CN213841370U - 一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，包括、补水单元、集热水箱、太阳能加热循环系统、用水末端循环系统及带全热回收的空气源热泵热水机组相连，空气源热泵热水机组并联有空气源冷/热水模块机组，空气源热泵热水机组和空气源冷/热水模块机组分别通过进水管和回水管与室内末端形成回路，集热水箱内设置有与控制系统相连水位传感器和温度传感器，控制系统系统与空调末端相连。本实用新型将太阳能、空气源热泵、全热回收技术通过集热水箱及完善的控制系统，形成一个有机的多能互补装置，弥补了太阳能热水器受天气环境影响而不能保证随时供应热水的缺陷，满足人们对制冷、采暖、生活热水的三种生活需求。

Description

一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统

技术领域

本实用新型涉及空调能源综合利用的技术领域，特别是指一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统。

背景技术

目前世界上能源短缺，而能够开发利用的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能等等，相比之下开发太阳能不但技术简单投资省，而且是一种取之不尽，用之不竭，既无公害又无污染的可持久利用的清洁能源。民用方面利用太阳能生产热水，不仅可供日常生活使用，而且还可以为工农业提供生产用低温热水。太阳能热水器的开发应用，近几年在我国的发展相当快，从早期简单的闷晒式过渡到瓦楞式、铝翼式、平板式，发展到今天的高性能热管真空管和玻璃真空管，使热水器家族不断完善齐全。

为处理冬天结冰问题,发展了热水器防冰/抗冻技术，使太阳能热水器不仅在南方能满足全年使用，在北方寒冷地区也能满足全年使用。为保证恶劣环境下的使用效果，在水箱中增加电加热管作为辅助热源，但是其粗放的模式限制了太阳能技术在大型项目中的使用和推广，与国家提倡的节能减排背道而驰。

空气源热泵热水机组，也是近年来日益频繁使用的生活热水供应系统。它应用热泵原理，消耗小部分的电能驱动机组运行，就能把空气中不易被利用的低品位热能转化为易被利用的高品位热能，用以制备最高55℃的生活热水。作为一种节能高效、对环境无任何污染的热水设备，空气源热泵热水机组近年来已经越来越广泛应用于宾馆、酒店、桑拿中心、医院、工厂、宿舍和住宅小区等集体型用水单位以及别墅、家庭、美容美发店等小型用水单位。虽然空气源热泵热水机组与其他电加热或燃料加热设备具有节能的优势，但是仍然要依靠电能进行制热。而且空气源热泵热水机组单独用来制取热水，未能充分利用。

因此，无论是太阳能热水器，还是空气源热泵热水机组，其节能效果仍有待提高；而且现有空调系统在制冷时其热源不仅未能利用，而且促使外部环境温度进一步升高，既浪费能源，又不利于环境。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，解决了现有热水器节能效果差且空调制冷时能源利用率低的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，包括连接有补水单元的集热水箱，集热水箱与太阳能加热循环系统和用水末端循环系统相连，所述集热水箱与带全热回收的空气源热泵热水机组相连，空气源热泵热水机组并联有空气源冷/热水模块机组，空气源热泵热水机组和空气源冷/热水模块机组分别通过进水管和回水管形成回路，进水管和回水管之间设置有分水器和集水器，分水器和集水器之间连接地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组，集热水箱内设置有与控制系统相连水位传感器和温度传感器，控制系统与补水单元、太阳能加热循环系统、空气源热泵热水机组、空气源冷/热水模块机组、地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组及用水末端循环系统相连。

进一步地，所述太阳能加热循环系统包括太阳能板，太阳能板通过太阳能进水管和太阳能出水管与集热水箱相连，太阳能进水管或太阳能出水管连接有太阳能循环泵，所述控制系统与太阳能循环泵相连。

