CN214426079U - 一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，该系统包括空气源热泵、储热式太阳能集热器、控制柜、夹套热水箱及生活热水设备和末端供暖设备。夹套热水箱分为内水箱和外水箱，内水箱为采用导热性能良好的材料的承压水箱，用于储存生活热水；外水箱为采用保温性能良好的材料的非承压水箱，用于储存供暖用水。太阳能集热器和空气源热泵并联接入夹套热水箱。控制柜与空气源热泵和夹套热水箱连接，在外水箱设有感温元件，能独立控制空气源热泵集热系统的启闭、取水、供热循环及防冻循环。本实用新型将太阳能集热器与空气源热泵有机结合起来，更加高效节能。保障了用户供暖季供暖需求和全年稳定的生活热水需求。

Description

一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统

技术领域

本实用新型主要涉及可再生能源综合利用领域，是一种储热式太阳能耦合空气源热泵，兼备生活热水供应功能的采暖系统。

背景技术

随着社会的发展，生活质量逐步提高，人们对生活环境舒适度的要求也越来越高，建筑供热能耗问题成为当下不容忽视的问题，尤其是北方地区的供热能耗几乎占到了建筑使用能耗的35％。传统的燃煤供暖存在严重的环境污染问题，随着煤改政策的推广逐渐消失在国民视野中，目前常用的的供热装置一般为大阳能热水系统和空气源热泵系统，太阳能也是目前国家最为提倡的可再生新能源，具有清洁环保、无污染可再生的优点，取之不尽用之不竭，目前已有较为广泛的应用。太阳能热水系统是目前建筑生活热水供应主要的解决方案；空气源热泵是一种目前较为成熟的热泵供热技术，具有占地面积小、节能环保、供热能效比高的优点，也逐渐应用于大多数建筑的供热。

常规的太阳能热水系统容易受到季节、温度、气候、昼夜等环境因素的影响，北方地区的太阳辐射波动较为严重，太阳能热流密度低，太阳能热水系统的运行效率大大降低，单一的太阳能热水系统不足以供应建筑所需热量，尤其在恶劣天气的情况下，影响更为严重，常需要电加热系统辅助加热，节能性不佳。空气源热泵热水系统可以不受环境因素影响一年四季保持稳定高效运行，但使用空气源热泵系统供暖的同时制取生活热水需要关停采暖的管路进行切换，且配置一个单独的带有换热器的储热水箱，频繁的切换导致供热效果差，影响系统的运行效率，消耗更多的电能或需配置更大功率的机组，导致运行费用较高。目前市场上逐渐出现太阳能与空气源热泵复合的采暖热水系统，但已有的太阳能与空气源热泵复合采暖热水系统过于复杂，成本较高，且两种能源的循环管路各自运行，通常采用的双水箱模式并没有将生活热水与采暖用水分离开来，没有实现两供热装置的有机结合，采暖用水与生活用水的温度要求并不一样，在冬季较为寒冷的地区需优先满足采暖用水的温度要求，采暖用水所需温度较人们日常生活热水所需温度高，两者不分开使用可能会因较高的生活用水需求造成采暖用水量不足的局面，将加热后的热水储存在恒温水箱中后，目前的技术并不能很好的保障恒温水箱的保温效果，导致热水热量的散失，不能保证供暖用水与生活用水的温度需求，所以需要开发一套运行高效的采用特制夹套热水箱的太阳能耦合空气源热泵的采暖热水系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是在现有技术的基础上，设计一种构造简单合理，运行高效节能的太阳能与空气源热泵复合采暖热水系统。解决现有技术存在的不足之处，将太阳能热水系统与空气源热泵供热系统有机结合在一起。

