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一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)的制作方法

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一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)的制作方法與工藝

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)。



背景技術(shù):

隨著世界能源消費(fèi)量的大幅度增長(zhǎng),人們把能源利用的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用上來(lái)。太陽(yáng)能以其取之不盡、廉價(jià)、安全、無(wú)需運(yùn)輸、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)受到人們的重視。由于太陽(yáng)能受季節(jié)和天氣影響較大、熱流密度低,導(dǎo)致各種形式的太陽(yáng)能直接熱利用系統(tǒng)在應(yīng)用上都受到一定的限制。

目前我國(guó)的太陽(yáng)能熱能利用產(chǎn)品主要是簡(jiǎn)約單體太陽(yáng)能熱水器。但是由于其系統(tǒng)復(fù)雜,部件品種比較多,并且各個(gè)系統(tǒng)分散,不易與建筑結(jié)合,造成了設(shè)計(jì)安裝復(fù)雜,技術(shù)要求高;另一方面由于太陽(yáng)能熱能流密度低,不穩(wěn)定,受季節(jié)和天氣影響較大,太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)常常在供熱品位和供熱總量上無(wú)法滿(mǎn)足需求。因此,降低空調(diào)等制冷設(shè)備的能耗,高效利用制冷設(shè)備冷凝熱制取生活熱水,并利用太陽(yáng)能熱泵和空氣源熱泵的一體化結(jié)合,實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)設(shè)備能量的綜合利用,提高太陽(yáng)能熱能利用和制冷設(shè)備的科學(xué)用能水平已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)難題。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN1515850公開(kāi)了一種直膨式太陽(yáng)能熱泵空調(diào)及熱水系統(tǒng),,該系統(tǒng)將空氣源與太陽(yáng)能并聯(lián),能夠生產(chǎn)生活熱水、冷熱水的多功能太陽(yáng)能利用系統(tǒng),但并未考慮如何儲(chǔ)存多余的太陽(yáng)能,以及環(huán)境變化對(duì)系統(tǒng)的影響。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN103499163公開(kāi)了一種直膨式太陽(yáng)能熱泵空調(diào)系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)蓄熱裝置將多余的太陽(yáng)能儲(chǔ)存其中,并使壓縮機(jī)入口溫度維持穩(wěn)定,但其系統(tǒng)在夏季未能實(shí)現(xiàn)冷熱水聯(lián)供以提高能源利用效率,并且在冬季制熱水同時(shí)未能保持室內(nèi)供暖。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN105716329公開(kāi)了一種蓄熱/蒸發(fā)于一體的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng),可用于采暖、生活熱水和空調(diào)制冷,但在夏天制冷與制生活熱水模式下,系統(tǒng)制生活熱水受環(huán)境影響較大,很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制熱的效果。

綜上所述,如何克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足已成為當(dāng)今太陽(yáng)能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的重點(diǎn)難題之一。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng),本發(fā)明不僅能夠?qū)⑻?yáng)能與空氣源熱泵有機(jī)結(jié)合起來(lái),并通過(guò)系統(tǒng)中的蓄熱裝置,解決太陽(yáng)能輔助空氣源熱泵的穩(wěn)定性問(wèn)題,改善對(duì)系統(tǒng)的性能,同時(shí)還能夠維持壓縮機(jī)入口制冷劑的溫度,延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明提出的一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng),其特征在于,包括制冷劑循環(huán)回路、生活水循環(huán)回路、太陽(yáng)能冷熱水回路,其中:

