CN210153912U - 一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于暖通领域，具体涉及一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统，包括：太阳能采热机构、空气源热泵制热机构和室内散热器；其中所述太阳能采热机构包括：太阳能采热器、盛装有导热介质的蓄热箱和通入蓄热箱中的蒸发盘管；所述全天候太阳能蓄热供暖系统通过太阳能采热机构采集太阳能加热导热介质，作为供暖的直接或间接热源，即在高温时向室内散热器直供热，中温时通过热泵提升后向室内散热器间接供热，低温无热量时由空气源热泵供热，最终实现全天候供暖，提高了太阳能的有效利用率，节省了能耗。

Description

一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统

技术领域

本实用新型涉及暖通领域，具体涉及一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统。

背景技术

现有的太阳能供暖主要应用于提供生活热水或白天兼作采暖用，其主要作用是通过吸收或采集太阳光能加热水箱中的水，然后通入室内散热器对室内供热，但在太阳光能不足或无日照时，尤其是晚上，水箱中的水温下降或水温低于一定温度(一般在水温40度以下时)后就无法对室内供热，太阳能装置就无法发挥作用，因此无法实现对室内全天候供暖。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统，通过采集太阳能加热导热介质，用于直接供暖或加热冷媒以间接供暖，实现了全天候供暖。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种全天候太阳能蓄热供暖系统，包括：太阳能采热机构、空气源热泵制热机构和室内散热器；其中所述太阳能采热机构包括：太阳能采热器、盛装有导热介质的蓄热箱和通入蓄热箱中的蒸发盘管；所述空气源热泵制热机构包括：分别与蒸发盘管的两端相连的室外风冷热交换机、压缩机，与压缩机另一端相连的板式换热器，以及位于板式换热器内的冷凝盘管。所述太阳能采热机构适于采集太阳能，用于加热导热介质；所述室内散热器用于在导热介质流经时放热，以向室内供热；所述冷凝盘管与室外风冷热交换机的另一端相连，以形成冷媒的循环回路；以及所述板式换热器与室外风冷热交换机之间的还设有用于控制冷媒流量的节流装置；当蓄热箱中的导热介质温度大于第一设定值时，导热介质直接通入室内散热器内进行供暖；当蓄热箱中的导热介质温度小于第一设定值且大于第二设定值时，导热介质作为空气源热泵制热机构的热源，即供蒸发盘管中的冷媒蒸发吸热，然后冷媒通过压缩机输入板式换热器中的冷凝盘管冷凝放热，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖；当蓄热箱中的导热介质温度小于第二设定值时，冷媒在通过室外风冷热交换机蒸发吸热后，通过压缩机输入板式换热器中的冷凝盘管冷凝放热，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖。

进一步，所述蓄热箱适于通过导管分别与室内散热器的进、出口相连；以及所述室内散热器的进口处设有循环水泵，以使导热介质在室内散热器内循环流通。

进一步，所述室外风冷热交换机包括：室外热交换风扇和室外热交换器；所述室外热交换器的进口端与板式换热机的冷凝盘管的出口端相连；以及所述室外风冷热交换器的出口端与蓄热箱中的蒸发盘管的进口端相连。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的全天候太阳能蓄热供暖系统通过太阳能采热机构采集太阳能加热导热介质，作为供暖的热源，在阳光不足时启动室外风冷热交换机，实现了蓄热箱中热能的充分利用，即在高温时向室内散热器直供热，中温时通过热泵提升后向室内散热器间接供热，低温无热量时由空气源热泵供热，最终实现全天候供暖，提高了太阳能的有效利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的全天候太阳能蓄热供暖系统的结构示意图；

图中：太阳能采热机构1，太阳能采热器11，蓄热箱12，蒸发盘管13，导管14，空气源热泵制热机构2，室外风冷热交换机21，室外热交换风扇211，室外热交换器212，板式换热器22，压缩机23，冷凝盘管24，室内散热器3，循环水泵4，节流装置5，Y形过滤器6，第一电动阀门71，第二电动阀门72，第三电动阀门73，第四电动阀门74，适于室内安装的部件8。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实施例提供了一种全天候太阳能蓄热供暖系统，包括：太阳能采热机构1、空气源热泵制热机构2和室内散热器3；其中所述太阳能采热机构1包括：太阳能采热器11、盛装有导热介质的蓄热箱12和通入蓄热箱12中的蒸发盘管13；所述空气源热泵制热机构2包括：分别与蒸发盘管13的两端相连的室外风冷热交换机21、压缩机23，与压缩机23另一端相连的板式换热器22，以及位于板式换热器22内的冷凝盘管24；所述太阳能采热机构1适于采集太阳能，用于加热导热介质；所述室内散热器3用于在导热介质流经时放热，以向室内供热；所述冷凝盘管24与室外风冷热交换器212的另一端相连，以形成冷媒的循环回路；以及所述板式换热器22与室外风冷热交换机21之间的还设有用于控制冷媒流量的节流装置5。

