CN208349610U - 一种太阳能集热器低温热水循环制取系统和水源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种太阳能集热器低温热水循环制取系统和水源热泵系统，包括：设有进水管和出水管的太阳能集热器，设有出口和进口的蓄热水箱、设有第一出口和第一进口的蒸发器；所述太阳能集热器的出水管与蓄热水箱的进口连接，所述蓄热水箱的出口与蒸发器的第一进口连接，所述蒸发器的第一出口与太阳能集热器的进水管连接；所述太阳能集热器对通过进水管进入太阳能集热器内部的温度为T1的低温热水加热至温度为T2，温度为T2的热水流至蓄热水箱进行保温；所述蒸发器将温度为T2的热水的温度降至T1，温度为T1的低温热水再次进入太阳能集热器内部进行加热，实现对太阳能集热器内低温热水的循环加热，提高太阳能的利用率。

Description

一种太阳能集热器低温热水循环制取系统和水源热泵系统

技术领域

本实用新型专利涉及水源热泵工程领域，尤其是一种太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统。

背景技术

水源热泵是利用地球表面浅层的水源，如地下水、河流或湖泊吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位能向高位热能转移的一种技术。通常情况下，水源热泵系统消耗 1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量。与锅炉供热系统相比，水源热泵具有以下明显的优势：水源热泵要比电锅炉加热取暖节省2/3以上的电能，比燃料锅炉取暖节省1/2以上的能量；水源热泵克服了空气源热泵冬季室外换热器结霜的不足，且运行可靠性和制热效率比较高。因此，近年来水源热泵系统在国内外被广泛应用于冬季取暖中。水源热泵理论上可以利用一切的水资源，如地下水、河流或湖泊中的水资源，但在实际情况下，水源热泵机组能利用的水源必须满足一定的温度、水量和清洁度。

在冬季寒冷的北方农村地区，传统的取暖方式往往是直接利用土炕或小型热水锅炉取暖，其能源利用率比较低，且污染严重而受到限制。太阳能资源是一种清洁无污染的可再生能源，太阳能采暖系统是利用太阳能来获取热水，并将该热水用于采暖。

现有的太阳能热水器市场已经相当成熟，但是太阳能采暖系统却处于实验阶段，这是由于太阳能资源与采暖需求上存在一定的矛盾关系，例如：在晴朗天气太阳能资源丰富，这时气温也高，采暖热负荷比较小；而阴雨、下雪、夜晚时，太阳能资源严重不足，但这时取暖需求的热负荷反而大。另外，供暖需求的水温比较高，太阳能集热器出水温度越高，太阳能集热器对太阳能的吸收率就越低，这就造成直接利用太阳能集热器制取热水供暖时需要的太阳能集热器面积很大。此外，太阳能资源受外界环境影响严重，不稳定，这种状况严重制约了太阳能供暖技术的发展；再者，太阳能集热器在制取低温热水时其太阳能吸收率比较高，但是低温热水却不能直接用于冬季的取暖。

基于此，如何实现将太阳能集热器与水源热泵系统相结合是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的是要提供一种太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种太阳能集热器低温热水循环制取系统，包括：设置有进水管和出水管的太阳能集热器，设置有出口和进口的蓄热水箱、设置有第一出口和第一进口的蒸发器；

所述太阳能集热器的出水管与蓄热水箱的进口连接，所述蓄热水箱的出口与蒸发器的第一进口连接，所述蒸发器的第一出口与太阳能集热器的进水管连接；

所述太阳能集热器对通过太阳能集热器的进水管进入太阳能集热器内部的温度为T1的低温热水加热至温度为T2，温度为T2的热水通过太阳能集热器的出水管流至蓄热水箱进行保温；所述蒸发器将温度为T2的热水的温度降至 T1，温度为T1的低温热水再次通过太阳能集热器的进水管进入太阳能集热器内部进行加热，通过动力泵形成第一循环。通过上述技术方案，本实用新型的太阳能集热器低温热水循环制取系统，实现了对太阳能集热器内的低温热水的循环加热，提高了太阳能集热器在制取低温热水时的太阳能吸收率，提高了太阳能的利用率。

一种耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，包括如上所述的太阳能集热器低温热水循环制取系统、高温热水循环制取系统和设置于需要供暖房间内的供暖系统；