所述制冷劑循環(huán)回路包括:壓縮機(jī)、第一換熱器、四通換向閥、第二換熱器、U型管路A、U型管路B、U型管路C、U型管路D、儲(chǔ)液器、過(guò)濾器、電子膨脹閥、第一電磁閥、太陽(yáng)能集熱板、第二電磁閥、第一單向閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、第二單向閥、室外空氣源換熱器、相變蓄熱裝置以及適配的連接管道;其中,所述壓縮機(jī)輸出端與所述第一換熱器的第一輸入端連接,所述第一換熱器的第一輸出端與所述四通換向閥的第一輸入端連接,所述四通換向閥的第一輸出端與所述第二換熱器的第一輸入端連接,所述第二換熱器的第一輸出端通過(guò)所述U型管路A接入所述儲(chǔ)液器,所述儲(chǔ)液器的輸出端與所述過(guò)濾器的輸入端連接,所述過(guò)濾器的輸出端與所述電子膨脹閥的輸入端連接,所述電子膨脹閥輸出端與所述U型管路D的輸入端連接,所述U型管路B與所述U型管路C均為制冷劑逆流流通的管路,所述U型管路D的輸出端出來(lái)的制冷劑分為兩路,一路通過(guò)所述第一電磁閥與所述太陽(yáng)能集熱板的輸入端連接,太陽(yáng)能集熱板的輸出端與所述第一單向閥的輸入端連接,另一路通過(guò)所述第二電磁閥與所述第一單向閥的輸出端交匯;所述第一單向閥的輸出端出口分為兩路,一路通過(guò)所述第二單向閥和所述第三電磁閥與相變蓄熱裝置的輸入端連接,所述第五電磁閥所在支路為所述相變蓄熱裝置的旁路,另一路通過(guò)所述第四電磁閥與所述室外空氣源換熱器輸入端連接,兩路交匯于所述相變蓄熱裝置的輸出端,所述相變蓄熱裝置的輸出端與所述四通換向閥第二輸入端連接,所述四通換向閥的第二輸出端與壓縮機(jī)的輸入端連接。

所述生活水循環(huán)回路包括:第一水箱、第一循環(huán)水泵、第一換熱器;其中,所述第一水箱的輸出端通過(guò)第一循環(huán)水泵與所述第一換熱器第二輸入端連接,所述第一換熱器的第二輸出端與所述第一水箱的輸入端連接。

所述太陽(yáng)能冷熱水回路包括:第二循環(huán)水泵、第二換熱器、第二水箱、相變蓄熱裝置、第一流量調(diào)節(jié)閥、第二流量調(diào)節(jié)閥、第三循環(huán)水泵;其中,所述第二水箱的第一輸出端通過(guò)第二循環(huán)水泵與所述第二換熱器的第二輸入端連接,所述第二換熱器的第二輸出端與所述第二水箱的第一輸入端連接,所述第二水箱的第二輸出端與所述第三循環(huán)水泵的輸入端連接,第三循環(huán)水泵的輸出端出來(lái)的循環(huán)水分為兩路,一路通過(guò)所述第二流量調(diào)節(jié)閥與冷熱水出水端連接,另一路通過(guò)所述第一流量調(diào)節(jié)閥與所述相變蓄熱裝置的輸入端連接,所述相變蓄熱裝置的輸出端與所述第二水箱的第二輸入端連接。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理是:本發(fā)明將室外太陽(yáng)能集熱器與室外空氣源換熱器并聯(lián),根據(jù)不同的天氣狀況實(shí)現(xiàn)熱源利用的轉(zhuǎn)換;同時(shí),利用蓄熱裝置保持太陽(yáng)能集熱器出口制冷劑的溫度,并且在熱泵加熱生活熱水的同時(shí)保持空調(diào)水的溫度,實(shí)現(xiàn)在制取熱水的同時(shí)保持供暖。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:

第一,本發(fā)明能夠充分利用低品位的太陽(yáng)能與空氣源,并實(shí)現(xiàn)利用的最大化,保持系統(tǒng)制熱及制熱水效果的穩(wěn)定,具有環(huán)保節(jié)能的顯著效果。

第二,本發(fā)明在太陽(yáng)能集熱板出口加裝相變蓄熱裝置,由于系統(tǒng)中壓降以及太陽(yáng)能的影響,集熱板出口制冷劑通常處于較為嚴(yán)重的過(guò)熱狀態(tài),蓄熱裝置能夠吸收集熱板出口過(guò)熱制冷劑的部分熱量,使其保持一定溫度,提高壓縮機(jī)的熱力性能并保證穩(wěn)定的運(yùn)行。

第三,本發(fā)明提供了多種工作模式,保障用戶(hù)的多方面需求;同時(shí)考慮了在制生活熱水的同時(shí)制熱的問(wèn)題,能夠在制熱水的同時(shí)最大限度地保持室內(nèi)供暖。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提出的相變蓄熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

