CN203744600U - 一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，包括热水管道、冷水管道、集热水箱太阳能换热系统及空气热源泵系统；所述太阳能换热系统包括太阳能集热板、储热水箱、第七阀门、换热装置；所述空气热源泵系统包括蒸发器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第一冷凝器、第二冷凝器、第一阀门组、第二阀门组、压缩机及四通换向阀。本实用新型所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统可实现一机多用，结构简单，并且成本低。

Description

一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，具体涉及一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统。

背景技术

目前，大部分的制冷空调设备都是以电能驱动的，传统的制冷空调设备消耗大量的电能，同时也带来了对环境的破坏。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源，以太阳能作为主要能源驱动制冷与空调技术将是未来的发展方向。另外，太阳能系统吸热时间长，没有阳光无法制热，不适合冬季采暖，夏天也无法制冷。为了解决这些问题，可以采用太阳能结合空气源热泵热水空调系统，来实现全年制取热水和冬季采暖及夏季制冷。

中国实用新型专利(CN202630263U)公开了一种太阳能空气源热泵热水空调系统，提供了一种可以在工业或者民用建筑中制取全年卫生热水和冬季采暖及夏季制冷的太阳能空气源热泵热水系统。该实用新型的具体工作原理：(1)热水模式：当太阳能集热器吸收太阳光能温度高于储热水箱内温度传感器处热水温度5℃时，启动太阳能循环泵和防冻液循环泵，太阳能集热器内高温防冻液进入太阳能换热器和进入太阳能换热器内的储热水箱地步冷水进行换热，加热后的热水进入储热水箱上部；当太阳能集热器和储热水箱内热水温差相差2℃时，关闭太阳能循环泵和防冻液循环泵；(2)采暖模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组设在制热模式，电动三通阀设在下通状态，空气源热泵冷热水机组制取热水经电动三通阀进入末端空调系统进行采暖，回水经热泵循环泵循环进入空气源热泵冷热水进组循环加热；(3)制冷模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组设在制冷模式，电动三通阀设在下通状态，空气源热泵冷热水机组制取冷水经电动三通阀进空调系统进行放冷，回收经循环热泵循环进入空气源热泵冷热水机组循环制冷。可见该专利是通过制取冷热水的方式来进对房间进行制冷和制热，不能实现一机多用，同时产品结构复杂，运行维护比较困难，相对造价也比较高，限制了其使用和推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，该系统可实现一机多用，结构简单，并且成本低。

为达到上述目的，本实用新型所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统包括冷水管道、热水管道、集热水箱、太阳能换热系统及空气热源泵系统，集热水箱的入水口与冷水管道相连通，集热水箱的出水口与热水管道相连通；

所述太阳能换热系统包括太阳能集热板、储热水箱、第七阀门、换热装置，储热水箱的冷水出口与太阳能集热板的入水口相连通，储热水箱的热水入口分别与太阳能集热板的出水口相连通，储热水箱的热水出口与换热装置的入水口相连通，储热水箱的冷水入口与换热装置的出水口及冷水管道相连通，储热水箱的热水出口与换热装置及热水管道相连通，储热水箱与换热装置的入水口之间通过第七阀门相连通；

所述空气热源泵系统包括蒸发器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第一冷凝器、第二冷凝器、第一阀门组、第二阀门组、压缩机及四通换向阀，蒸发器设置于换热装置内，第二冷凝器设置于集热水箱内，蒸发器的出水口分为两路，其中一路与四通换向阀上的第一水口相连通，另一路经第一阀门后分为两路，其中一路与第二冷凝器的入水口相连通，另一路经第三阀门后与四通换向阀的第二水口相连通；蒸发器的入水口分为两路，其中一路经第一阀门组与第二阀门组的出水口相连通，另一路经第二阀门后分为两路，其中一路与第二冷凝器的出水口相连通，另一路与第四阀门的出水口相连通，第四阀门的入水口与第二阀门组的入水口通过管道并管后通过第六阀门与第一冷凝器的出水口相连通，第一冷凝器的入水口与四通换向阀上的第二水口相连通，四通换向阀上的第三水口与压缩机的入水口相连通，压缩机的出水口与四通换向阀上的第四水口相连通。

所述第一阀门组包括第一膨胀阀及第一止回阀，蒸发器上出口的一路分别与第一膨胀阀的出水口及第一止回阀的入水口相连通；

所述第二阀门组包括第二膨胀阀及第二止回阀，第一膨胀阀的入水口与第一止回阀的出水口通过管道并管后分别与第二膨胀阀的入水口及第二止回阀的出水口相连通，第二膨胀阀的出水口与第二止回阀的入水口通过管道并管后再与第四阀门的入水口通过管道并管。

