CN205641309U - 一种基于太阳能空气源热泵三联供系统 - Google Patents

一种基于太阳能空气源热泵三联供系统 Download PDF

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刘秋新
王心慰
潘华阳
王能
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    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
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Abstract

本实用新型属于热能利用领域,涉及一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,包括压缩机、气液分离器、室外机风冷换热器和、室内机风冷换热器、三通调节阀一、三通调节阀二、三通调节阀三、四通换向阀、单向阀组、储液器、过滤器、经济器、膨胀阀一、膨胀阀二、热水换热器和热水箱,各部件之间通过管道适当连接。本实用新型的有益效果为,该系统兼具冷暖空调和生活热水供应功能,适当位置增设太阳能集热器,最大限度的利用太阳能补充系统所需的热量,利用可再生能源并节省电能,节能环保;该系统功能多,可以实现单独制冷、单独供热、单独制热水、制冷同时制生活热水和供热同时制生活热水、单独制热时除霜以及制热同时制热水并除霜等功能。

Description

一种基于太阳能空气源热泵三联供系统
技术领域
本实用新型属于热能利用领域,涉及一种基于太阳能空气源热泵三联供系统。
背景技术
空气源热泵空调和空气源热泵热水器都有节能、环保等优点,但是也存在诸多问题:空调(制冷、供暖)和热水分别是两套系统,大量的能源被浪费,全年设备利用率低;新型太阳能空气源热泵“三联供”技术对热泵空调技术、热泵热水器技术、太阳能的利用和先进的换热技术进行高度技术集成,不仅环保而且节能。
实用新型内容
为克服现有技术中能源利用率低的不足,本实用新型提供一种基于太阳能空气源热泵三联供系统。
本实用新型克服现有技术的不足所提供的技术方案如下:一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,包括压缩机、气液分离器、室外机风冷换热器和室内机风冷换热器,所述压缩机上设置有压缩机出口和压缩机进口,所述压缩机出口通过管道与三通调节阀一的第一接口连通,所述三通调节阀一的第二接口通过管道与四通换向阀的第一接口连通,所述三通调节阀一的第三接口通过管道与热水换热器的制冷剂入口连通,所述热水换热器的制冷剂出口通过管道与所述四通换向阀的第一接口连通,所述热水换热器的循环水出口通过由管道依次顺序连通的热水箱、水泵一和太阳能集热器四与所述热水换热器的循环水入口连通;所述四通换向阀的第三接口通过所述气液分离器与所述压缩机进口连通;所述四通换向阀的第四接口通过由管道依次顺序连通电磁阀二、室内机风冷换热器和电磁阀四与单向阀组的第三接口连通,所述单向阀组的第三接口还通过设置有电磁阀一的管道与所述四通换向阀的第四接口连通,所述四通换向阀的第四接口还通过由管道依次连通的电磁阀五和太阳能集热器三与所述室内机风冷换热器连通,所述单向阀组的第四接口通过由管道依次顺序连通的储液器、过滤器、经济器和膨胀阀一与单向阀组的第二接口连通,所述单向阀组的第一接口通过设有电磁阀三的管道与所述四通换向阀的第二接口连通,所述单向阀组的第一接口还通过管道与三通调节阀二的第三接口连通,所述三通调节阀二的第一接口通过由管道依次连通的太阳能集热器一和所述室外机风冷换热器与三通调节阀三的第三接口连通,所述三通调节阀二的第二接口通过所述室外机风冷换热器与所述三通调节阀三的第三接口连通,所述三通调节阀三的第一接口和第三接口通过太阳能集热器二连通,所述三通调节阀三的第二接口通过管道与所述四通换向阀的第二接口连通。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,所述压缩机上还设置有制冷剂进口,所述膨胀阀一的两端通过管道并联有平衡阀,所述过滤器与所述经济器之间的连通管道上并联有膨胀阀二,所述经济器通过管道连通所述制冷剂进口,经过所述过滤器的制冷剂的一部分通过管道流过经济器后流向膨胀阀一,经过所述过滤器的制冷剂的另一部分通过膨胀阀二后流过经济器并最终通过管道经制冷剂进口流入所述压缩机。
