CN205261967U - 一种太阳能结合co2热泵供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，包括控制器、循环水泵，循环水泵与三通阀的进水端A连通，三通阀的出水端B、出水端C分别与太阳能集水箱的进水口、四通阀的进水端D连通，太阳能集水箱的出水口与四通阀的进水端E连通，四通阀的出水端G与CO₂热泵水箱的进水口连通，CO₂热泵水箱的出水口与三通温控阀的进水端H连通，三通温控阀的出水端I、出水端J分别与热水用户、四通阀的进水端F连通，控制器与三通阀、三通温控阀、四通阀、CO₂热泵循环装置连接；CO₂热泵循环装置的气体冷却器供给CO₂热泵水箱热量。本实用新型具有环保、节能的同时，还具有高温制热能力，能够满足严寒条件下的供暖需求。

Description

一种太阳能结合CO2热泵供暖系统

技术领域

本实用新型主要涉及供暖供热技术领域，具体是一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统。

背景技术

传统的冬季供暖系统一般都是采用燃煤锅炉将水加热，然后供给给用户，这种系统不只浪费能源还污染环境，在节能、环保的要求下，这种燃煤锅炉逐渐被取代。太阳能是一种无污染、天然的能源，通过太阳能热水器能够将太阳能转化为热能，从而将水从低温加热到较高的温度，用于供暖系统。但是太阳能集热器的安装面积有限且太阳能能量密度低、波动大，致使现有的太阳能供暖系统大都需要配备较大的蓄热水箱和结合热源，以维持供暖系统的稳定运行。因此，在辐照较差时需要消耗较多的电能或化石能源来维持蓄热水箱的温度，但是这种常规的热泵系统，采用人工合成制冷剂R22或R134等，容易引起臭氧层破坏和温室效应，且这种常规的制冷剂受冷媒特性制约，其应用范围有限，在严寒的条件下，很难利用大气中的能量提取高品位热能，致使供暖不足，严重影响用户冬天的供暖情况。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，利用太阳能和CO₂热泵相结合供暖，在具有环保、节能的同时，还具有高温制热能力，能够满足严寒条件下的供暖需求。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，包括控制器、循环水泵、太阳能集水箱、CO₂热泵水箱、CO₂热泵循环装置、三通阀、三通温控阀和四通阀，所述循环水泵与三通阀的进水端A连通，所述三通阀的出水端B、出水端C分别与太阳能集水箱的进水口、四通阀的进水端D连通，所述太阳能集水箱的出水口与四通阀的进水端E连通，所述四通阀的出水端G与CO₂热泵水箱的进水口连通，所述CO₂热泵水箱的出水口与三通温控阀的进水端H连通，所述三通温控阀的出水端I、出水端J分别与热水用户、四通阀的进水端F连通，所述控制器与三通阀、三通温控阀、四通阀、CO2热泵循环装置连接；所述CO₂热泵循环装置由压缩机、气体冷却器、膨胀器、蒸发器、气液分离器依次循环连接构成，所述气体冷却器供给CO₂热泵水箱热量。

所述CO₂热泵水箱包括由内到外设置的水箱内层和保温层，所述气体冷却器设置于水箱内层和保温层之间。

所述太阳能集水箱内设有温度传感器，所述温度传感器与控制器连接。

所述四通阀与CO₂热泵水箱之间设有第一流量控制器，所述CO₂热泵水箱与三通温控阀之间设置第二流量控制器，所述第一流量控制器、第二流量控制器均与控制器连接。

所述CO₂热泵水箱内设有液位计，所述液位计与控制器连接。

对比现有技术，本实用新型有益效果在于：

1、太阳能供暖本身具有环保、节能的优点，CO₂热泵具有环保、节能、较高的能效比、出水温度范围在55℃-90℃可调的优点，太阳能供暖和CO₂热泵相结合，使得本系统在具有环保、节能的优点的同时还具有较高的制热能力，能够提供较高温度的用水，能够满足严寒条件下的供暖需求。

2、气体冷却器设置于水箱内层和保温层之间，便于气体冷却器对水箱内层的水进行加热，且还具有保温的作用，可以减缓CO₂热泵水箱内的水温的下降速度，从而可以减缓气体冷却器对CO₂热泵水箱的供热速率，节约成本。

3、太阳能集水箱内设有的温度传感器，可以检测太阳能集水箱内的水温，这样当太阳能集水箱内的水温不高时，利用太阳能集水箱内的水不利于节约成本时，可以不使用太阳能集水箱内的水。

4、可以根据用户的实际需求设置第二流量控制器的流量，从而控制CO₂热泵水箱的出水量，在满足供暖需求的条件下不会造成浪费现象，且同时可以通过设置第一流量控制器的流量，控制CO₂热泵水箱的总进水量，使CO₂热泵水箱内的水量在一定的范围内，能够满足供暖需求的同时不会造成水资源的浪费。