結(jié)合圖1和圖2,本發(fā)明提出的一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng),包括制冷劑循環(huán)回路、生活水循環(huán)回路、太陽(yáng)能冷熱水回路,其中:

制冷劑循環(huán)回路包括:壓縮機(jī)(14)、第一換熱器(15)、四通換向閥(18)、第二換熱器(19)、U型管路A、U型管路B、U型管路C、U型管路D、儲(chǔ)液器(24)、過(guò)濾器(26)、電子膨脹閥(27)、第一電磁閥(5)、太陽(yáng)能集熱板(6)、第二電磁閥(8)、第一單向閥(7)、第三電磁閥(9)、第四電磁閥(10)、第五電磁閥(25)、第二單向閥(12)、室外空氣源換熱器(11)、相變蓄熱裝置(13)以及適配的連接管道;其中,所述壓縮機(jī)(14)輸出端與所述第一換熱器(15)的第一輸入端(15a)連接,所述第一換熱器(15)的第一輸出端(15b)與所述四通換向閥(18)的第一輸入端(18a)連接,所述四通換向閥(18)的第一輸出端(18b)與所述第二換熱器(19)的第一輸入端(19a)連接,所述第二換熱器(19)的第一輸出端(19b)通過(guò)所述U型管路A接入所述儲(chǔ)液器(24),所述儲(chǔ)液器(24)的輸出端與所述過(guò)濾器(26)的輸入端連接,所述過(guò)濾器(26)的輸出端與所述電子膨脹閥(27)的輸入端連接,所述電子膨脹閥(27)輸出端與所述U型管路D的輸入端連接,所述U型管路B與所述U型管路C均為制冷劑逆流流通的管路,所述U型管路D的輸出端出來(lái)的制冷劑分為兩路,一路通過(guò)所述第一電磁閥(5)與所述太陽(yáng)能集熱板(6)的輸入端連接,太陽(yáng)能集熱板(6)的輸出端與所述第一單向閥(7)的輸入端連接,另一路通過(guò)所述第二電磁閥(8)與所述第一單向閥(7)的輸出端交匯;所述第一單向閥(7)的輸出端出口分為兩路,一路通過(guò)所述第二單向閥(12)和所述第三電磁閥(9)與相變蓄熱裝置(13)的輸入端連接,所述第五電磁閥(25)所在支路為所述相變蓄熱裝置(13)的旁路,另一路通過(guò)所述第四電磁閥(10)與所述室外空氣源換熱器(11)輸入端連接,兩路交匯于所述相變蓄熱裝置(13)的輸出端,所述相變蓄熱裝置(13)的輸出端與所述四通換向閥第二輸入端(18c)連接,所述四通換向閥(18)的第二輸出端(18d)與壓縮機(jī)(14)的輸入端連接。

所述生活水循環(huán)回路包括:第一水箱(17)、第一循環(huán)水泵(16)、第一換熱器(15);其中,所述第一水箱(17)的輸出端(17a)通過(guò)第一循環(huán)水泵(16)與所述第一換熱器(15)第二輸入端(15c)連接,所述第一換熱器(15)的第二輸出端(15d)與所述第一水箱(17)的輸入端(17b)連接。

所述太陽(yáng)能冷熱水回路包括:第二循環(huán)水泵(20)、第二換熱器(19)、第二水箱(21)、相變蓄熱裝置(13)、第一流量調(diào)節(jié)閥(23)、第二流量調(diào)節(jié)閥(24)、第三循環(huán)水泵(22);其中,所述第二水箱的第一輸出端(21a)通過(guò)第二循環(huán)水泵(20)與所述第二換熱器(19)的第二輸入端(19c)連接,所述第二換熱器(19)的第二輸出端(19d)與所述第二水箱(21)的第一輸入端(21b)連接,所述第二水箱(21)的第二輸出端(21c)與所述第三循環(huán)水泵(22)的輸入端連接,第三循環(huán)水泵(22)的輸出端出來(lái)的循環(huán)水分為兩路,一路通過(guò)所述第二流量調(diào)節(jié)閥(24)與冷熱水出水端連接,另一路通過(guò)所述第一流量調(diào)節(jié)閥(23)與所述相變蓄熱裝置(13)的輸入端(13a)連接,所述相變蓄熱裝置(13)的輸出端(13b)與所述第二水箱(21)的第二輸入端連接。