所述太阳能集热器低温热水循环制取系统、高温热水循环制取系统和供暖系统依次通过管路连接；

所述蒸发器将温度为T2的热水的温度降至T1时产生的干饱和蒸汽输送至高温热水循环制取系统；

所述高温热水循环制取系统对所述干饱和蒸汽经过压缩、冷却处理，得到饱和液体，并将产生的热量输送至供暖系统；

所述供暖系统利用上述热量对需要供暖的房间进行供暖。

通过上述技术方案，本实用新型的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，将太阳能低温热水循环系统循环制取的低温热水通过高温热水循环制取系统进行加热，并将产生的热量输送至供暖系统对需要供暖的房间进行供暖，解决了现有技术中太阳能集热器产生的低温热水不能直接用于供暖的难题。

进一步，本实用新型的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，所述高温热水循环制取系统包括：设有进口和出口的压缩机、设有第一进口和第一出口的冷凝器和节流阀；

所述蒸发器还设有第二进口和第二出口；

所述压缩机的进口与蒸发器的第二出口连接，所述压缩机的出口与冷凝器的第一进口连接，所述冷凝器的第一出口与节流阀连接，所述节流阀与蒸发器的第二进口连接；

所述压缩机吸入所述蒸发器产生的干饱和蒸汽，并进行绝热压缩处理，生成为高温高压蒸汽；所述冷凝器对所述高温高压蒸汽进行定压冷却处理，生成饱和液体；所述节流阀对所述饱和液体进行绝热节流降压降温处理，生成低干度的湿蒸汽；所述蒸发器吸入所述湿蒸汽，进行定压吸收热量汽化处理，生成干饱和蒸汽，形成循环。

进一步，本实用新型的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，所述供暖系统包括：设置于供暖房间内的供暖装置；

所述供暖装置设置有进口和出口，所述冷凝器还设有第二进口和第二出口；

所述供暖装置的进口与冷凝器的第二出口连接，所述供暖装置的出口与冷凝器的第二进口连接；

所述冷凝器利用制冷剂冷凝释放的热量对通过供暖装置出口流入冷凝器内部的温度为T3的热水进行加热，得到温度为T4的高温水；所述温度为T4 的高温水通过冷凝器的第二出口进入供暖装置；所述供暖装置在供暖房间内释放热量，待供暖装置内的高温水的温度降低至T3时，再次通过供暖装置的出口管路进入冷凝器内部进行升温，形成循环。

与现有技术相比，本实用新型提供的太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，充分利用了太阳能集热器制取低温热水时其太阳能吸收率高的优势，还利用了水源热泵系统效率高的优势，有利于节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本实用新型的其中一个实施例的太阳能集热器低温热水循环制取系统的结构示意图；

附图2为本实用新型的其中一个实施例的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统的结构示意图；

附图3为本实用新型的其中一个实施例的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1所示，附图1为本实用新型的其中一个实施例的太阳能集热器低温热水循环制取系统的结构示意图，所述太阳能集热器低温热水循环制取系统，包括：设置有进水管和出水管的太阳能集热器1，设置有出口和进口的蓄热水箱2、设置有第一出口和第一进口的蒸发器3；

所述太阳能集热器1的出水管与蓄热水箱2的进口连接，所述蓄热水箱2 的出口与蒸发器3的第一进口连接，所述蒸发器3的第一出口与太阳能集热器 1的进水管连接；

所述太阳能集热器1对通过太阳能集热器1的进水管进入太阳能集热器1 内部的温度为T1的低温热水加热至温度为T2，温度为T2的热水通过太阳能集热器1的出水管流至蓄热水箱2进行保温；所述蒸发器3将温度为T2的热水的温度降至T1，温度为T1的低温热水再次通过太阳能集热器2的进水管进入太阳能集热器1内部进行加热，形成第一循环。

通过上述技术方案，本实用新型的太阳能集热器低温热水循环制取系统，实现了对太阳能集热器内的低温热水的循环加热，提高了太阳能集热器在制取低温热水时的太阳能吸收率，提高了太阳能的利用率。

如附图2所示，附图2为本实用新型的其中一个实施例的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统的结构示意图，所述耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，包括如上所述的太阳能集热器低温热水循环制取系统100、高温热水循环制取系统200和设置于需要供暖房间内的供暖系统300；