所述储热水箱的冷水出口通过第一水泵与太阳能集热板的入水口相连通。

所述储热水箱的冷水入口通过第二水泵与换热装置的出水口相连通。

所述冷水管道与集热水箱的入水口通过第三水泵相连通。

所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及第六阀门均为电磁阀。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统包括热水管道、冷水管道、集热水箱太阳能换热系统及空气热源泵系统，太阳能换热系统包括太阳能集热板、储热水箱、第七阀门、换热装置，空气热源泵系统包括蒸发器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第一冷凝器、第二冷凝器、第一阀门组、第二阀门组、压缩机及四通换向阀，当处于冬季工况时，打开第三阀门、第四阀门、第五阀门及第六阀门，关闭第一阀门和第二阀门，从而实现冬季制冷和第一冷凝器及第二冷凝器加热的热水模式；当处于夏季工况时，转动四通换向阀，关闭第三阀门、第四阀门，开启第一阀门、第二阀门、第五阀门及第六阀门，从而实现夏季制热和第二冷凝器加热的热水模式，当处于过渡季节工况时，打开第三阀门及第四阀门，并关闭第一阀门、第二阀门、第五阀门及第六阀门，从而实现第一冷凝器及第二冷凝器不断加热的热水模式，进而实现一机多用的效果，并且结构简单、成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型冬季工况的原理示意图；

图3为本实用新型夏季工况的原理示意图；

图4为本实用新型过渡季节工况的原理示意图。

其中，1-1为第一止回阀、1-2为第二止回阀、2-1为第一膨胀阀、2-2为第二膨胀阀、3为第一冷凝器、4为四通换向阀、5为压缩机、6为第二冷凝器、7-1为第一阀门、7-2为第二阀门、7-3为第三阀门、7-4为第四阀门、7-5为第五阀门、7-6为第六阀门、8为蒸发器、9为储热水箱、10为太阳能集热板、11-1为第一水泵、11-2为第二水泵、12为第三水泵、13为集热水箱、14为换热装置、15为第七阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统包括冷水管道、热水管道、集热水箱13、太阳能换热系统及空气热源泵系统，集热水箱13的入水口与冷水管道相连通，集热水箱13的出水口与热水管道相连通；

所述太阳能换热系统包括太阳能集热板10、储热水箱9、第七阀门15、换热装置14，储热水箱9的冷水出口与太阳能集热板10的入水口相连通，储热水箱9的热水入口分别与太阳能集热板10的出水口相连通，储热水箱9的热水出口与换热装置14的入水口相连通，储热水箱9的冷水入口与换热装置14的出水口及冷水管道相连通，储热水箱9的热水出口与换热装置14及热水管道相连通，储热水箱9与换热装置14的入水口之间通过第七阀门15相连通；

所述空气热源泵系统包括蒸发器8、第一阀门7-1、第二阀门7-2、第三阀门7-3、第四阀门7-4、第五阀门7-5、第六阀门7-6、第一冷凝器3、第二冷凝器6、第一阀门组、第二阀门组、压缩机5及四通换向阀4，蒸发器8设置于换热装置14内，第二冷凝器6设置于集热水箱13内，蒸发器8的出水口分为两路，其中一路与四通换向阀4上的第一水口相连通，另一路经第一阀门7-1后分为两路，其中一路与第二冷凝器6的入水口相连通，另一路经第三阀门7-3后与四通换向阀4的第二水口相连通；蒸发器8的入水口分为两路，其中一路经第一阀门组与第二阀门组的出水口相连通，另一路经第二阀门7-2后分为两路，其中一路与第二冷凝器6的出水口相连通，另一路与第四阀门7-4的出水口相连通，第四阀门7-4的入水口与第二阀门组的入水口通过管道并管后通过第六阀门7-6与第一冷凝器3的出水口相连通，第一冷凝器3的入水口与四通换向阀4上的第二水口相连通，四通换向阀4上的第三水口与压缩机5的入水口相连通，压缩机5的出水口与四通换向阀4上的第四水口相连通。另外，所述第一阀门7-1、第二阀门7-2、第三阀门7-3、第四阀门7-4、第五阀门7-5及第六阀门7-6均为电磁阀。

需要说明的是，所述第一阀门组包括第一膨胀阀2-1及第一止回阀1-1，蒸发器8上出口的一路分别与第一膨胀阀2-1的出水口及第一止回阀1-1的入水口相连通；第二阀门组包括第二膨胀阀2-2及第二止回阀1-2，第一膨胀阀2-1的入水口与第一止回阀1-1的出水口通过管道并管后分别与第二膨胀阀2-2的入水口及第二止回阀1-2的出水口相连通，第二膨胀阀2-2的出水口与第二止回阀1-2的入水口通过管道并管后再与第四阀门7-4的入水口通过管道并管。另外，所述储热水箱9的冷水出口通过第一水泵11-1与太阳能集热板10的入水口相连通；储热水箱9的冷水入口通过第二水泵11-2与换热装置14的出水口相连通；冷水管道与集热水箱13的入水口通过第三水泵12相连通。

