一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，包括熱水儲存器（22）及為熱水儲存器（22）供熱的太陽能熱水系統(tǒng)及帶有雙蒸發(fā)器的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)；所述太陽能熱水系統(tǒng)依次由熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵（21）、第三電磁閥（6）、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵（1）、太陽能集熱器（2）、第六電磁閥（9）及相關(guān)連接管路串聯(lián)組成。本實用新型將太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)有機結(jié)合起來，因此，可根據(jù)不同的天氣狀況，采用太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)單獨、互補或者聯(lián)合供熱，實現(xiàn)太陽能的高效利用，提高了空氣源熱泵的工作效率，節(jié)約能耗。
【專利說明】一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，屬于太陽能與空氣源熱泵應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在建筑中應(yīng)用最廣泛的是利用太陽能或空氣源熱泵制取建筑物所需的熱水。但是單獨利用太陽能或空氣源熱泵容易受地域和室外環(huán)境等因素的限制，導致系統(tǒng)只能應(yīng)用在有一定條件限制的地域或無法實現(xiàn)多工況運行。因此出現(xiàn)了太陽能與空氣源熱泵結(jié)合作為熱源的熱水系統(tǒng)，其目的在于取長補短，使二者互為補充，互為備用。然而現(xiàn)有的太陽能與空氣源熱泵系統(tǒng)中太陽能集熱系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)獨立運行，即要么以太陽能集熱系統(tǒng)作為備用熱源，或者要么以空氣源熱泵系統(tǒng)作為備用熱源，而且該系統(tǒng)的應(yīng)用還會受到空氣源熱泵的影響，因為，空氣源熱泵系統(tǒng)在冬季制熱水時存在除霜問題，因此，現(xiàn)有的太陽能與空氣源熱泵系統(tǒng)的結(jié)合只能適用于冬季室外溫度相對較高的地區(qū)，且若出現(xiàn)連續(xù)的陰雨天氣，系統(tǒng)會出現(xiàn)運行能耗大甚至無法正常運行的情況。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能耗較低、可實現(xiàn)不同的天氣狀況穩(wěn)定供熱的太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)不足。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案:一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，包括熱水儲存器及為熱水儲存器供熱的太陽能熱水系統(tǒng)及帶有雙蒸發(fā)器的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)；所述太陽能熱水系統(tǒng)依次由熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵、第三電磁閥、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵、太陽能集熱器、第六電磁閥及相關(guān)連接管路串聯(lián)組成；在太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵與第三電磁閥之間及太陽能集熱器與第六電磁閥之間并聯(lián)有第一水/水換熱器，在熱水循環(huán)水泵與第三電磁閥之間及第六電磁閥與熱水儲存器之間并聯(lián)有第二水/水換熱器；在第一水/水換熱器的輸入端和輸出端分別設(shè)有第一電磁閥和第二電磁閥，在第二水/水換熱器的輸入端和輸出端分別設(shè)有第九電磁閥和第十電磁閥；
[0005]所述雙蒸發(fā)器空氣源熱泵熱水系統(tǒng)包括與第一水/水換熱器進行換熱的第一蒸發(fā)器以及與第二水/水換熱器進行換熱的冷凝器，在第一蒸發(fā)器與冷凝器組成的回路中并聯(lián)有空氣/水換熱器，所述的空氣/水換熱器通過第二蒸發(fā)器與空氣換熱；所述的冷凝器輸出端與電子膨脹閥輸入端連接，電子膨脹閥輸出端分別與第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器輸入端連接，冷凝器輸入端與壓縮機的輸出端連接，壓縮機輸入端分別與第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器輸出端連接；在第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器輸入端分別設(shè)有第四電磁閥和第七電磁閥，在第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器輸出端分別設(shè)有第五電磁閥和第八電磁閥；
[0006]所述的太陽能集熱器為平板跟蹤型集熱器或真空管跟蹤型集熱器；
[0007]所述的壓縮機采用變頻系統(tǒng)控制。