进一步,所述四通换向阀的第四接口通过由管道依次顺序连通的太阳能集热器三、水泵二、风机盘管和电磁阀四与所述单向阀组的第三接口连通。
进一步,所述太阳能集热器三的一端通过由管道依次顺序连通的水泵二、地暖盘管、电磁阀四、电磁阀一和电磁阀五与所述太阳能集热器三的另一端连通。在冬季,太阳能充足时,太阳能集热器三可以利用太阳能通过地暖盘管补充室内的热量。
进一步,所述室外机风冷换热器和室内机风冷换热器均相应设置有变速风箱。
进一步,所述三通调节阀一的第二接口与所述四通换向阀的第一接口之间的管道上设有止回阀。止回阀可保证制冷剂单向流动,不会出现回流现象。
进一步,所述太阳能集热器一、太阳能集热器二及太阳能集热器三均为槽式太阳能集热器,所述太阳能集热器四为平板式太阳能集热器。
进一步,所述四通换向阀为电动四通换向阀。采用电动四通换阀调节时更加方便,也有利于集中控制。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1.本实用新型提供的系统兼具冷暖空调和生活热水供应功能,其在多个部分增加太阳能集热器,最大限度的利用太阳能补充系统所需的热量,更加节省电能,其对太阳能、电能利用率高,可以充分利用可再生能源,节能环保,结构简单、运行可靠,能不间断提供生活热水、夏季制冷、冬季供暖。
2.适当控制该系统的相应阀门的开闭,该系统可以实现单独制冷、单独供热、单独制热水、制冷同时制生活热水和供热同时制生活热水、单独制热时除霜以及制热同时制热水并除霜等功能。
附图说明
图1为一种基于太阳能空气源热泵三联供系统的示意图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-压缩机;2-气液分离器;3-三通调节阀一;4-四通换向阀;5-止回阀;6-电磁阀一;7-电磁阀二;8-膨胀阀一;9-平衡阀;10-经济阀;11-膨胀阀二;12-过滤器;13-储液器;14-单向阀组;15;室外机风冷换热器;16-三通调节阀二;17-三通调节阀三;18-电磁阀三;19-太阳能集热器一;20-太阳能集热器二;21-电磁阀四;22-室内机风冷换热器;23-太阳能集热器三;24-电磁阀五;25-热水箱;26-热水换热器;27-水泵一;28-太阳能集热器四;29-变速风箱;30-风机盘管;31-地暖盘管;32-水泵二;33-制冷剂进口;34-压缩机进口;35-压缩机出口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示,一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,包括压缩机1、气液分离器2、室外机风冷换热器15和室内机风冷换热器22,所述压缩机1上设置有压缩机出口35和压缩机进口34,所述压缩机出口35通过管道与三通调节阀一3的第一接口连通,所述三通调节阀一3的第二接口通过管道与四通换向阀4的第一接口连通,所述三通调节阀一3的第三接口通过管道与热水换热器26的制冷剂入口连通,所述热水换热器26的制冷剂出口通过管道与所述四通换向阀4的第一接口连通,所述热水换热器26的循环水出口通过由管道依次顺序连通的热水箱25、水泵一27和太阳能集热器四28与所述热水换热器26的循环水入口连通;所述四通换向阀4的第三接口通过所述气液分离器2与所述压缩机进口34连通;所述四通换向阀4的第四接口通过由管道依次顺序连通电磁阀二7、室内机风冷换热器22和电磁阀四21与单向阀组14的第三接口连通,所述单向阀组14的第三接口还通过设置有电磁阀一6的管道与所述四通换向阀4的第四接口连通,所述四通换向阀4的第四接口还通过由管道依次连通的电磁阀五24和太阳能集热器三23与所述室内机风冷换热器22连通,所述单向阀组14的第四接口通过由管道依次顺序连通的储液器13、过滤器12、经济器10和膨胀阀一8与单向阀组14的第二接口连通,所述单向阀组14的第一接口通过设有电磁阀三18的管道与所述四通换向阀4的第二接口连通,所述单向阀组14的第一接口还通过管道与三通调节阀二16的第三接口连通,所述三通调节阀二16的第一接口通过由管道依次连通的太阳能集热器一19和所述室外机风冷换热器15与三通调节阀三17的第三接口连通,所述三通调节阀二16的第二接口通过所述室外机风冷换热器15与所述三通调节阀三17的第三接口连通,所述三通调节阀三17的第一接口和第三接口通过太阳能集热器二20连通,所述三通调节阀三17的第二接口通过管道与所述四通换向阀4的第二接口连通。