进一步地，所述太阳能加热循环系统包括若干个太阳能并联单元，每个太阳能并联单元包括若干个串联的太阳能板。

进一步地，所述空气源热泵热水机组通过热泵进水管和热泵出水管与集热水箱相连，热泵进水管或热泵出水管连接有热泵循环泵，所述控制系统与热泵循环泵和空气源热泵热水机组相连。

进一步地，所述空气源热泵热水机组和空气源冷/热水模块机组设置有若干个，各个空气源热泵热水机组进水端与热泵进水管相连、出水端与热泵出水管相连；所述热泵循环泵与集热水箱之间设置有与控制系统相连的热泵进水阀。

进一步地，所述用水末端循环系统包括末端循环单元，末端循环单元通过末端进水管和末端回水管与集热水箱相连，末端进水管设置有银离子消毒过滤装置，末端进水管或末端回水管连接有末端循环泵，所述控制系统与末端循环泵相连；所述末端循环单元与末端进水管之间、与末端回水管之间设置有与控制系统相连的单元阀，末端进水管上均设置有与控制系统相连的末端进水阀，末端回水管上均设置有与控制系统相连的末端回水阀。

进一步地，所述集热水箱包括连通的加热水箱和恒温水箱，所述太阳能进水管、太阳能出水管、热泵进水管和热泵出水管与加热水箱相连，所述末端进水管和末端回水管与恒温水箱相连。

本实用新型在利用清洁能源的大背景下，将太阳能、空气源热泵、全热回收技术，通过集热水箱及完善的控制系统，形成一个有机的多能互补装置，与太阳能的结合使用，弥补了太阳能热水器受天气环境影响而不能保证随时供应热水的缺陷，将满足人们对制冷、采暖、生活热水的三种生活需求，以节能减排为目标，体现“安全+省钱+舒服+环保”的独特优势，满足人们对日益增长的品质生活的期望，响应国家政策号召。本实用新型将空调系统、热水供应系统与太阳能系统结合使用，能全方位保证客户非用水高峰期和用水高峰期的水量和水温，舒适性和稳定性俱佳，锐意创新，高效节能，更能适应客户需求的变化，且太阳能+带全热回收的空气源热泵热水机组，在夏季制冷的同时能够免费制取生活热水，一机三用。空气源热泵热水机组具备直热式机组的即时供热水能力，也要兼备循环式机组的备用供热水能力，可满足不同时段的生活热水需求，在用水高峰期，可直接制取55℃的生活热水，随时应对任何突然状况。生活热水供给，经末端循环泵和银离子消毒过滤装置，在末端和恒温水箱之间循环供给，保证即开即用的热水用水模式。本实用新型相比于太阳能+水冷螺杆+锅炉或电加热的传统方案，为整个项目节省了非常可观的费用，节能效果更加显著，实现家居办公低能耗，高舒适的需求。本实用新型可广泛应用于家居别墅、住宅小区配套、学校宿舍楼、酒店等对空调制冷、制热和生活热水有综合需求的领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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。

图1为本实用新型的原理示意图。

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付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。

一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，如图1所示，包括连接有补水单元2的集热水箱，集热水箱与太阳能加热循环系统和用水末端循环系统相连，集热水箱与带全热回收的空气源热泵热水机组51相连，空气源热泵热水机组51并联有空气源冷/热水模块机组7，空气源热泵热水机组51和空气源冷/热水模块机组7分别通过进水管71和回水管72形成回路，并通过循环泵75实现循环。进水管71和回水管72之间设置有分水器73和集水器74，分水器73和集水器74之间连接地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组。

所述空气源热泵热水机组51和空气源冷/热水模块机组7在夏季制冷的同时，空气源热泵热水机组51通过全热回收循环对集热水箱中的水进行加热，用以弥补太阳能加热循环系统受环境和场地限制的不足。

所述集热水箱内设置有与控制系统3相连水位传感器11和温度传感器12，控制系统3与补水单元2、太阳能加热循环系统、空气源热泵热水机组51、空气源冷/热水模块机组7、地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组及用水末端循环系统相连。控制系统3通过水位传感器11和温度传感器12，能够实时控制补水单元2补水，控制空气源热泵热水机组51、空气源冷/热水模块机组7制冷和制热，控制空气源热泵热水机组51和太阳能加热循环系统加热热水。