如图1所示，适于室内安装的部件8在图1中示出，其余部件可以设置在室外，不会占用大量室内空间，布局合理。

可选的，所述冷媒例如但不限于氟利昂；以及所述导热介质一般采用液体介质，例如但不限于水、加添加剂的水、合成制剂、导热油等。

可选的，所述节流装置5例如但不限于膨胀阀、毛细管等。

可选的，所述板式换热器可用壳管式换热器、套管式换热器等其它型式的换热器代替。

根据蓄热箱中的导热介质温度值，本全天候太阳能蓄热供暖系统可以有多种供暖方式选择。现列举三种常见的供暖方式，也是比较节省能源的供暖方式。以下三种方式可以结合使用，以实现全天候供暖，也可以交叉使用，以进一步提高供暖效果。具体如下：

第一种供暖方式：在太阳能充足(白天)时，太阳能采热机构正常工作，蓄热箱中的导热介质温度大于第一设定值(一般为40℃左右)时，导热介质可以直接通入室内散热器内进行供暖。

第二种供暖方式：在太阳能不足(阴天或雨天)时，太阳能采热机构采暖能力不足，蓄热箱中的导热介质温度小于第一设定值且大于第二设定值(一般为5℃左右)时，蓄热箱作为空气能热泵制热机构的热源，由空气源热泵制热机构高效加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖，此工况下由于蓄热箱内导热介质温度明显高于室外环境温度，整个系统制热效率高，能耗低，起到了节能效果。

第三种供暖方式：在无太阳能(晚上，或下半夜蓄热箱内热量已用完)时，在太阳能采热机构不工作，蓄热箱中的导热介质温度小于第二设定值时，蓄热箱不再作为空气源热泵制热机的热源，而是通过室外风冷热交换机作为制热源，通过压缩机做功，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖。

本实施例的全天候太阳能蓄热供暖系统通过太阳能采热机构采集太阳能加热导热介质，作为供暖的热源，在阳光不足时启动空气源热泵制热以加热导热介质，实现了蓄热箱中热能的充分利用，即在高温时向室内散热器直接供热，中温时通过热泵提升后向室内散热器间接供热，低温无热量时由空气源热泵供热，最终实现全天候供暖，提高了太阳能的有效利用率。

进一步，见图1，所述蓄热箱12适于通过导管14分别与室内散热器3的进、出口相连；以及所述室内散热器3的进口处设有循环水泵4，以使导热介质在室内散热器3内循环流通，即通过高温的导热介质直接用于室内供暖。

可选的，所述循环水泵4的进口处还设有Y形过滤器6，以过滤导热介质中的杂质，以避免杂质堵塞管道或在室内散热器3内沉淀，降低供热效果，甚至影响室内散热器的正常使用。

进一步，见图1，所述室外风冷热交换机21包括：室外热交换风扇211和室外热交换器212；所述室外热交换器212的进口端与板式换热器22中的冷凝盘管24的出口端相连；以及所述室外热交换器212的出口端与蒸发盘管13的进口端相连；当蓄热箱中的导热介质温度小于第一设定值且大于第二设定值时，可以分为两种情况处理。

第一种情况：导热介质为中温，不足以向室内散热器直接供热，但可以作为空气源热泵制热机的独立热源，这时通过导热介质加热蒸发盘管中的冷媒，然后冷媒通过板式换热机冷凝放热，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖。

第二种情况：当蓄热箱中的导热介质温度为中温度偏低，可以作为空气源热泵机的的热源但效果不足，可以采用室外风冷热交换机21辅助蒸发吸热，以提高空气源热泵机的制热能力。

作为全天候太阳能蓄热供暖系统的第一种供暖方式。

见图1，在太阳能充足(白天)时，太阳能采热器吸收太阳能加热导热介质，使其温度高于第一设定值(一般为40℃左右)。此时，全天候太阳能蓄热供暖系统的控制模块开启第二电动阀门72，并关闭第一电动阀门71、第三电动阀门73、第四电动阀门74，蓄热箱12通过导管14将高温的导热介质输送至室内散热器3，通过导热介质直接进行供热，即传统的太阳能供暖方式。