本發(fā)明提出的一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案是:

所述太陽(yáng)能集熱板(6)與所述相變蓄熱裝置(13)為串聯(lián)運(yùn)行,所述太陽(yáng)能集熱板(6)與所述室外空氣源換熱器(11)為并聯(lián)運(yùn)行。

所述太陽(yáng)能集熱板(6)為采用高吸收涂層鋁平板的平板型太陽(yáng)能集熱器板。

所述第一水箱(17)和所述第二水箱(21)的形狀均為圓柱形保溫水箱。

所述室外空氣源換熱器(11)為普通翅片式換熱器。

所述相變蓄熱裝置(13)的外殼為帶有保溫層的殼體(28)。

所述相變蓄熱裝置(13)內(nèi)設(shè)有制冷劑流通管路(29)及循環(huán)水流通管路(30)。

所述相變蓄熱裝置(13)的相變材料為石蠟。

具體實(shí)施例。結(jié)合圖1和圖2,以本發(fā)明在不同氣候條件下的工作模式為例,進(jìn)一步公開(kāi)本發(fā)明的具體應(yīng)用過(guò)程如下:

實(shí)施例1。在冬季供熱及制熱水模式下,當(dāng)白天有太陽(yáng)能輻射時(shí),制冷循環(huán)回路中的制冷劑被壓縮機(jī)(14)做功壓縮后排出,首先經(jīng)過(guò)第一換熱器(15),第一循環(huán)水泵(16)不工作,制冷劑經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)后進(jìn)入第二換熱器(19),第二循環(huán)水泵(20)處于運(yùn)行狀態(tài),制冷劑在第二換熱器(19)中放出熱量冷凝;此后,制冷劑經(jīng)過(guò)U型管A以此進(jìn)入儲(chǔ)液器(24)、過(guò)濾器(26),在電子膨脹閥(27)中節(jié)流降溫降壓后進(jìn)過(guò)U型管D、第一電磁閥(5)進(jìn)入太陽(yáng)能集熱板(6),此時(shí)第二電磁閥(8)關(guān)閉,制冷劑在太陽(yáng)能集熱板(6)中吸熱升溫后經(jīng)過(guò)第一單向閥(7)、第三電磁閥(9)、第二單向閥(12)進(jìn)入相變蓄熱裝置(13),此時(shí)第四電磁閥(10)關(guān)閉,高溫制冷劑在相變蓄熱裝置(13)的溫度得到穩(wěn)定,并將部分熱量?jī)?chǔ)存于相變蓄熱裝置(13)中,當(dāng)蓄熱裝置內(nèi)溫度大于制冷劑溫度時(shí),第三電磁閥(9)關(guān)閉,第五電磁閥(25)開(kāi)啟,此后制冷劑經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)再次進(jìn)入壓縮機(jī)(14),蒸發(fā)吸熱完成循環(huán);第三循環(huán)水泵(22)開(kāi)啟,第一流量調(diào)節(jié)閥(23)以及第二流量調(diào)節(jié)閥(24)部分開(kāi)啟,在保證供熱穩(wěn)定的情況下將多余熱量?jī)?chǔ)存于變蓄熱裝置(13)中并保證出口水溫穩(wěn)定。當(dāng)需要制取生活熱水時(shí),開(kāi)啟第一循環(huán)水泵(16),關(guān)閉第二循環(huán)水泵(20),制冷劑在第一換熱器(15)中冷凝放熱,調(diào)整第一流量調(diào)節(jié)閥(23)、第二流量調(diào)節(jié)閥(24)開(kāi)度,保持第二水箱(21)中水溫穩(wěn)定以及供暖需求。