[0008]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型將太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)有機結(jié)合起來，因此，可根據(jù)不同的天氣狀況，采用太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)單獨、互補或者聯(lián)合供熱，實現(xiàn)太陽能的高效利用，提高了空氣源熱泵的工作效率，節(jié)約能耗。同時，本實用新型有效解決了環(huán)境溫度低或者太陽能不足時的熱水供應(yīng)問題，保證全年正常供應(yīng)熱水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]附圖標記說明:1 一太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵、2—太陽能集熱器、3—第一電磁閥、4一第一水/水換熱器、5—第二電磁閥、6—第三電磁閥、7—第四電磁閥、8—第五電磁閥、9—第六電磁閥、10—第一蒸發(fā)器、11—空氣/水換熱器、12—第七電磁閥、13—第八電磁閥、14 一第九電磁閥、15—第二蒸發(fā)器、16—壓縮機、17—冷凝器、18—電子膨脹閥、19—第二水/水換熱器、20—第十電磁閥、21—熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵、22—熱水儲存器。

【具體實施方式】
[0011]為了使本實用新型目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0012]參見圖1，本實用新型的一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，包括熱水儲存器22及為熱水儲存器22供熱的太陽能熱水系統(tǒng)及帶有雙蒸發(fā)器的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)；所述太陽能熱水系統(tǒng)依次由熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、第三電磁閥6、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵1、太陽能集熱器2、第六電磁閥9及相關(guān)連接管路串聯(lián)組成，所述的太陽能集熱器2為平板跟蹤型集熱器或真空管跟蹤型集熱器，因此，該太陽能集熱器2能根據(jù)不同季節(jié)太陽的偏轉(zhuǎn)而自動調(diào)整；在太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I與第三電磁閥6之間及太陽能集熱器2與第六電磁閥9之間并聯(lián)有第一水/水換熱器4，在熱水循環(huán)水泵21與第三電磁閥6之間及第六電磁閥9與熱水儲存器22之間并聯(lián)有第二水/水換熱器19 ;在第一水/水換熱器4的輸入端和輸出端分別設(shè)有第一電磁閥3和第二電磁閥5,在第二水/水換熱器19的輸入端和輸出端分別設(shè)有第九電磁閥14和第十電磁閥20 ；
[0013]所述雙蒸發(fā)器空氣源熱泵熱水系統(tǒng)包括與第一水/水換熱器4進行換熱的第一蒸發(fā)器10以及與第二水/水換熱器19進行換熱的冷凝器17，在第一蒸發(fā)器10與冷凝器17組成的回路中并聯(lián)有空氣/水換熱器11，所述的空氣/水換熱器11通過第二蒸發(fā)器15與空氣換熱；所述的冷凝器17輸出端與電子膨脹閥18輸入端連接，電子膨脹閥18輸出端分別與第一蒸發(fā)器10和第二蒸發(fā)器15輸入端連接，冷凝器17輸入端與壓縮機16的輸出端連接，壓縮機16輸入端分別與第一蒸發(fā)器10和第二蒸發(fā)器15輸出端連接；在第一蒸發(fā)器10和第二蒸發(fā)器15輸入端分別設(shè)有第四電磁閥7和第七電磁閥12，在第一蒸發(fā)器10和第二蒸發(fā)器15輸出端分別設(shè)有第五電磁閥8和第八電磁閥13 ;所述的壓縮機16采用變頻系統(tǒng)控制，實現(xiàn)不同工況下采用不同的功率輸出，節(jié)約能耗。
[0014]本實用新型具體實施時，可根據(jù)不同的工況進行控制:
[0015]工況一:太陽能熱水系統(tǒng)單獨供熱
[0016]在室外太陽能充足，太陽所提供的熱量能夠?qū)崴畠Υ嫫?2內(nèi)的熱水加熱到其設(shè)定溫度時，可以通過太陽能熱水系統(tǒng)單獨供熱，具體操作為:開啟熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、第三電磁閥6、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵1、第六電磁閥9，并關(guān)閉第一電磁閥3、第二電磁閥
5、第九電磁閥14、第十電磁閥20，第四電磁閥7、第五電磁閥8、第七電磁閥12、第八電磁閥13以及壓縮機16 ;此時，熱水儲存器22內(nèi)的水通過熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21和第三電磁閥6，再經(jīng)太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I加壓進入太陽能集熱器2內(nèi)進行加熱，加熱后的熱水通過電磁閥9返回熱水儲存器22，如此循環(huán)，使熱水儲存器22內(nèi)的水溫不斷升高，直至熱水儲存器22內(nèi)的熱水達到設(shè)定溫度(該溫度通過設(shè)置在熱水儲存器22內(nèi)的溫度傳感器檢測)，此時，熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21和太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I停止工作；
[0017]工況二:空氣源熱泵熱水系統(tǒng)單獨供熱