所述太阳能集热器低温热水循环制取系统100、高温热水循环制取系统200 和供暖系统300依次通过管路连接；

所述蒸发器3将温度为T2的热水的温度降至T1时，将产生的干饱和蒸汽输送至高温热水循环制取系统200；

所述高温热水循环制取系统200对所述干饱和蒸汽经过压缩、冷却处理，得到饱和液体，并将产生的热量输送至供暖系统300；

所述供暖系统300利用上述热量对需要供暖的房间进行供暖。

通过上述技术方案，本实用新型的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，将太阳能低温热水循环系统循环制取100的低温热水通过高温热水循环制取系统200进行加热，并将产生的热量输送至供暖系统300对需要供暖的房间进行供暖，解决了现有技术中太阳能集热器产生的低温热水不能直接用于冬季供暖的难题，也减少了传统供暖方式的使用，有利于节能环保。

如附图3所示，附图3为本实用新型的其中一个实施例的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统的结构示意图，本实用新型所述的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，所述高温热水循环制取系统200可以包括：设有进口和出口的压缩机4、设有第一进口和第一出口的冷凝器5和节流阀6；

所述蒸发器3还设有第二进口和第二出口；

所述压缩机4的进口与蒸发器3的第二出口连接，所述压缩机4的出口与冷凝器5的第一进口连接，所述冷凝器5的第一出口与节流阀6连接，所述节流阀6与蒸发器3的第二进口连接；

所述压缩机4吸入所述蒸发器3产生的干饱和蒸汽，并进行绝热压缩处理，生成为高温高压蒸汽；所述冷凝器5对所述高温高压蒸汽进行定压冷却处理，生成饱和液体；所述节流阀6对所述饱和液体进行绝热节流降压降温处理，生成低干度的湿蒸汽；所述蒸发器3吸入所述湿蒸汽，进行定压吸收热量汽化处理，生成干饱和蒸汽，形成第二循环。

在其中一个实施例中，本实用新型所述的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，所述供暖系统300包括：设置于供暖房间内的供暖装置7；

所述供暖装置7设置有进口和出口，所述冷凝器5还设有第二进口和第二出口；

所述供暖装置7的进口与冷凝器5的第二出口连接，所述供暖装置7的出口与冷凝器5的第二进口连接；

所述冷凝器5利用制冷剂冷凝释放的热量对通过供暖装置7出口流入冷凝器5内部的温度为T3的热水进行加热，得到温度为T4的高温水；所述温度为 T4的高温水通过冷凝器5的第二出口进入供暖装置7；所述供暖装置7在供暖房间内释放热量，待供暖装置7内的高温水的温度降低至T3时，再次通过供暖装置7的出口管路进入冷凝器5内部进行升温，形成第三循环。

与现有技术相比，本实用新型提供的太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，将太阳能低温热水循环系统100循环制取的低温热水通过高温热水循环制取系统200进行加热，并将产生的热量输送至供暖系统300对需要供暖的房间进行供暖，解决了现有技术中太阳能集热器产生的低温热水不能直接用于供暖的难题；本实用新型充分利用了太阳能集热器制取低温热水时其太阳能吸收率高的优势，还利用了水源热泵系统效率高的优势，有利于节能环保。

在具体应用本实用新型的太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统时，具体工作流程如下所示：

1、太阳能低温热水循环系统100：

温度为T1的低温热水(例如控制在10℃左右)进入太阳能集热器1，太阳能集热器1吸收太阳辐射能，温度升高，水流经太阳能集热器1内部流道，通过热交换温度升高，带走太阳能集热器1吸收的太阳辐射能；当水温达到T2 (例如20℃)时流出太阳能集热器1进入带有保温功能的蓄热水箱2，然后继续流经水源热泵系统的蒸发器3，在蒸发器3中进行热量交换(冷却循环环路②中的制冷剂蒸气)，温度降低到T1，再进入太阳能集热器1加热，完成第一环路①的循环。

2、高温热水循环制取系统200：

如图所示，由蒸发器3出来的低温低压制冷剂干饱和蒸气被吸入压缩机4，绝热压缩压缩后成为过热的高温高压蒸气，蒸气进入冷凝器5后，在定压条件下冷却(冷凝释放的热量用于加热循环环路②中的循环水)成饱和液体，饱和液体通过节流阀6经绝热节流降压降温成低干度的湿蒸气，湿蒸气被引进蒸发器3，在定压条件下吸收热量汽化成为干饱和蒸气，完成第二环路②的循环。