5、通过液位计进一步控制CO₂热泵水箱内的水量在一定的范围内，保证满足供暖需求的同时节约水资源。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图中所示标号：1、控制器；2、循环水泵；3、太阳能集水箱；31、温度传感器；4、CO₂热泵水箱；41、水箱内层；42、保温层；43、液位计；5、CO₂热泵循环装置；51、压缩机；52、气体冷却器；53、膨胀器；54、蒸发器；55、气液分离器；6、三通阀；61、进水端A；62、出水端B；63、出水端C；7、三通温控阀；71、进水端H；72、出水端I；73、出水端J；8、四通阀；81、进水端D；82、进水端E；83、进水端F；84、出水端G；91、第一流量控制器；92、第一流量控制器。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，包括控制器1、循环水泵2、太阳能集水箱3、CO₂热泵水箱4、CO₂热泵循环装置5、三通阀6、三通温控阀7和四通阀8。所述循环水泵2与三通阀6的进水端A61连通，所述三通阀6的出水端B62、出水端C63分别与太阳能集水箱3的进水口、四通阀8的进水端D81连通。所述太阳能集水箱3的出水口与四通阀8的进水端E82连通，所述四通阀8的出水端G84与CO₂热泵水箱4的进水口连通，所述CO₂热泵水箱4的出水口与三通温控阀7的进水端H71连通，所述三通温控阀7的出水端I72、出水端J73分别与热水用户9、四通阀8的进水端F83连通。所述控制器1与三通阀6、三通温控阀7、四通阀8、CO₂热泵循环装置5连接。所述CO₂热泵循环装置5由压缩机51、气体冷却器52、膨胀器53、蒸发器54、气液分离器55依次循环连接构成，所述气体冷却器52供给CO₂热泵水箱4热量。CO₂气体经压缩机51压缩后通过气体冷却器52与CO₂热泵水箱4进行热交换，将热量传递给CO₂热泵水箱4后，降温后的CO₂经膨胀器53变成液态，然后在蒸发器54内吸热蒸发，再进入气液分离器55分离，分离后的CO₂气体被吸入压缩机51内完成制冷循环。通过气体冷却器52将热量传递给了CO₂热泵水箱4，从而CO₂热泵水箱4内的水温升高，以用于供暖。

本实用新型的原理是：循环水泵2内的水进入太阳能集水箱3内，吸收一定的热量，达到一定的温度，然后升温后的水通过四通阀8进入CO₂热泵水箱4内，此时由于进入CO₂热泵水箱4的水有一定的温度，可以减少CO₂热泵循环装置5对其热量的供应，因此可以节约一定的能源；当太阳能集水箱3内的水供给不足时，可以通过三通阀6和四通阀8直接将循环水泵2内的水导入CO₂热泵水箱4内，因此可以保证CO₂热泵水箱4内足够的水量。经过加热的水通过三通温控阀7供应给用户，三通温控阀7可以检测水温，当水温低于设定值时，将信息传递给控制器1，通过控制器1控制CO₂热泵循环装置5，加快气体冷却器52对CO₂热泵水箱4的热量传递，从而增高水温；同时通过控制器1控制三通温控阀7的出水端I72和出水端J73的流量，使出水端J73的阀度增大，出水端I71的阀度减小，从而使得较多的低温水流向四通阀8，然后进入CO₂热泵水箱4内继续进行加热。

进一步的，所述CO₂热泵水箱4包括由内到外设置的水箱内层43和保温层44，所述气体冷却器设置于水箱内层43和保温层44之间，通过保温层44的设置可以减缓CO₂热泵水箱4内的水温的下降速度，从而可以减缓气体冷却器52对CO₂热泵水箱的供热速率，节约成本。

进一步的，所述太阳能集水箱3内设有温度传感器31，所述温度传感器31与控制器1连接，可以通过温度传感器31测得太阳能集水箱3内的温度，然后传输至控制器1，通过控制器1控制四通阀8的进水端E82的流量，当太阳能集水箱3内温度高于或等于设定值时，四通阀8的进水端E82连通，太阳能集水箱3内水流向CO₂热泵水箱4内，当太阳能集水箱3内的水温低于设定值时，四通阀8的进水端E82闭合，直接通过三通阀6和四通阀8直接将循环水泵2内的水导入CO₂热泵水箱4内，这样当太阳能集水箱3内的水温不高时，为了减少向太阳能集水箱3内打水的步骤，可以不用太阳能集水箱3内的水，可以节约成本。