所述单向阀组14由四个单向阀通过管道连接成环状,且所述单向阀组的第一接口至所述单向阀组的第四接口通过单向阀单向连通,同理单向阀组的第二接口至第一接口单身单向连通、第二接口至第三接口单向连通,第三接口至第四接口单向连通,如图1中单向阀组中的箭头所示。
进一步,所述压缩机1上还设置有制冷剂进口33,所述膨胀阀一8的两端通过管道并联有平衡阀9,所述过滤器12与所述经济器10之间的连通管道上并联有膨胀阀二11,所述经济器10通过管道连通所述制冷剂进口33,经过所述过滤器12的制冷剂的一部分通过管道流过经济器10后流向膨胀阀一8,经过所述过滤器12的制冷剂的另一部分通过膨胀阀二11后流过经济器10并最终通过管道经制冷剂进口33流入所述压缩机1。
进一步,所述四通换向阀4的第四接口通过由管道依次顺序连通的太阳能集热器三23、水泵二32、风机盘管30和电磁阀四21与所述单向阀组14的第三接口连通。
进一步,所述太阳能集热器三23的一端通过由管道依次顺序连通的水泵二32、地暖盘管31、电磁阀四21、电磁阀一6和电磁阀五24与所述太阳能集热器三23的另一端连通。
进一步,所述室外机风冷换热器15和室内机风冷换热器22均相应设置有变速风箱29。
进一步,所述三通调节阀一3的第二接口与所述四通换向阀4的第一接口之间的管道上设有止回阀5。
进一步,所述太阳能集热器一19、太阳能集热器二20及太阳能集热器三23均为槽式太阳能集热器,所述太阳能集热器四28为平板式太阳能集热器。
进一步,所述四通换向阀4为电动四通换向阀。
以下结合附图,对本实用新型提供的系统在实现其各功能时的运行流程做简要介绍。
单独制冷:
这种运行模式和常规空调系统的制冷方式是相同的。此时电磁阀6、18、24关闭,制冷剂的流程是:压缩机出口35→三通调节阀一3→止回阀5→四通换向阀4→三通调节阀三17→室外机风冷换热器15→三通调节阀二16→单向阀组14的第一接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第三接口→电磁阀四21→室内机风冷换热器22→电磁阀二7→四通换向阀4→气液分离器2→压缩机进口34。
单独制热:
该模式下,制冷剂在三通调节阀一3的调节下,不经过热水换热器26。此时电磁阀一6、7、18关闭,制冷剂的流程为:压缩机出口35→三通调节阀一3→止回阀5→四通换向阀4→电磁阀五24→槽式太阳能集热器23→室内机风冷换热器22→电磁阀四21→单向阀组14的第三接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第一接口→三通调节阀二16→槽式太阳能集热器19→室外机风冷换热器15→三通调节阀三17→四通换向阀4→气液分离器3→压缩机进口34。
单独制热时,太阳能集热器23可以补充热量,增强制热效果,节省电能,也可以直接对室内进行热量补给。冬季室外温度较低,较低温度的制冷剂进入室外机时,会大大减少室外机运行效率。太阳能集热器19可以提高制冷热量,增强室外机运行效率,提高能源利用,同时能解决结霜问题。
单独制热水:
在过渡季节,不需要制冷或者制热,但室内仍需要生活热水,则需要三联供机组和太阳能集热器制取生活热水。太阳充足时,太阳能集热器28可以充分利用太阳能制取生活热水。当生活热水箱的温度低于热水供应要求,例如太阳辐射强度不足时,则启动三联供机组的热水回路制热水,此时,电磁阀7、18,21,24关闭,制冷剂的流程为:压缩机出口35→三通调节阀一3→热水换热器26→四通换向阀4→电磁阀一6→单向阀组14的第三接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第一接口→三通调节阀二16→室外机风冷换热器15→三通调节阀三17→四通换向阀4→气液分离器3→压缩机进口34。
水侧:热水箱25→水泵27→太阳能集热器28→热水换热器26→热水箱25.
