CN207019144U - 太阳能和热泵联合供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能和热泵联合供热系统，具备供暖和生活热水加热功能，其中，所述太阳能和热泵联合供热系统包括：热交换器，所述热交换器包括能够彼此热交换的第一热交换管和第二热交换管；太阳能区，包括太阳能水管回路、第一水管回路、第二水管回路以及设置在所述太阳能水管回路上的太阳能集热器和水箱的加热管，所述太阳能集热器和第一热交换管设置在所述第一水管回路上，所述加热管和第一热交换管设置在所述第二水管回路上；热泵区，包括热泵水管回路、第三水管回路以及设置在所述热泵水管回路上的热泵和供暖终端设备，所述第二热交换管、热泵、供暖终端设备设置在所述第三水管回路上。

Description

太阳能和热泵联合供热系统

技术领域

本实用新型涉及供暖和生活热水加热系统，特别是涉及一种太阳能和热泵联合供热系统。

背景技术

传统的太阳能热水系统，以加热生活热水作为基本功能需求，在太阳能集热器出水温度受环境气温和日照条件影响，变化幅度较大，若水箱内温度较高，太阳能热水系统就无法利用太阳能，而水箱温度低又不能满足用户对热水温度的要求，从而导致太阳能集热器难以有效运行；而传统的热泵热水供暖系统在非供暖季节，长时间闲置，当日照不良导致太阳能热水系统加热量不足或热水需求量增大时，不得不使用相当于热泵热水机组加热所需耗电量3倍以上的电热元件进行辅助加热，耗费了大量的电能。

由此可见，传统的太阳能热水系统或者热泵热水供暖系统的缺点在于：它们的能源利用效率和设备利用率低，还会造成额外的能源耗损，难以适应不同天气情况或不同季节的需求。

近年，生活热水加热利用太阳能集热和热泵加热已经日益普及，而两种加热方式集成的系统方案，由于从使用单一能源转变到两种或多种能源组合配置，从而克服依赖单一能源存在的不足。例如，太阳能热水系统中的太阳能集热器利用白天的日照加热产生热水，热泵在夜间电网负荷低谷时段以较低的电价进行加热或蓄热。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种太阳能和热泵联合供热系统，其能够提高能源利用率和设备利用率、降低能源耗损、并且适应不同天气情况或不同季节的特殊需求。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决:

一种太阳能和热泵联合供热系统，具备供暖和生活热水加热功能，其中，所述太阳能和热泵联合供热系统包括：热交换器，所述热交换器包括能够彼此热交换的第一热交换管和第二热交换管；太阳能区，包括太阳能水管回路、第一水管回路、第二水管回路以及设置在所述太阳能水管回路上的太阳能集热器和水箱的加热管，所述太阳能集热器和第一热交换管设置在所述第一水管回路上，所述加热管和第一热交换管设置在所述第二水管回路上；热泵区，包括热泵水管回路、第三水管回路以及设置在所述热泵水管回路上的热泵和供暖终端设备，所述第二热交换管、热泵、供暖终端设备设置在所述第三水管回路上。

优选地，所述热泵区包括第四水管回路，所述热泵和第二热交换管设置在所述第四水管回路上。

优选地，所述太阳能水管回路、热泵水管回路、第一水管回路、第二水管回路、第三水管回路和第四水管回路各自能够独立地导通或断开。

优选地，所述太阳能区包括太阳能区第一阀门、太阳能区第二阀门和太阳能区水泵，所述太阳能集热器、太阳能区第一阀门、加热管、太阳能区水泵和太阳能区第二阀门依次设置在所述太阳能水管回路上。

优选地，所述太阳能区包括太阳能区第三阀门，所述太阳能集热器、第一热交换管、太阳能区第三阀门、太阳能区水泵和太阳能区第二阀门依次设置在所述第一水管回路上。

优选地，所述太阳能区包括太阳能区第四阀门，所述加热管、太阳能区第一阀门、第一热交换管、太阳能区第四阀门和太阳能区水泵依次设置在所述第二水管回路上。

优选地，所述热泵区包括热泵区第一阀门、热泵区水泵和热泵区第二阀门，所述热泵、热泵区第一阀门、热泵区水泵、供暖终端设备和热泵区第二阀门依次设置在所述热泵水管回路上。