3、供暖系统300：

温度为T3的热水流经水源热泵系统的冷凝器5中，吸收制冷剂冷凝释放的热量，温度升高为T4的高温水，高温热水流经需要供暖的房间内设置的供暖装置300释放热量，温度降低到T3，再通过管路进入冷凝器7，完成第三环路③的循环。

与现有技术相比，本实用新型提供的太阳能集热器低温热水循环制取系统和耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，将太阳能低温热水循环系统100循环制取的低温热水通过高温热水循环制取系统200进行加热，并将产生的热量输送至供暖系统300对需要供暖的房间进行供暖，解决了现有技术中太阳能集热器产生的低温热水不能直接用于供暖的难题；本实用新型充分利用了太阳能集热器制取低温热水时其太阳能吸收率高的优势，还利用了水源热泵系统效率高的优势，有利于节能环保。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种太阳能集热器低温热水循环制取系统，其特征在于，包括：设置有进水管和出水管的太阳能集热器(1)，设置有出口和进口的蓄热水箱(2)、设置有第一出口和第一进口的蒸发器(3)；

所述太阳能集热器(1)的出水管与蓄热水箱(2)的进口连接，所述蓄热水箱(2)的出口与蒸发器(3)的第一进口连接，所述蒸发器(3)的第一出口与太阳能集热器(1)的进水管连接；

所述太阳能集热器(1)对通过太阳能集热器(1)的进水管进入太阳能集热器(1)内部的温度为T1的低温热水加热至温度为T2，温度为T2的热水通过太阳能集热器(1)的出水管流至蓄热水箱(2)进行保温；所述蒸发器(3)将温度为T2的热水的温度降至T1，温度为T1的低温热水再次通过太阳能集热器(1)的进水管进入太阳能集热器(1)内部进行加热，通过动力泵形成循环。

2.一种耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，其特征在于：包括如权利要求1所述的太阳能集热器低温热水循环制取系统(100)、高温热水循环制取系统(200)和设置于需要供暖房间内的供暖系统(300)；

所述太阳能集热器低温热水循环制取系统(100)、高温热水循环制取系统(200)和供暖系统(300)依次通过管路连接；

所述蒸发器(3)将温度为T2的热水的温度降至T1时产生的干饱和蒸汽输送至高温热水循环制取系统(200)；

所述高温热水循环制取系统(200)对所述干饱和蒸汽经过压缩、冷却处理，得到饱和液体，并将产生的热量输送至供暖系统(300)；

所述供暖系统(300)利用上述热量对需要供暖的房间进行供暖。

3.根据权利要求2所述的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，其特征在于，所述高温热水循环制取系统(200)包括：设有进口和出口的压缩机(4)、设有第一进口和第一出口的冷凝器(5)和节流阀(6)；

所述蒸发器(3)还设有第二进口和第二出口；

所述压缩机(4)的进口与蒸发器(3)的第二出口连接，所述压缩机(4)的出口与冷凝器(5)的第一进口连接，所述冷凝器(5)的第一出口与节流阀(6)连接，所述节流阀(6)与蒸发器(3)的第二进口连接；

所述压缩机(4)吸入所述蒸发器(3)产生的干饱和蒸汽，并进行绝热压缩处理，生成为高温高压蒸汽；所述冷凝器(5)对所述高温高压蒸汽进行定压冷却处理，生成饱和液体；所述节流阀(6)对所述饱和液体进行绝热节流降压降温处理，生成低干度的湿蒸汽；所述蒸发器(3)吸入所述湿蒸汽，进行定压吸收热量汽化处理，生成干饱和蒸汽，形成循环。

4.根据权利要求3所述的耦合太阳能集热器供暖的水源热泵系统，其特征在于，所述供暖系统(300)包括：设置于供暖房间内的供暖装置(7)；

所述供暖装置(7)设置有进口和出口，所述冷凝器(5)还设有第二进口和第二出口；

所述供暖装置(7)的进口与冷凝器(5)的第二出口连接，所述供暖装置(7)的出口与冷凝器(5)的第二进口连接；

所述冷凝器(5)利用制冷剂冷凝释放的热量对通过供暖装置(7)出口流入冷凝器(5)内部的温度为T3的热水进行加热，得到温度为T4的高温水；所述温度为T4的高温水通过冷凝器(5)的第二出口进入供暖装置(7)；所述供暖装置(7)在供暖房间内释放热量，待供暖装置(7)内的高温水的温度降低至T3时，再次通过供暖装置(7)的出口管路进入冷凝器(5)内部进行升温，形成循环。