制冷兼制热水:
在该模式下,制冷剂全部经过室内机风冷换热器,制冷剂的流程为:压缩机出口35→三通调节阀一3→热水换热器26→四通换向阀4→电磁阀三18→单向阀组14的第一接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第三接口→电磁阀四21→室内机风冷换热器22→电磁阀二7→四通换向阀4→气液分离器2→压缩机进口34。
水侧:热水箱25→水泵27→太阳能集热器28→热水换热器26→热水箱25.
制热兼制热水:
该模式在冬季进行运行,此时制冷剂具有两条线路,在压缩机出口35处通过三通调节阀一的调节可以控制进入热水换热器26和室内机风冷换热器22中的制冷剂流量,来调节空调换热器的换热量和制取热水热量的分配。
电磁阀6、7、18关闭,一部分制冷剂的流程为:压缩机出口35→三通调节阀一3→热水换热器26→四通换向阀4,另外一部分制冷剂:压缩机出口35→三通调节阀一3→止回阀5→四通换向阀4→电磁阀五24→太阳能集热器23→室内机风冷换热器22→电磁阀四21→单向阀组14的第三接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第一接口-4→三通调节阀二16→槽式太阳能集热器19→室外机风冷换热器15→三通调节阀三17→四通换向阀4→气液分离器2→压缩机进口34。
当太阳能充足时,可以不启动三联供装置,通过太阳能集热器28制取生活热水。
太阳能集热器23可以补充制冷剂的热量,增加室内制热效果。太阳能集热器23还可通过地暖盘管直接对室内制热。
冬季室外比较寒冷,容易造成室外机运行效率低下,太阳能集热器19可以利用太阳能提供热量,增加室外机风冷换热器的效率,同时能解决结霜的问题。
单独制热时除霜:
此时电磁阀6、7、18关闭,制冷剂的流程是:压缩机出口35→三通调节阀一3→止回阀5→四通换向阀4→三通调节阀三17→太阳能集热器20→室外机风冷换热器15→三通调节阀二16→单向阀组14的第一接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第三接口→电磁阀四21→室内机风冷换热器22→太阳能集热器23→电磁阀五24→四通换向阀4→气液分离器2→压缩机进口34。
当太阳能充足时,太阳能集热器20可以直接利用太阳能对室外机除霜,节省能源。
制热同时制热水除霜:
此时电磁阀6、7、18关闭,制冷剂的流程是:压缩机出口35→三通调节阀一3→止回阀5→四通换向阀4→三通调节阀三17→太阳能集热器20→室外机风冷换热器15→三通调节阀二16→单向阀组14的第一接口→单向阀组14的第四接口→储液器13→过滤器12→经济器10→热力膨胀阀8→单向阀组14的第二接口→单向阀组14的第三接口→电磁阀四21→室内机风冷换热器22→槽式太阳能集热器23→电磁阀五24→四通换向阀4→气液分离器2→压缩机进口34。
当太阳能充足时,太阳能集热器20可以直接利用太阳能对室外机除霜,节省能源。
上述运行流程中,当制冷剂通过过滤器后,少部分的制冷剂通过热力膨胀阀11流向经济器10并最终通过管道经制冷剂进口33流入所述压缩机1,通过膨胀制冷的方式来稳定液态制冷介质,以提高系统容量和效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,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、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,包括压缩机(1)、气液分离器(2)、室外机风冷换热器(15)和室内机风冷换热器(22),所述压缩机(1)上设置有压缩机出口(35)和压缩机进口(34),所述压缩机出口(35)通过管道与三通调节阀一(3)的第一接口连通,所述三通调节阀一(3)的第二接口通过管道与四通换向阀(4)的第一接口连通,所述三通调节阀一(3)的第三接口通过管道与热水换热器(26)的制冷剂入口连通,所述热