优选地，所述热泵、第二热交换管、热泵区水泵、供暖终端设备和热泵区第二阀门依次设置在所述第三水管回路上。

优选地，所述热泵区包括热泵区第三阀门，所述热泵、热泵区第三阀门、热泵区水泵和第二热交换管依次设置在所述第四水管回路上。

优选地，所述加热管为设置在所述水箱内部的盘管以及/或所述供暖终端设备为暖气片。

本实用新型所述的太阳能和热泵联合供热系统，与背景技术相比所产生的有益效果：

除了可以通过太阳能水管回路实现太阳能集热器对水箱进行加热以及通过热泵水管回路实现热泵对供暖终端设备供暖之外，还可以使第一水管回路通过热交换器与第三水管回路进行热交换，从而使太阳能集热器对供暖终端设备提供热量，以对供暖终端设备供暖，另外，可以通过第三水管回路与第二水管回路进行热交换，从而使热泵对水箱提供热量，以提高水箱水温，所以在无法有效利用太阳能加热水箱时(例如冬季太阳能集热器出水温度较低时)可利用太阳能进行供暖，由于热泵能够对水箱提供热量也不会出现在非供暖季节造成热泵长期闲置的现象，由此看出，该太阳能和热泵联合供热系统，在冬季可以利用太阳能和热泵供暖，全年太阳能可以加热生活热水，在非供暖季节，热泵可以作为太阳能加热子系统的辅助热源，与辅助电加热方式相比，大幅度减少电能消耗，从而能够提高能源利用效率和设备利用率、降低能源耗损、并且适应不同天气情况或不同季节的特殊需求。

附图说明

图1为本实用新型实施方式的太阳能和热泵联合供热系统的原理示意图。

附图标记说明

100热交换器 101第一热交换管

102第二热交换管 200太阳能区

201太阳能集热器 202水箱

203加热管 204太阳能区第一阀门

205太阳能区第二阀门 206太阳能区第三阀门

207太阳能区第四阀门 208太阳能区水泵

300热泵区 301热泵

302供暖终端设备 303热泵区第一阀门

304热泵区水泵 305热泵区第二阀门

306热泵区第三阀门

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参见图1，本实用新型提供一种太阳能和热泵联合供热系统，其中，太阳能和热泵联合供热系统包括热交换器100、太阳能区200和热泵区300，热交换器100包括能够彼此热交换的第一热交换管101和第二热交换管102；

太阳能区200包括太阳能水管回路、第一水管回路、第二水管回路以及设置在太阳能水管回路上的太阳能集热器201和水箱202的加热管203，太阳能集热器201和第一热交换管101设置在第一水管回路上，加热管203和第一热交换管101设置在第二水管回路上；

热泵区300包括热泵水管回路、第三水管回路以及设置在热泵水管回路上的热泵301和供暖终端设备302，第二热交换管102、热泵301和供暖终端设备302设置在第三水管回路上。

该太阳能和热泵联合供热系统的优点在于：除了可以通过太阳能水管回路实现太阳能集热器201对水箱202进行加热以及通过热泵水管回路实现热泵301对供暖终端设备302供暖之外，还可以使第一水管回路通过热交换器100与第三水管回路进行热交换，从而使太阳能集热器201对供暖终端设备302提供热量，以对供暖终端设备302供暖，另外，可以通过第三水管回路与第二水管回路进行热交换，从而使热泵301对水箱202提供热量，以提高水箱202水温，所以在无法有效利用太阳能加热水箱202时(例如冬季太阳能集热器201出水温度较低时)可利用太阳能进行供暖，由于热泵301能够对水箱202提供热量也不会出现在非供暖季节造成热泵301长期闲置的现象，由此看出，该太阳能和热泵联合供热系统能够提高能源利用率和设备利用率、降低能源耗损、并且适应不同天气情况或不同季节的特殊需求。

此外，热泵区300可以包括第四水管回路，热泵301和第二热交换管102设置在第四水管回路上。如此一来，可以通过第四水管回路与第二水管回路进行热交换，从而使热泵301独立地对水箱202提供热量(此时热泵301无需对供暖终端设备302提供热量)。

可以理解的是，太阳能水管回路、热泵水管回路、第一水管回路、第二水管回路、第三水管回路和第四水管回路各自能够独立地导通或断开。为了实现这些回路的导通或断开，可以在这些回路上设置相应的阀门以控制回路的通断。具体阀门设置方案如下：