本实用新型的目的通过采用以下技术方案来实现：

一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，包括储热式太阳能集热器、空气源热泵、夹套热水箱、控制柜及集成泵站、末端用热部分及附属设施部分，所述末端用热部分包括末端生活热水使用设备和末端供暖设备，所述储热式太阳能集热器和所述空气源热泵与夹套热水箱并联，所述储热式太阳能集热器的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的太阳能集热器出水口和太阳能集热器进水口相连，形成太阳能集热系统；所述空气源热泵的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的空气源热泵出水口和空气源热泵进水口相连，形成空气源热泵集热系统，所述空气源热泵集热系统由控制柜控制，所述控制柜能独立控制空气源热泵集热系统的取水、供热循环及防冻循环；

所述夹套热水箱分为内水箱和外水箱，内水箱储存生活热水，外水箱储存供暖用水，所述末端生活热水使用设备与夹套热水箱的内水箱的生活热水出水口相连，形成生活热水环路；所述末端供暖设备的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的末端供暖设备出水口和末端供暖设备进水口相连，形成末端用热循环系统；

所述控制柜与空气源热泵和夹套热水箱的外水箱连接，夹套热水箱的外水箱中设有感温元件，感温元件感测夹套热水箱中的水温并转化为电信号传递给控制柜，控制柜根据夹套热水箱中的温度、水量数据来控制空气源热泵的启闭、取水、供热循环及防冻循环，从而达到太阳能集热器与空气源热泵两热源间的联动。

本实用新型进一步的改进在于，所述内水箱采用导热性能良好的材料，外水箱采用保温性能良好的材料，另设保温层。

本实用新型进一步的改进在于，所述太阳能集热器及空气源热泵机组的进水管路设有循环泵，所述循环泵上设有开关阀。

本实用新型进一步的改进在于，所述末端供暖设备的进水管路设有循环泵，所述循环泵上设有开关阀。

本实用新型进一步的改进在于，所述夹套热水箱上部设有夹套热水箱排气口及夹套热水箱溢流口，下部设有夹套热水箱排污口及采暖用水补水口，内水箱设有生活热水出水口、生活热水补水口及下部夹套热水箱内水箱换水管。

本实用新型进一步的改进在于，所述太阳能集热器热水出水管设有排气阀。

本实用新型进一步的改进在于，所述夹套热水箱末端设备出水口连接末端供暖设备，所述内水箱上部生活热水出水口连接日常生活热水设备。

本实用新型进一步的改进在于，所述控制柜可通过接收夹套热水箱外水箱温度信号控制空气源热泵的供热循环。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提出的储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，通过控制柜实现对太阳能系统与空气源热泵的充分利用，冬季供暖期阶段进行生活热水和供暖用水的供应，非供暖期进行生活热水的供应。满足采暖用水的同时满足生活热水的需求。

(2)特制夹套热水箱将采暖用水与生活热水分离开来，实现两供热装置的有机结合，可有效避免双水箱频繁的模式切换导致的效率低下问题。夹套热水箱的外水箱中的供暖用水对内水箱中的生活热水也起到了一个很好的保温作用。

(3)通过控制柜实现对太阳能系统与空气源热泵的充分利用，光照充足时利用太阳能集热器制得热水，存入外水箱，利用采暖热水对内水箱中的生活热水进行加热，满足人们生活热水的需求，天气情况导致供暖用水温度不足时利用空气源热泵系统再次升温，达到供暖所需水温。

(4)储热式太阳能在日间光照充足的情况下保障了在夜间无光照条件下不开启空气源热泵的情况下的生活热水需求，保障了用户全年稳定的生活热水需求并起到了夜间不使用时的防冻效果，更加高效节能。

附图说明

附图用来帮助对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，同时与本实用新型的具体实施方式一起用于解释本实用新型，附图如下：