本实用新型的工作过程为：

本实用新型可以冬季、夏季及过渡季节进行使用，外界的水通过冷水管道进入到本实用新型所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统中，并从热水管道中排出，以下将分别进行介绍。

参考图2，冬季工况时，打开第三阀门7-3、第四阀门7-4、第五阀门7-5及第六阀门7-6，关闭第一阀门7-1和第二阀门7-2，从而使第二冷凝器6与第一冷凝器3并联接入，压缩机5吸入蒸发器8内产生的低压低温制冷剂蒸汽，使蒸发器8内保持低压状态，从而创造了蒸发器8内的制冷剂液体在低温下沸腾的条件；当压缩机5对吸入到低压低温制冷剂蒸汽进行压缩，使低压低温制冷剂蒸汽的压力及温度上升，从而使低压低温制冷剂蒸汽在常温下进行液化，形成高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽进入到第一冷凝器3和第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，形成高压制冷剂液体，并从第一冷凝器3及第二冷凝器6中排出，高压制冷剂液体经过第一膨胀阀2-1节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，并吸收汽化潜热，使本身温度也相应降低，成为低压低温制冷剂蒸汽，最后经第一膨胀阀2-1节流后的制冷剂液体及低压低温制冷剂蒸汽进入蒸发器8，蒸发器8中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收由太阳能集热器加热而储存在储热水箱9中热水的热量而汽化，形成的低压低温制冷剂蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环，实现冬季制冷和冷凝器加热热水模式。

同时，开启太阳能换热系统中连接在集热器第一水泵11-1、第七阀门15及第二水泵11-2，太阳能集热板10通过第一水泵11-1不断加热储热水箱9中的水，储热水箱9中的水一部分分流到换热装置14与蒸发器8进行换热，一部分用于和集热水箱13中的热水混合，进行联合供热。

参考图3，夏季工况时，转动四通换向阀4，使制冷工质反向循环，然后关闭第三阀门7-3、第四阀门7-4，开启第一阀门7-1、第二阀门7-2、第五阀门7-5及第六阀门7-6，使第二冷凝器6和第一冷凝器3并联接入，此时第一冷凝器3起到蒸发器的作用，原来的蒸发器8起到冷凝器的作用，压缩机5吸入第一冷凝器3内产生的低压低温制冷剂蒸汽，使第一冷凝器3内保持低压状态，创造了第一冷凝器3内部制冷剂液体在低温下沸腾的条件；压缩机5吸入的低压低温制冷剂蒸汽经过压缩后，使低压低温制冷剂蒸汽的压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件，从而形成高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽排入蒸发器8和第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，形成高压制冷剂液体，然后从蒸发器8及第二冷凝器6内排出，高压制冷剂液体经过第二膨胀阀2-2节流降压，导致部分高压制冷剂液体汽化，然后再吸收汽化潜热，使其温度降低，成为低压低温制冷剂蒸汽，并进入第一冷凝器3；第一冷凝器3中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温制冷剂蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环，实现夏季制热和冷凝器加热热水模式。

同时，打开第一水泵11-1，并关闭第七阀门15及第二水泵11-2，太阳能集热板10通过第一水泵11-1不断加热储热水箱9中的水，全部用于和集热水箱13中的热水混合，进行联合供热。

参考图4，过渡季节工况时，打开第三阀门7-3及第四阀门7-4，并关闭第一阀门7-1、第二阀门7-2、第五阀门7-5及第六阀门7-6，使第二冷凝器6和蒸发器8串联接入，压缩机5吸入蒸发器8内产生的低压低温制冷剂蒸汽，使蒸发器8内保持低压状态，创造了蒸发器8内的制冷剂液体在低温下沸腾的条件；压缩机5吸入的低压低温制冷剂蒸汽经过压缩后，使低压低温制冷剂蒸汽的压力和温度升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件，并形成高温高压的制冷剂蒸汽；高温高压的制冷剂蒸汽排入第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成高压制冷剂液体，并从第二冷凝器6排出；高压制冷剂液体经过第一膨胀阀2-1节流降压，导致部分高压制冷剂液体汽化，再吸收汽化潜热，使本身温度也相应降低，成为低压低温制冷剂蒸汽，并进入到蒸发器8中；蒸发器8中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收由太阳能集热板10加热而储存在储热水箱9中热水的热量而汽化，形成低压低温蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环，如此实现了中间冷凝器不断加热热水模式。