水换热器(26)的制冷剂出口通过管道与所述四通换向阀(4)的第一接口连通,所述热水换热器(26)的循环水出口通过由管道依次顺序连通的热水箱(25)、水泵一(27)和太阳能集热器四(28)与所述热水换热器(26)的循环水入口连通;所述四通换向阀(4)的第三接口通过所述气液分离器(2)与所述压缩机进口(34)连通;所述四通换向阀(4)的第四接口通过由管道依次顺序连通电磁阀二(7)、室内机风冷换热器(22)和电磁阀四(21)与单向阀组(14)的第三接口连通,所述单向阀组(14)的第三接口还通过设置有电磁阀一(6)的管道与所述四通换向阀(4)的第四接口连通,所述四通换向阀(4)的第四接口还通过由管道依次连通的电磁阀五(24)和太阳能集热器三(23)与所述室内机风冷换热器(22)连通,所述单向阀组(14)的第四接口通过由管道依次顺序连通的储液器(13)、过滤器(12)、经济器(10)和膨胀阀一(8)与单向阀组(14)的第二接口连通,所述单向阀组(14)的第一接口通过设有电磁阀三(18)的管道与所述四通换向阀(4)的第二接口连通,所述单向阀组(14)的第一接口还通过管道与三通调节阀二(16)的第三接口连通,所述三通调节阀二(16)的第一接口通过由管道依次连通的太阳能集热器一(19)和所述室外机风冷换热器(15)与三通调节阀三(17)的第三接口连通,所述三通调节阀二(16) 的第二接口通过所述室外机风冷换热器(15)与所述三通调节阀三(17)的第三接口连通,所述三通调节阀三(17)的第一接口和第三接口通过太阳能集热器二(20)连通,所述三通调节阀三(17)的第二接口通过管道与所述四通换向阀(4)的第二接口连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述压缩机(1)上还设置有制冷剂进口(33),所述膨胀阀一(8)的两端通过管道并联有平衡阀(9),所述过滤器(12)与所述经济器(10)之间的连通管道上并联有膨胀阀二(11),所述经济器(10)通过管道连通所述制冷剂进口(33),经过所述过滤器(12)的制冷剂的一部分通过管道流过经济器(10)后流向膨胀阀一(8),经过所述过滤器(12)的制冷剂的另一部分通过膨胀阀二(11)后流过经济器(10)并最终通过管道经制冷剂进口(33)流入所述压缩机(1)。
3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述四通换向阀(4)的第四接口通过由管道依次顺序连通的太阳能集热器三(23)、水泵二(32)、风机盘管(30)和电磁阀四(21)与所述单向阀组(14)的第三接口连通。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述太阳能集热器三(23)的一端通过由管道依次顺序连通的水泵二(32)、地暖盘管(31)、电磁阀四(21)、电磁阀一(6)和电磁阀五(24)与所述太阳能集热器三(23)的另一端连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述室外机风冷换热器(15)和室内机风冷换热器(22)均相应设置有变速风箱(29)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述三通调节阀一(3)的第二接口与所述四通换向 阀(4)的第一接口之间的管道上设有止回阀(5)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述太阳能集热器一(19)、太阳能集热器二(20)及太阳能集热器三(23)均为槽式太阳能集热器,所述太阳能集热器四(28)为平板式太阳能集热器。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于太阳能空气源热泵三联供系统,其特征在于,所述四通换向阀(4)为电动四通换向阀。
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