在傍晚以及夜間時(shí),制冷劑從壓縮機(jī)(14)排出后在第二換熱器(19)中冷凝放熱,制冷劑經(jīng)過(guò)U型管A,儲(chǔ)液器(24),過(guò)濾器(26),在電子膨脹閥(27)中降壓降溫,此后經(jīng)過(guò)U型管D、第二電磁閥(8)、第四電磁閥(10),進(jìn)入室外空氣源換熱器(11),此時(shí)第一電磁閥(5)、第二電磁閥(9)關(guān)閉,制冷劑在室外空氣源換熱器(11)吸熱后經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)進(jìn)入壓縮機(jī),完成制熱循環(huán)。當(dāng)需要制取生活熱水時(shí),開(kāi)啟第一循環(huán)水泵(16),關(guān)閉第二循環(huán)水泵(20),制冷劑在第一換熱器(15)中冷凝放熱,調(diào)整第一流量調(diào)節(jié)閥(23)、第二流量調(diào)節(jié)閥(24)開(kāi)度,保持第二水箱(21)中水溫穩(wěn)定以及供暖需求。

在凌晨室外環(huán)境溫度較低時(shí),第一電磁閥(5)、第四電磁閥(10)關(guān)閉,第二電磁閥(8),第三電磁閥(9)開(kāi)啟,第五電磁閥(25)關(guān)閉,制冷劑在相變蓄熱裝置(13)中蒸發(fā)吸熱,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)(14)加壓升溫后,在第二換熱器(19)中冷凝放熱,用于供暖。

實(shí)施例2。在夏季制熱水及供冷模式下,冷熱聯(lián)供時(shí),制冷劑被壓縮機(jī)(14)做功壓縮后排出,首先在第一換熱器中(15)冷凝換熱,此時(shí)第一循環(huán)水泵(16)運(yùn)行,經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)后經(jīng)過(guò)室外空氣源換熱器(11),此時(shí)室外空氣源換熱器(11)不工作,制冷劑經(jīng)過(guò)第四電磁閥(10),第二電磁閥(8)進(jìn)入儲(chǔ)液器(24),此時(shí)第一電磁閥(5)、第三電磁閥(9)、第五電磁閥(25)關(guān)閉,制冷劑經(jīng)過(guò)過(guò)濾器(26)、電子膨脹閥(27)后在第二換熱器(19)中蒸發(fā)吸熱,第二循環(huán)水泵(20)運(yùn)行,制冷劑經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)進(jìn)入壓縮機(jī)完成循環(huán)。

單獨(dú)供冷時(shí),第一電磁閥(5)、第三電磁閥(9)、第五電磁閥(25)關(guān)閉,第二電磁閥(8)、第四電磁閥(10)開(kāi)啟,第一循環(huán)水泵(16)不運(yùn)行,第二循環(huán)水泵(20)運(yùn)行,室外空氣源換熱器(11)運(yùn)行,制冷劑從壓縮機(jī)(14)出來(lái)后進(jìn)過(guò)四通換向閥(18)進(jìn)入室外空氣源換熱器(11)冷凝放熱,此后經(jīng)過(guò)電子膨脹閥(27)降溫降壓進(jìn)入第二換熱器(19)制取冷水,經(jīng)過(guò)四通換向閥(18)進(jìn)入壓縮機(jī)(14),完成供冷循環(huán)。

單獨(dú)制熱水時(shí),在有太陽(yáng)輻射情況下,制冷劑在太陽(yáng)能集熱板(6)中吸收太陽(yáng)能,經(jīng)過(guò)相變蓄熱裝置(13)后進(jìn)入壓縮機(jī),在第一換熱器(15)中冷凝放熱,此時(shí)第一循環(huán)水泵(16)運(yùn)行,第二循環(huán)水泵(20)不運(yùn)行,制冷劑在電子膨脹閥(27)中降壓之后進(jìn)入太陽(yáng)能集熱板(6),完成制熱水循環(huán)。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式中凡未涉及的說(shuō)明屬于本領(lǐng)域公知的技術(shù),可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。

本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證,取得了滿(mǎn)意的試用效果。

以上具體實(shí)施方式及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種多模式太陽(yáng)能熱泵冷熱水系統(tǒng)技術(shù)思想的具體支持,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想,在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動(dòng),均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。

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