所述太阳能加热循环系统包括太阳能板41，太阳能板41通过太阳能进水管42和太阳能出水管43与集热水箱相连，太阳能进水管42连接有太阳能循环泵44。所述控制系统3与太阳能循环泵44相连，控制系统3通过控制太阳能循环泵44，进而循环加热集热水箱内的水。所述太阳能加热循环系统包括若干个太阳能并联单元，每个太阳能并联单元包括若干个串联的太阳能板41，充分保证加热效率。

所述空气源热泵热水机组51通过热泵进水管52和热泵出水管53与集热水箱相连，热泵进水管52连接有热泵循环泵54，所述控制系统3与热泵循环泵54和空气源热泵热水机组51相连。所述空气源热泵热水机组51和空气源冷/热水模块机组7设置有若干个，各个空气源热泵热水机组51进水端与热泵进水管52相连、出水端与热泵出水管53相连。所述热泵循环泵54与集热水箱之间设置有与控制系统3相连的热泵进水阀55。

所述用水末端循环系统包括末端循环单元61，末端循环单元61通过末端进水管62和末端回水管63与集热水箱相连，末端进水管62设置有银离子消毒过滤装置68。末端进水管62连接有末端循环泵64，所述控制系统3与末端循环泵64相连。末端进水管62上均设置有与控制系统3相连的末端进水阀66，末端回水管63上均设置有与控制系统3相连的末端回水阀67。所述末端循环单元61与末端进水管62之间、与末端回水管63之间设置有与控制系统3相连的单元阀65。

所述集热水箱包括连通的加热水箱101和恒温水箱102，所述太阳能进水管42、太阳能出水管43、热泵进水管52和热泵出水管53与加热水箱101相连，所述末端进水管62和末端回水管63与恒温水箱102相连。

本实用新型的控制方法，包括以下运行模式：

（1）夏季日照天：在不室内不需制冷时，控制系统3控制太阳能加热循环系统优先开启，进行热水供应；在室内需要制冷时，控制系统3空气源热泵热水机组51优先开启，在给室内制冷的同时，免费回收多余的热量用以制取生活热水，根据设定水温，储存于恒温水箱102中；

（2）阴雨天及冬季：太阳能加热循环系统不能完全满足生活热水供应时，控制系统3首先控制太阳能加热循环系统优先开启，将加热水箱101内的水温升高，然后控制系统3控制空气源热泵热水机组51将加热水箱101内的热水加热到55℃，再将55℃的热水从加热水箱101输送至恒温水箱102中；控制系统3控制空气源冷/热水模块机组7进行冬季采暖；

（3）过渡季日照天：控制系统3控制太阳能加热循环系统和空气源热泵热水机组51同步供应热水，或者采用与阴雨天及冬季相同的热水供应模式。

热水供应过程中包括以下阶段：

系统开始阶段：控制系统3实时接收水位传感器11的监测数据，当集热水箱内的水位低于下限水位时，控制系统3控制补水单元2的补水阀21打开，进行补水；当集热水箱的水位高于下限水位时，控制系统3控制热泵进水阀55、热泵循环泵54及空气源热泵热水机组51打开，或者控制太阳能进水阀45、太阳能循环泵44打开，对集热水箱内的水进行加热；当集热水箱的水位达到上限水位时，控制系统3控制补水阀21关闭；当集热水箱内的水被加热至设定温度时，控制系统3控制太阳能加热循环系统和空气源热泵热水机组51停止运行。

系统恒温阶段：当集热水箱内的热水长时间不使用时，可以根据自行设定的水温，例如水温低于50℃时，控制系统3控制热泵进水阀55、热泵循环泵54及空气源热泵热水机组51打开，对集热水箱内的水进行加热，直到集热水箱内的水温上升到55℃时，停止运行；此过程中，太阳能加热循环系统也同时对其进行加热。

