3所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的循环水管路包括膨胀水箱，蓄水箱上具有冷水的进水口、冷水的出水口和热水的进水口和热水的出水口，冷水的进水口与地暖的出水口连接，冷水的出水口与换热器的进水口连接，热水的进水口与换热器的出水口连接，热水的出水口与地暖的进水口连接。
5.如权利要求1所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的太阳能光电管路包括集热器，集热器进行光电反应后，电流依次通过太阳能控制器、蓄电池和逆变器与电网电连接。
6.如权利要求1或5所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的集热器为PVT集热器模块。
7.如权利要求1所述的基于太阳能的双级热泵供暖系统，其特征在于：所述的蒸发器为翅片管式蒸发器。
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