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图2为本实用新型夹套热水箱的结构示意图；

附图符号说明：1储热式太阳能集热器、2空气源热泵、3末端供暖设备、4末端生活热水使用设备、5夹套热水箱、6循环泵组、 7控制柜、8夹套热水箱溢流口、9夹套热水箱排气口、10生活热水出水口、11生活热水补水口、12采暖用水补水口、13夹套热水箱排污口、14夹套热水箱内水箱下支架、15夹套热水箱内水箱换水管、16空气源热泵出水口、17空气源热泵进水口、18太阳能集热器出水口、19太阳能集热器进水口、20末端供暖设备进水口、21末端供暖设备出水口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，附图所述实施方式仅用于解释本实用新型，尽量简洁明了，并不局限于文本所描述的实施方式。

参见图1，本实用新型提供一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，包括空气源热泵2、储热式太阳能集热器1、控制柜7、夹套热水箱5、循环泵组6及末端设备，储热式太阳能集热器1进水管路、空气源热泵2进水管路及末端设备进水管路均设有循环泵，保证供热系统的正常循环运行，所述的循环泵均设有开关阀。所述末端设备包括末端供暖设备3和末端生活热水使用设备4。所述储热式太阳能集热器1的进出水口与夹套热水箱5的太阳能集热器出水口18 和太阳能集热器进水口19相连，储热式太阳能集热器1、夹套热水箱5、循环泵组6通过保温管线连接构成一个集热循环回路，利用太阳能的能量对水箱中的水进行加热；所述空气源热泵2的进出水口与夹套热水箱5的空气源热泵出水口16和空气源热泵进水口17相连，空气源热泵2、夹套热水箱5、循环泵组6通过保温管线连接构成第二个集热循环回路，起到一个对太阳能集热循环辅助加热的作用，保障供热系统达到所需的供热温度。储热式太阳能集热器1和空气源热泵2并联接入夹套热水箱5。所述夹套热水箱5内水箱的生活热水出水口10通过保温管路与末端生活热水使用设备4连接构成生活热水环路，满足用户的生活热水需求。所述末端供暖设备3的进出水口与夹套热水箱5的末端供暖设备出水口21和末端供暖设备进水口20相连，末端供暖设备3、夹套热水箱5、循环泵组6通过保温管线连接构成一个供热循环回路，为用户供热。

参见图2，本实用新型一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统所采用的的夹套热水箱5为特制夹套热水箱。此例中系统水箱放置在楼顶，外水箱采用非承压水箱，水箱通过水位感应的方式进行补水，上部设有夹套热水箱溢流口8与夹套热水箱排气口9，避免循环过程中的气体导致水箱气压升高；水箱下部设有夹套热水箱排污口 13与采暖用水补水口12，定期更换供暖循环用水，减缓水对设备的腐蚀。内水箱采用承压水箱，上端设有生活热水出水口10和生活热水补水口11，内水箱另设太阳能集热器进水口与太阳能集热器出水口，在非供暖期可将太阳能集热器的进出水口直接与内水箱的太阳能集热器出水口和太阳能集热器出水口相连，直接制取生活热水。内水箱通过夹套热水箱内水箱下支架14固定在外水箱中，底部设有夹套热水箱内水箱换水管15，定期对内水箱进行清洗换水，减缓设备腐蚀。

所述控制柜7与空气源热泵2和夹套热水箱5连接，夹套热水箱 5设有感温元件，感温元件感测夹套热水箱5中的水温并将其信号传递给控制柜7，控制柜7具有根据夹套热水箱5中的温度、水量等数据来控制空气源热泵2的启闭、取水、供热循环及防冻循环。达到节能的目的。

本实用新型的具体实施过程：

所述系统在于充分利用太阳能和空气中的热量，将储热式太阳能集热器1与空气源热泵2有机结合起来，减少电能的消耗，达到高效、节能、稳定的目的。根据天气的不同，控制柜7将系统分为三种运行模式。

在阳光照射充足的情况下，储热式太阳能集热器1单独运行即可将夹套热水箱5中的水温达到供暖温度要求，控制柜7在接受夹套热水箱5的温度信号后，不启动空气源热泵2，经末端供暖设备3对建筑进行供暖。