[0018]室外氣溫大于0°C且太陽能嚴重不足，太陽所提供熱量無法將熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度時，可以通過空氣源熱泵熱水系統(tǒng)單獨供熱，具體操作為:開啟第七電磁閥12、第八電磁閥13、壓縮機16、第九電磁閥14、第十電磁閥20、熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21，并關(guān)閉第三電磁閥6、第六電磁閥9、第一電磁閥3、第二電磁閥5、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I ;此時，將制冷劑通過壓縮機16送入冷凝器17內(nèi)，制冷劑將熱量傳遞給第二水/水換熱器19中的水后冷凝，使水溫升高，然后將制冷劑通過電子膨脹閥18和第七電磁閥12后送入第二蒸發(fā)器15，制冷劑在第二蒸發(fā)器15內(nèi)蒸發(fā)、吸熱而氣化，氣化后的制冷劑通過第八電磁閥13再次被壓縮機16吸入后開始新的循環(huán)；同時，將熱水儲存器22內(nèi)的水通過熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21輸送到第二水/水換熱器19中，并與冷凝器17進行熱量交換后，再通過第十電磁閥20返回熱水儲存器22中，如此循環(huán)，使熱水儲存器22內(nèi)的水溫不斷升高，直至熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度(該溫度通過設(shè)置在熱水儲存器22內(nèi)的溫度傳感器檢測)，此時，使熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21及壓縮機16停止工作。
[0019]工況三:太陽能熱水系統(tǒng)輔助加熱
[0020]在室外溫度低于0°C且太陽能相對不足的情況下，可以將空氣源熱泵熱水系統(tǒng)作為主要熱源，太陽能熱水系統(tǒng)作為輔助熱源，即利用太陽能熱水系統(tǒng)為空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的蒸發(fā)器進行除霜，提高空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行能效比；具體操作為:開啟第五電磁閥8、第四電磁閥7、壓縮機16、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵1、第一電磁閥3、第二電磁閥5、熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、第九電磁閥14、第十電磁閥20，并關(guān)閉第三電磁閥6、第六電磁閥9、第七電磁閥12、第八電磁閥13 ;此時，將制冷劑通過壓縮機16送入冷凝器17中，制冷劑通過冷凝器17與第二水/水換熱器19中的水換熱后冷凝，冷凝的制冷劑通過電子膨脹閥18、第四電磁閥7后進入第一蒸發(fā)器10，并吸收第一水/水換熱器4帶來的熱量而氣化，在氣化吸熱的過程中對第一蒸發(fā)器10進行除霜，而氣化后的制冷劑被壓縮機16吸入并開始新的循環(huán)；同時，利用熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21將熱水儲存器22的水不斷輸送至第二水/水換熱器19中，并與冷凝器17中的制冷劑進行換熱，加熱過的水通過第十電磁閥20返回熱水儲存器22內(nèi)，如此循環(huán)，使熱水儲存器22內(nèi)的水溫不斷升高，直至熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度(該溫度通過設(shè)置在熱水儲存器22內(nèi)的溫度傳感器檢測)，此時，使熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I及壓縮機16停止工作；
[0021]工況四:空氣源熱泵熱水系統(tǒng)輔助加熱
[0022]在室外溫度低于0°C且太陽能相對充足，但完全依靠太陽能提供的熱量不能熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度，此時可以將太陽能熱水系統(tǒng)作為主要熱源，空氣源熱泵熱水系統(tǒng)作為輔助熱源；具體操作為:開啟太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵1、第三電磁閥6、第一電磁閥3、第二電磁閥5、熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、第六電磁閥9、第九電磁閥14、第十電磁閥20、壓縮機16、第四電磁閥7、第五電磁閥8，并關(guān)閉第七電磁閥12、第八電磁閥13 ;此時，空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的制冷劑在冷凝器17中換熱之后，經(jīng)過電子膨脹閥18、第四電磁閥7、第一蒸發(fā)器10、第五電磁閥8進入壓縮機16，開始新的熱泵循環(huán)；同時，利用熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21將熱水儲存器22的水不斷輸送至太陽能集熱器2中加熱，從太陽能集熱器2出來的熱水一部分通過第六電磁閥9直接返回熱水儲存器22中繼續(xù)循環(huán)，另一部分熱水則通過第一電磁閥3進入第一水/水換熱器4，對空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的第一蒸發(fā)器10進行除霜處理，換熱之后的熱水再經(jīng)第二電磁閥5、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I再次輸送到太陽能集熱器2進行循環(huán)加熱；而空氣源熱泵熱水系統(tǒng)獲得的熱量在第二水/水換熱器19中通過冷凝器17將熱量傳遞給熱水儲存器22的回水，輔助太陽能熱水系統(tǒng)對熱水儲存器22進行加熱，將加熱的熱水通過第十電磁閥20返回熱水儲存器22中，如此循環(huán)，使熱水儲存器22內(nèi)的水溫不斷升高，直至熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度(該溫度通過設(shè)置在熱水儲存器22內(nèi)的溫度傳感器檢測)，此時，使熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I及壓縮機16停止工作；