进一步的，所述四通阀8与CO₂热泵水箱4之间设有第一流量控制器91，所述CO₂热泵水箱4与三通温控阀7之间设置第二流量控制器92，所述第一流量控制器91、第二流量控制器92均与控制器1连接。通过第一流量控制器91用来检测、控制流入CO₂热泵水箱4内的水流量，通过第二流量控制器92用来检测、控制由CO₂热泵水箱4流出的热水的总流量，从而使CO₂热泵水箱4流出和流入的水量达到平衡，使CO₂热泵水箱4内的水，能够满足供暖需求。可以根据用户的实际需求设置第二流量控制器92的流量，从而控制CO₂热泵水箱4的出水量，在满足供暖需求的条件下不会造成浪费现象，且同时可以通过设置第一流量控制器91的流量，控制CO₂热泵水箱4的总进水量，使CO₂热泵水箱4内的水量在一定的范围内，能够满足供暖需求的同时不会造成水资源的浪费。

进一步的，所述CO₂热泵水箱4内设有液位计43，所述液位计43与控制器1连接，通过液位计43可以测量CO₂热泵水箱4内的水的液位，然后传输至控制器1，通过控制器1控制四通阀8，使CO₂热泵水箱4内的液位保持在一定的范围内。

实施例：

一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，包括控制器1、循环水泵2、太阳能集水箱3、CO₂热泵水箱4、CO2热泵循环装置5、三通阀6、三通温控阀7和四通阀8。所述循环水泵2与三通阀6的进水端A61连通，所述三通阀6的出水端B62、出水端C63分别与太阳能集水箱3的进水口、四通阀8的进水端D81连通。所述太阳能集水箱3的出水口与四通阀8的进水端E82连通，所述四通阀8的出水端G84与CO₂热泵水箱4的进水口连通，所述CO₂热泵水箱4的出水口与三通温控阀7的进水端H71连通，所述三通温控阀7的出水端I72、出水端J73分别与热水用户9、四通阀8的进水端F83连通。所述控制器1与三通阀6、三通温控阀7、四通阀8、CO2热泵循环装置5连接。所述CO₂热泵循环装置5由压缩机51、气体冷却器52、膨胀器53、蒸发器54、气液分离器55依次循环连接构成，所述气体冷却器52供给CO₂热泵水箱4热量。所述CO₂热泵水箱4包括由内到外设置的水箱内层41和保温层42，所述气体冷却器52设置于水箱内层41和保温层42之间。所述太阳能集水箱3内设有温度传感器31，所述温度传感器31与控制器1连接。所述四通阀8与CO₂热泵水箱4之间设有第一流量控制器91，所述CO₂热泵水箱4与三通温控阀7之间设置第二流量控制器92，所述第一流量控制器91、第二流量控制器92均与控制器1连接。所述CO₂热泵水箱4内设有液位计43，所述液位计43与控制器1连接。本实施例的有益效果在于：太阳能供暖和CO₂热泵相结合，使得本系统具有环保、节能的优点的同时还具有较高的制热能力，能够提供较高温度的用水，能够满足严寒条件下的供暖需求；且可以控制CO₂热泵水箱4内的水在一定的范围内，在满足供暖的情况下节约能源。

Claims (5)

1.一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，其特征是：包括控制器(1)、循环水泵(2)、太阳能集水箱(3)、CO₂热泵水箱(4)、CO₂热泵循环装置(5)、三通阀(6)、三通温控阀(7)和四通阀(8)，所述循环水泵(2)与三通阀(6)的进水端A(61)连通，所述三通阀(6)的出水端B(62)、出水端C(63)分别与太阳能集水箱(3)的进水口、四通阀(8)的进水端D(81)连通，所述太阳能集水箱(3)的出水口与四通阀(8)的进水端E(82)连通，所述四通阀(8)的出水端G(84)与CO₂热泵水箱(4)的进水口连通，所述CO₂热泵水箱(4)的出水口与三通温控阀(7)的进水端H(71)连通，所述三通温控阀(7)的出水端I(72)、出水端J(73)分别与热水用户(9)、四通阀(8)的进水端F(83)连通，所述控制器(1)与三通阀(6)、三通温控阀(7)、四通阀(8)、CO₂热泵循环装置(5)连接；所述CO₂热泵循环装置(5)由压缩机(51)、气体冷却器(52)、膨胀器(53)、蒸发器(54)、气液分离器(55)依次循环连接构成，所述气体冷却器(52)供给CO₂热泵水箱(4)热量。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，其特征是：所述CO₂热泵水箱(4)包括由内到外设置的水箱内层(41)和保温层(42)，所述气体冷却器(52)设置于水箱内层(41)和保温层(42)之间。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，其特征是：所述太阳能集水箱(3)内设有温度传感器(31)，所述温度传感器(31)与控制器(1)连接。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，其特征是：所述四通阀(8)与CO₂热泵水箱(4)之间设有第一流量控制器(91)，所述CO₂热泵水箱(4)与三通温控阀(7)之间设置第二流量控制器(92)，所述第一流量控制器(91)、第二流量控制器(92)均与控制器(1)连接。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能结合CO₂热泵供暖系统，其特征是：所述CO₂热泵水箱(4)内设有液位计(43)，所述液位计(43)与控制器(1)连接。