在阳光照射不充足的情况下，储热式太阳能集热器1单独运行不能将夹套热水箱5中的水温达到供暖温度要求，控制柜7在接受夹套热水箱5的温度信号后，启动空气源热泵2对夹套热水箱5中的供暖用水进行再次加热，当水温升高到设定温度后，空气源热泵2停止工作，经末端供暖设备3对建筑进行供热。

在非常恶劣的天气情况下，阳光照射极少，控制柜7在接受到夹套热水箱5的温度信号后，启动空气源热泵2，空气源热泵2单独运行对夹套热水箱5进行加热，当水温升高到设定温度后，空气源热泵 2停止工作，经末端供暖设备3对建筑进行供热。

本实用新型在于储热式太阳能集热器1与空气源热泵2的有机结合，避免了太阳能的电辅助加热，优先充分使用太阳能进行供热，较高的进水温度提高了空气源热泵2运行时的COP，减少了耗电量。供暖季保障了供暖热水和生活热水的供应，非供暖季保障了生活热水的供应。所述储热式太阳能集热器1采用储热式太阳能集热器，在光照充足的情况下，储存热量保障了在夜间无光照的情况下生活热水需求，不需要在夜间再单独开启空气源热泵2对生活热水进行升温。保障了系统在任一情况下的稳定运行，满足供暖季稳定的供暖需求，同时满足了人们全年对生活热水的需求。

上述使用新型实施方案，仅为举例说明，并不受上述方式的限制。所有在本实用新型范围内进行非实质改进或者直接应用，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，包括储热式太阳能集热器、空气源热泵、夹套热水箱、控制柜及集成泵站、末端用热部分及附属设施部分，所述末端用热部分包括末端生活热水使用设备和末端供暖设备，其特征在于：所述储热式太阳能集热器和所述空气源热泵与夹套热水箱并联，所述储热式太阳能集热器的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的太阳能集热器出水口和太阳能集热器进水口相连，形成太阳能集热系统；所述空气源热泵的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的空气源热泵出水口和空气源热泵进水口相连，形成空气源热泵集热系统，所述空气源热泵集热系统由控制柜控制，所述控制柜能独立控制空气源热泵集热系统的取水、供热循环及防冻循环；

所述夹套热水箱分为内水箱和外水箱，内水箱储存生活热水，外水箱储存供暖用水，所述末端生活热水使用设备与夹套热水箱的内水箱的生活热水出水口相连，形成生活热水环路；所述末端供暖设备的进出水口通过循环管路与夹套热水箱的末端供暖设备出水口和末端供暖设备进水口相连，形成末端用热循环系统；

所述控制柜与空气源热泵和夹套热水箱的外水箱连接，夹套热水箱的外水箱中设有感温元件，感温元件感测夹套热水箱中的水温并转化为电信号传递给控制柜，控制柜根据夹套热水箱中的温度、水量数据来控制空气源热泵的启闭、取水、供热循环及防冻循环，从而达到太阳能集热器与空气源热泵两热源间的联动。

2.根据权利要求1所述的一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，其特征在于：所述内水箱采用导热性能良好的材料，外水箱采用保温性能良好的材料，另设保温层。

3.根据权利要求1所述的一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，其特征在于：所述太阳能集热器及空气源热泵机组的进水管路设有循环泵，所述循环泵上设有开关阀。

4.根据权利要求1所述的一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，其特征在于：所述末端供暖设备的进水管路设有循环泵，所述循环泵上设有开关阀。

5.根据权利要求2所述的一种储热式太阳能空气源热泵复合采暖热水系统，其特征在于：所述夹套热水箱上部设有夹套热水箱排气口及夹套热水箱溢流口，下部设有夹套热水箱排污口及采暖用水补水口，内水箱设有生活热水出水口、生活热水补水口及下部夹套热水箱内水箱换水管。

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