太阳能区200的具体实施方式为：

太阳能区200包括太阳能区第一阀门204、太阳能区第二阀门205、太阳能区第三阀门206、太阳能区第四阀门207和太阳能区水泵208，其中太阳能区第一阀门204、太阳能区第二阀门205、太阳能区第三阀门206、太阳能区第四阀门207分别优选为电动阀，太阳能集热器201、太阳能区第一阀门204、加热管203、太阳能区水泵208和太阳能区第二阀门205依次设置在太阳能水管回路上，太阳能集热器201、第一热交换管101、太阳能区第三阀门206、太阳能区水泵208和太阳能区第二阀门205依次设置在第一水管回路上，加热管203、太阳能区第一阀门204、第一热交换管101、太阳能区第四阀门207和太阳能区水泵208依次设置在第二水管回路上。

由以上可以看出，太阳能水管回路、第一水管回路和第二水管回路可以共用一些部件。

热泵区300的具体实施方式为：

热泵区300包括热泵区第一阀门303、热泵区水泵304、热泵区第二阀门305和热泵区第三阀门306，其中，热泵区第一阀门303优选为电动阀，热泵区第二阀门305和热泵区第三阀门306分别优选为截止阀，热泵301、热泵区第一阀门303、热泵区水泵304、供暖终端设备302和热泵区第二阀门305依次设置在热泵水管回路上，热泵301、第二热交换管102、热泵区水泵304、供暖终端设备302和热泵区第二阀门305依次设置在第三水管回路上，热泵301、热泵区第三阀门306、热泵区水泵304和第二热交换管102依次设置在第四水管回路上。

由以上可以看出，热泵水管回路上、第三水管回路和第四水管回路可以共用一些部件。

根据本实用新型的优选实施方式，加热管203为设置在水箱202内部的盘管以及/或供暖终端设备302为暖气片。

下面介绍本实用新型具体实施方式中的太阳能和热泵联合供热系统的不同工作模式的操作过程：

第一种工作模式

开启热泵301、热泵区水泵304、热泵区第三阀门306、太阳能区水泵208、太阳能区第一阀门204和太阳能区第四阀门207，关闭热泵区第一阀门303、热泵区第二阀门305、太阳能区第二阀门205和太阳能区第三阀门206，此时第四水管回路导通、第二水管回路导通，第一水管回路、第三水管回路、太阳能水管回路和热泵水管回路断开，第四水管回路中的液体(例如水)通过热泵301加热后依次流经第二热交换管102、热泵区水泵304、热泵区第三阀门306再流回到热泵301，如此循环可以在热交换器100处通过第二热交换管102将热量不断传递给第一热交换管101，然后第二水管回路中的液体(例如水)依次流经第一热交换管101、太阳能区第一阀门204、太阳能区水泵208、太阳能区第四阀门207再流回到第一热交换管101，如此循环，第二水管回路中的液体可以不断地在热交换器100处接受热量并将热量用于加热水箱202中的水。该工作模式能够避免非供暖季节热泵301长期闲置，尤其适用于日照不足和非供暖季节的情况。

第二种工作模式

开启热泵区水泵304、热泵区第二阀门305、太阳能区水泵208、太阳能区第二阀门205和太阳能区第三阀门206，关闭热泵301、热泵区第一阀门303、热泵区第三阀门306、太阳能区第一阀门204和太阳能区第四阀门207，此时第一水管回路导通、第三水管回路导通，第二水管回路、第四水管回路、太阳能水管回路和热泵水管回路断开，第一水管回路中的液体(例如水)在太阳能集热器201处吸收热能后，依次途经第一热交换管101、太阳能区第三阀门206、太阳能区水泵208、太阳能区第二阀门205再流回到太阳能集热器201，如此循环可以在热交换器100处通过第一热交换管101将热量不断传递给第二热交换管102，然后第三水管回路中的液体(例如水)依次流经第二热交换管102、热泵区水泵304、供暖终端设备302、热泵区第二阀门305、热泵301再流回到第二热交换管102，如此循环，第三水管回路中的液体可以不断地在热交换器100处接受热量并将热量用于供暖终端设备302供暖。该工作模式尤其适用于日照良好及供暖热量需求少时的情况。