[0023]工況五:太陽能熱水系統(tǒng)與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合供熱
[0024]在室外氣溫大于0°C，且太陽能相對不足的情況下，可以通過太陽能熱水系統(tǒng)與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合供熱為熱水儲存器22提供熱量，降低單獨使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)供熱的能耗；具體操作方式為:開啟太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵1、第三電磁閥6、熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、第六電磁閥9、第九電磁閥14、第十電磁閥20、壓縮機16、第七電磁閥12、第八電磁閥13,關(guān)閉第四電磁閥7、第五電磁閥8、第一電磁閥3、第二電磁閥5 ;此時,空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的制冷劑在冷凝器17中換熱之后，經(jīng)過電子膨脹閥18、第四電磁閥7、第一蒸發(fā)器10、第五電磁閥8進入壓縮機16，開始新的熱泵循環(huán)；同時，通過熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21將熱水儲存器22的水不斷輸送至太陽能集熱器2和第二水/水換熱器19中加熱，從太陽能集熱器2出來的熱水通過第六電磁閥9直接返回熱水儲存器22中繼續(xù)循環(huán)，而從第二水/水換熱器19出來的熱水通過同時通過熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21將熱水在第二水/水換熱器19中通過第十電磁閥20返回熱水儲存器22中繼續(xù)循環(huán)；不斷重復上述兩個熱水加熱循環(huán)，使熱水儲存器22內(nèi)的水溫不斷升高，直至熱水儲存器22內(nèi)的水加熱到其設(shè)定溫度(該溫度通過設(shè)置在熱水儲存器22內(nèi)的溫度傳感器檢測)，此時，使熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵21、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵I及壓縮機16停止工作。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于:包括熱水儲存器(22)及為熱水儲存器(22)供熱的太陽能熱水系統(tǒng)及帶有雙蒸發(fā)器的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)；所述太陽能熱水系統(tǒng)依次由熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵(21)、第三電磁閥(6)、太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵(I)、太陽能集熱器(2)、第六電磁閥(9)及相關(guān)連接管路串聯(lián)組成；在太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)水泵(I)與第三電磁閥(6)之間及太陽能集熱器(2)與第六電磁閥(9)之間并聯(lián)有第一水/水換熱器(4)，在熱水循環(huán)水泵(21)與第三電磁閥(6)之間及第六電磁閥(9)與熱水儲存器(22)之間并聯(lián)有第二水/水換熱器(19);在第一水/水換熱器(4)的輸入端和輸出端分別設(shè)有第一電磁閥(3)和第二電磁閥(5),在第二水/水換熱器(19)的輸入端和輸出端分別設(shè)有第九電磁閥(14)和第十電磁閥(20)； 所述雙蒸發(fā)器空氣源熱泵熱水系統(tǒng)包括與第一水/水換熱器(4)進行換熱的第一蒸發(fā)器(10)以及與第二水/水換熱器(19)進行換熱的冷凝器(17)，在第一蒸發(fā)器(10)與冷凝器(17)組成的回路中并聯(lián)有空氣/水換熱器(11)，所述的空氣/水換熱器(11)通過第二蒸發(fā)器(15)與空氣換熱；所述的冷凝器(17)輸出端與電子膨脹閥(18)輸入端連接，電子膨脹閥(18)輸出端分別與第一蒸發(fā)器(10)和第二蒸發(fā)器(15)輸入端連接，冷凝器(17)輸入端與壓縮機(16)的輸出端連接，壓縮機(16)輸入端分別與第一蒸發(fā)器(10)和第二蒸發(fā)器(15)輸出端連接；在第一蒸發(fā)器(10)和第二蒸發(fā)器(15)輸入端分別設(shè)有第四電磁閥(7)和第七電磁閥(12)，在第一蒸發(fā)器(10)和第二蒸發(fā)器(15)輸出端分別設(shè)有第五電磁閥(8)和第八電磁閥(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能集熱器(2)為平板跟蹤型集熱器或真空管跟蹤型集熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓縮機(16)采用變頻系統(tǒng)控制。
【文檔編號】F24J2/00GK203928434SQ201420358863
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】李金桃, 杜松, 黃巧玲, 雷艷, 曲清飛, 李新剛 申請人:貴州中建建筑科研設(shè)計院有限公司