同时，开启第一水泵11-1、关闭第七阀门15及第二水泵11-2，太阳能集热板10通过第一水泵11-1不断加热储热水箱9中的水，全部用于和集热水箱13中的热水混合，进行联合供热。

综上，本实用新型可以实现在冬季室内制热，夏季室内制冷，全年利用冷凝器加热和太阳能集热板10加热热水的方式进行联合供应生活热水的功能，并且在冬季能很好的利用了太阳能提高了热泵的制热效率，通过四通换向阀4换向实现各功能转换，简单方便，一机多用。

本实用新型除可实现上述冬季室内制热，夏季室内制冷，全年供应生活热水的功能外，也能运用于需要实现不同功能区间的工艺性场合，在一些生产工艺不同时段需要制热和制冷，而另外一些生产工艺需要一直制热的情况时，即可实现一机多用，从而节约能源设备。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，包括冷水管道、热水管道、集热水箱(13)、太阳能换热系统及空气热源泵系统，集热水箱(13)的入水口与冷水管道相连通，集热水箱(13)的出水口与热水管道相连通；

所述太阳能换热系统包括太阳能集热板(10)、储热水箱(9)、第七阀门(15)、换热装置(14)，储热水箱(9)的冷水出口与太阳能集热板(10)的入水口相连通，储热水箱(9)的热水入口分别与太阳能集热板(10)的出水口相连通，储热水箱(9)的热水出口与换热装置(14)的入水口相连通，储热水箱(9)的冷水入口与换热装置(14)的出水口及冷水管道相连通，储热水箱(9)的热水出口与换热装置(14)及热水管道相连通，储热水箱(9)与换热装置(14)的入水口之间通过第七阀门(15)相连通；

所述空气热源泵系统包括蒸发器(8)、第一阀门(7-1)、第二阀门(7-2)、第三阀门(7-3)、第四阀门(7-4)、第五阀门(7-5)、第六阀门(7-6)、第一冷凝器(3)、第二冷凝器(6)、第一阀门组、第二阀门组、压缩机(5)及四通换向阀(4)，蒸发器(8)设置于换热装置(14)内，第二冷凝器(6)设置于集热水箱(13)内，蒸发器(8)的出水口分为两路，其中一路与四通换向阀(4)上的第一水口相连通，另一路经第一阀门(7-1)后分为两路，其中一路与第二冷凝器(6)的入水口相连通，另一路经第三阀门(7-3)后与四通换向阀(4)的第二水口相连通；蒸发器(8)的入水口分为两路，其中一路经第一阀门组与第二阀门组的出水口相连通，另一路经第二阀门(7-2)后分为两路，其中一路与第二冷凝器(6)的出水口相连通，另一路与第四阀门(7-4)的出水口相连通，第四阀门(7-4)的入水口与第二阀门组的入水口通过管道并管后通过第六阀门(7-6)与第一冷凝器(3)的出水口相连通，第一冷凝器(3)的入水口与四通换向阀(4)上的第二水口相连通，四通换向阀(4)上的第三水口与压缩机(5)的入水口相连通，压缩机(5)的出水口与四通换向阀(4)上的第四水口相连通。

2.根据权利要求1所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，

所述第一阀门组包括第一膨胀阀(2-1)及第一止回阀(1-1)，蒸发器(8)上出口的一路分别与第一膨胀阀(2-1)的出水口及第一止回阀(1-1)的入水口相连通；

所述第二阀门组包括第二膨胀阀(2-2)及第二止回阀(1-2)，第一膨胀阀(2-1)的入水口与第一止回阀(1-1)的出水口通过管道并管后分别与第二膨胀阀(2-2)的入水口及第二止回阀(1-2)的出水口相连通，第二膨胀阀(2-2)的出水口与第二止回阀(1-2)的入水口通过管道并管后再与第四阀门(7-4)的入水口通过管道并管。

3.根据权利要求1所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，所述储热水箱(9)的冷水出口通过第一水泵(11-1)与太阳能集热板(10)的入水口相连通。

4.根据权利要求3所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，所述储热水箱(9)的冷水入口通过第二水泵(11-2)与换热装置(14)的出水口相连通。

5.根据权利要求4所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，所述冷水管道与集热水箱(13)的入水口通过第三水泵(12)相连通。

6.根据权利要求1所述的太阳能-空气双热源式热泵空调及热水系统，其特征在于，所述第一阀门(7-1)、第二阀门(7-2)、第三阀门(7-3)、第四阀门(7-4)、第五阀门(7-5)及第六阀门(7-6)均为电磁阀。