系统直热阶段：在用水时段，优先使用已经存储于集热水箱中的热水；当出现水量不够的情况时，控制空气源热泵热水机组51和太阳能加热循环系统以直热模式运行加以补充。

系统供水阶段：控制系统3控制末端循环泵64持续低频运行，末端进水管62和末端回水管63及末端循环单元61中的存水回到集热水箱与热水混合，末端循环泵64受电节点压力表和变频器的控制，可以根据需要设定供水压力，保证用水点水压恒定。

进一步地，控制系统3控制单元阀65启闭，进而控制各个末端循环单元61独立运行。

本实用新型未详尽之处均为本技术领域的常规技术手段。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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)

1.一种利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，包括连接有补水单元（2）的集热水箱，其特征在于：集热水箱与太阳能加热循环系统和用水末端循环系统相连，所述集热水箱与带全热回收的空气源热泵热水机组（51）相连，空气源热泵热水机组（51）并联有空气源冷/热水模块机组（7），空气源热泵热水机组（51）和空气源冷/热水模块机组（7）分别通过进水管（71）和回水管（72）形成回路，进水管（71）和回水管（72）之间设置有分水器（73）和集水器（74），分水器（73）和集水器（74）之间连接地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组，集热水箱内设置有与控制系统（3）相连水位传感器（11）和温度传感器（12），控制系统（3）与补水单元（2）、太阳能加热循环系统、空气源热泵热水机组（51）、空气源冷/热水模块机组（7）、地暖水管系统、室内侧空调末端、室内侧组合式空气处理机组及用水末端循环系统相连。

2.根据权利要求1所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述太阳能加热循环系统包括太阳能板（41），太阳能板（41）通过太阳能进水管（42）和太阳能出水管（43）与集热水箱相连，太阳能进水管（42）或太阳能出水管（43）连接有太阳能循环泵（44），所述控制系统（3）与太阳能循环泵（44）相连。

3.根据权利要求2所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述太阳能加热循环系统包括若干个太阳能并联单元，每个太阳能并联单元包括若干个串联的太阳能板（41）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述空气源热泵热水机组（51）通过热泵进水管（52）和热泵出水管（53）与集热水箱相连，热泵进水管（52）或热泵出水管（53）连接有热泵循环泵（54），所述控制系统（3）与热泵循环泵（54）和空气源热泵热水机组（51）相连。

5.根据权利要求4所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述空气源热泵热水机组（51）和空气源冷/热水模块机组（7）设置有若干个，各个空气源热泵热水机组（51）进水端与热泵进水管（52）相连、出水端与热泵出水管（53）相连；所述热泵循环泵（54）与集热水箱之间设置有与控制系统（3）相连的热泵进水阀（55）。

6.根据权利要求5所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述用水末端循环系统包括末端循环单元（61），末端循环单元（61）通过末端进水管（62）和末端回水管（63）与集热水箱相连，末端进水管（62）设置有银离子消毒过滤装置（68），末端进水管（62）或末端回水管（63）连接有末端循环泵（64），所述控制系统（3）与末端循环泵（64）相连。

7.根据权利要求6所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述末端循环单元（61）与末端进水管（62）之间、与末端回水管（63）之间设置有与控制系统（3）相连的单元阀（65），末端进水管（62）上均设置有与控制系统（3）相连的末端进水阀（66），末端回水管（63）上均设置有与控制系统（3）相连的末端回水阀（67）。

8.根据权利要求7所述的利用复合能源的采暖、制冷及热水供应系统，其特征在于：所述集热水箱包括连通的加热水箱（101）和恒温水箱（102），所述太阳能进水管（42）、太阳能出水管（43）、热泵进水管（52）和热泵出水管（53）与加热水箱（101）相连，所述末端进水管（62）和末端回水管（63）与恒温水箱（102）相连。

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