可选的，所述控制模块例如但不限于采用工控板或PLC模块，以及所述工控板可以为MYD-C7Z010/20工控板。

作为全天候太阳能蓄热供暖系统的第二种供暖方式。

见图1，在太阳能不足(傍晚或阴天)时，蓄热箱中的导热介质温度低于第一设定值且高于第二设定值(一般为5℃左右)，蓄热箱中的导热介质温度不足以直接向室内散热器供热。此时，控制模块开启第三电动阀门73、第一电动阀门71，并关闭第二电动阀门72、第四电动阀门74，利用蒸发盘管13蒸发吸热，以使冷媒吸取蓄热箱12的低温热，然后再通过压缩机输送至冷凝盘管24冷凝放热，以加热板式换热器22中的导热介质，导热介质通过室内散热器3对室内供热，即空气源热泵辅助制热的供暖方式。由于冬季室外的环境温度较低，尤其是高原地区的晚间温度一般为-10～-20℃，而蓄热箱中的导热介质温度大于5℃，这样室内热交换机就可以借助太阳能采热机白天蓄热，大大提高了整个供暖系统的供暖能力，并提高了采暖效率，节省了能耗。

作为全天候太阳能蓄热供暖系统的第三种供暖方式。

见图1，在无太阳能(夜晚或蓄热箱热量已用完)时，蓄热箱中的导热介质温度低于第二设定值，此时，控制模块开启第四电动阀门74、第一电动阀门71，并关闭第二电动阀门72、第三电动阀门73，通过室外热交换机21作为热源，由空气源热泵制热机构制热，加热板式换热器22中的导热介质，再通过循环水泵将导热介质通入室内散热器3内，对室内进行供热，即单独的空气源热泵制热。

可选的，在本实施例中，第一电动阀门、第二电动阀门均可采用电动水二通阀；以及第三电动阀门、第四电动阀门均可采用电动氟二通阀。

综上所述，本全天候太阳能蓄热供暖系统通过太阳能采热机构采集太阳能加热导热介质，作为室内散热器的供热源或作为空气源热泵制热机构的供热源，在阳光充足时，通过导热介质直接向室内供热；在阳光不足时，作为空气源热泵制热机的热源，然后通过冷媒冷凝放热以加热室内散热器中的导热介质，进行间接供热；无阳光时通过空气源热泵制热机构单独向室内供热，实现了全天候供热。因此，本全天候太阳能蓄热供暖系统具有全天候供热、太阳能利用率高、供热效果好、节省耗能等优点

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种空气源热泵辅助的全天候太阳能蓄热供暖系统，其特征在于，包括：

太阳能采热机构、空气源热泵制热机构和室内散热器；其中

所述太阳能采热机构包括：太阳能采热器、盛装有导热介质的蓄热箱和通入蓄热箱中的蒸发盘管；

所述空气源热泵制热机构包括：分别与蒸发盘管的两端相连的室外风冷热交换机、压缩机，与压缩机另一端相连的板式换热器，以及位于板式换热器内的冷凝盘管；

所述太阳能采热机构适于采集太阳能，用于加热导热介质；

所述室内散热器用于在导热介质流经时放热，以向室内供热；

所述冷凝盘管与室外风冷热交换机的另一端相连，以形成冷媒的循环回路；以及

所述板式换热器与室外风冷热交换机之间的还设有用于控制冷媒流量的节流装置；

当蓄热箱中的导热介质温度大于第一设定值时，导热介质直接通入室内散热器内进行供暖；

当蓄热箱中的导热介质温度小于第一设定值且大于第二设定值时，导热介质作为空气源热泵制热机构的热源，即用于蒸发盘管中的冷媒蒸发吸热，然后冷媒通过压缩机输入板式换热器中的冷凝盘管冷凝放热，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖；

当蓄热箱中的导热介质温度小于第二设定值时，冷媒在通过室外风冷热交换机蒸发吸热后，通过压缩机输入板式换热器中的冷凝盘管冷凝放热，用于加热室内散热器内循环流通的导热介质，以进行供暖。

2.根据权利要求1所述的全天候太阳能蓄热供暖系统，其特征在于，

所述蓄热箱适于通过导管分别与室内散热器的进、出口相连；以及

所述室内散热器的进口处设有循环水泵，以使导热介质在室内散热器内循环流通。

3.根据权利要求2所述的全天候太阳能蓄热供暖系统，其特征在于，

所述室外风冷热交换机包括：室外热交换风扇和室外热交换器；

所述室外热交换器的进口端与板式换热器内的冷凝盘管的出口端相连；以及

所述室外热交换器的出口端与蓄热箱中的蒸发盘管的进口端相连。

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