第三种工作模式

将第二种工作模式中的热泵301开启即为第三种工作模式，该工作模式尤其适用于日照良好及供暖热量需求大时的情况，该模式通过太阳能集热器201和热泵301进行组合供暖可以节约热泵301供暖用电。

第四种工作模式

操作太阳能区200的阀门使太阳能区200与热泵区300不进行热交换，开启热泵区第一阀门303、热泵区第二阀门305和热泵区水泵304和热泵301，热泵水管回路导通，第三水管回路、第四水管回路断开，热泵301仅对供暖终端设备302提供热量。该模式尤其适用于仅需要热泵301独立对供暖终端设备302供暖的情况。

参照以上工作模式中对阀门的切换方式还可以生成多种工作模式(需要将某条水管回路导通，只需开启该水管回路上的阀门即可)：

例如使第三水管回路导通、第二水管回路导通、开启热泵301、使热泵水管回路、太阳能水管回路、第一水管回路、第三水管回路断开即可实现热泵301同时对供暖终端设备302和水箱202提供热量，可以满足日照不良且需要供暖时的需求。

例如使太阳能水管回路导通、第一水管回路、第二水管回路、第三水管回路、第四水管回路和热泵水管回路断开，即可满足非供暖季节仅通过太阳能集热器201加热水箱202。

从以上可以看出本实用新型提供的太阳能和热泵联合供热系统可以通过多种模式的切换适应不同的供热需求，尤其能够适应不同天气情况或不同季节的特殊需求。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述太阳能和热泵联合供热系统包括：

热交换器(100)，所述热交换器(100)包括能够彼此热交换的第一热交换管(101)和第二热交换管(102)；

太阳能区(200)，包括太阳能水管回路、第一水管回路、第二水管回路以及设置在所述太阳能水管回路上的太阳能集热器(201)和水箱(202)的加热管(203)，所述太阳能集热器(201)和第一热交换管(101)设置在所述第一水管回路上，所述加热管(203)和第一热交换管(101)设置在所述第二水管回路上；

热泵区(300)，包括热泵水管回路、第三水管回路以及设置在所述热泵水管回路上的热泵(301)和供暖终端设备(302)，所述第二热交换管(102)、热泵(301)、供暖终端设备(302)设置在所述第三水管回路上。

2.根据权利要求1所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述热泵区(300)包括第四水管回路，所述热泵(301)和第二热交换管(102)设置在所述第四水管回路上。

3.根据权利要求2所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述太阳能水管回路、热泵水管回路、第一水管回路、第二水管回路、第三水管回路和第四水管回路各自能够独立地导通或断开。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述太阳能区(200)包括太阳能区第一阀门(204)、太阳能区第二阀门(205)和太阳能区水泵(208)，所述太阳能集热器(201)、太阳能区第一阀门(204)、加热管(203)、太阳能区水泵(208)和太阳能区第二阀门(205)依次设置在所述太阳能水管回路上。

5.根据权利要求4所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述太阳能区(200)包括太阳能区第三阀门(206)，所述太阳能集热器(201)、第一热交换管(101)、太阳能区第三阀门(206)、太阳能区水泵(208)和太阳能区第二阀门(205)依次设置在所述第一水管回路上。

6.根据权利要求5所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述太阳能区(200)包括太阳能区第四阀门(207)，所述加热管(203)、太阳能区第一阀门(204)、第一热交换管(101)、太阳能区第四阀门(207)和太阳能区水泵(208)依次设置在所述第二水管回路上。

7.根据权利要求2所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述热泵区(300)包括热泵区第一阀门(303)、热泵区水泵(304)和热泵区第二阀门(305)，所述热泵(301)、热泵区第一阀门(303)、热泵区水泵(304)、供暖终端设备(302)和热泵区第二阀门(305)依次设置在所述热泵水管回路上。

8.根据权利要求7所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述热泵(301)、第二热交换管(102)、热泵区水泵(304)、供暖终端设备(302)和热泵区第二阀门(305)依次设置在所述第三水管回路上。

9.根据权利要求8所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述热泵区(300)包括热泵区第三阀门(306)，所述热泵(301)、热泵区第三阀门(306)、热泵区水泵(304)和第二热交换管(102)依次设置在所述第四水管回路上。

10.根据权利要求1至3中任意一项所述的太阳能和热泵联合供热系统，其特征在于，所述加热管(203)为设置在所述水箱(202)内部的盘管以及/或所述供暖终端设备(302)为暖气片。