CN102589070B - 一种太阳能空气源热泵热水空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能空气源热泵热水空调系统，包括太阳能换热系统、空气源热泵换热系统、定压系统和热水供水系统；所述太阳能换热系统是：通过设在屋面或墙面的太阳能集热器里的防冻液加热进入太阳能换热器的储热水箱里的冷水；热量不足采用空气源热泵换热系统补充，同时空气源热泵换热系统还可用于冬季采暖和夏季制冷；所述定压系统包括：防冻液水箱、补液泵、止回阀、安全阀、膨胀罐、电接点压力表，通过设定压力来补充太阳能换热系统和空气源热泵换热系统介质，并保持一定压力；所述热水供水系统是：自动供应生活热水系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种属于能源技术领域的太阳能空气源热泵热水空调系统，尤其是在工业和民用建筑中进行制取全年卫生热水和冬季采暖及夏季制冷的太阳能空气源热泵热水空调系统。
背景技术
我们知道，太阳能热水系统受天气影响较大，需要其它能源系统补充，最常用的能源补充方式是采用电辅助加热设备，运行费用很高，使太阳能热水这一节能的技术，却实际使用并没有节能。另外，太阳能系统吸热时间长，没有阳光无法制热，不适合冬季采暖；夏天也无法制冷。为解决这些问题，可以采用太阳能结合空气源热泵热水空调系统，来实现全年制取卫生热水和冬季采暖及夏季制冷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理，运行费用低，具有很高制热效率的太阳能空气源热泵热水空调系统。
本发明一种太阳能空气源热泵热水空调系统的技术方案是：太阳能空气源热泵热水空调系统，包括太阳能换热系统、空气源热泵换热系统、定压系统和热水供水系统。
所述太阳能换热系统设有：太阳能集热器、太阳能换热器、太阳能控制器，太阳能换热器吸热管路下部接口防冻液管路经防冻液循环水泵和太阳能集热器下部防冻液接管相连，太阳能集热器上部防冻液接管设自动排气阀，太阳能集热器上部另一端防冻液接管和太阳能换热器吸热管路上部防冻液接管两端相连接；太阳能换热器放热管路上部水路和储热水箱上部相连，储热水箱下部水路经太阳能循环水泵和太阳能换热器放热管路下部水路相连。
所述空气源热泵换热系统设有：空气源热泵冷热水机组、热泵换热器，空气源热泵冷热水机组上部供水管路分两路，一路经电动三通阀直通与热泵换热器上部吸热管路入口连接，另一路经电动三通阀下通连接末端空调系统供水管；热泵换热器下部吸热管路分两路，一路经热泵循环泵与空气源热泵冷热水机组下部回水管路入口连接，另一路连接末端空调系统回水管；热泵换热器放热管路上部水路和储热水箱上部相连，储热水箱中部水路经放热循环水泵和热泵换热器放热管路下部水路相连。
所述定压系统设有：防冻液水箱、补液泵、止回阀、安全阀、膨胀罐、电接点压力表，防冻液水箱防冻液出口和补液泵入口相连，补液泵出口管路设止回阀，然后管路上设安全阀、膨胀罐和电接点压力表，再分两路，一路和与太阳能循环泵回水口连接的太阳能放热管路相连，另一路和与热泵循环泵回水口连接的热泵回水管路相连。
所述热水供水系统设有：储热水箱、供水泵、供水止回阀、回水电磁阀、补水电磁阀、水位控制器、低水位传感器、高水位传感器、温度传感器二(29)、压力传感器、水泵控制器，在储热水箱中部设出水口，连接供水泵入口，供水泵出口管路上设供水止回阀和压力传感器，然后供水管路连接末端供水系统，末端供水系统回水管路上设温度传感器二(29)，然后经回水电磁阀连接到储热水箱中部出水口下部；自来水补水管路经补水电磁阀连接到储热水箱下部，储热水箱内顶部设有水位控制器高水位传感器和低水位传感器，根据高、低水位通过水位控制器控制补水电磁阀开关。
所述太阳能集热器为设在屋面或南墙面，根据热水用量选择多片太阳能集热板组合。
所述空气源热泵冷热水机组应根据所处地域选择适合温度使用范围的类型，地区温度在-5℃以上，可选择普通空气源热泵冷热水机组；地区温度在-15℃以上，可选择低温型空气源热泵冷热水机组；地区温度在-15℃以下，可选择普通或低温型空气源热泵冷热水机组加其它如电、油、气、煤热源补充。
所述防冻液应根据所处地域选择适合温度使用范围的类型。
本发明一种太阳能空气源热泵热水空调系统的工作原理是：防冻液水箱加满防冻液，当定压系统电接点压力表压力低于0.2Mpa，启动补液泵向系统补充防冻液，当电接点压力表压力达到于0.4Mpa，关闭补液泵；系统加热后防冻液膨胀，当系统压力大于0.6Mpa，安全阀打开泻压，系统压力始终保持在0.2～0.6Mpa之间。
热水模式：
当太阳能集热器吸收太阳光能温度高于水箱温度5℃时，启动太阳能循环泵和防冻液循环泵，太阳能集热器内高温防冻液进入太阳能换热器和进入太阳能换热器内的储热水箱底部冷水进行换热，加热后的热水进入储热水箱上部；当太阳能集热器和储热水箱内热水温差相差2℃时，关闭太阳能循环泵和防冻液循环泵。
当储热水箱内水温在三个时间段内没有达到设定温度，启动空气源热泵换热系统加热储热水箱内热水，第一次时段：4：00开，5：00关；第二次时段：10：00开，14：00关；第三次时段：17：00开，22：00关，时间段可根据需要调整设定，启动空气源热泵换热系统的顺序是：放热循环泵-热泵循环泵-空气源热泵冷热水机组，空气源热泵冷热水机组设在制热模式，电动三通阀设在直通状态，空气源热泵冷热水机组制取热水经电动三通阀进入热泵换热器和进入热泵换热器内的储热水箱中部冷水进行换热，加热后的热水进入储热水箱上部，直到到达设定温度关闭空气源热泵换热系统，关闭空气源热泵换热系统的顺序是：空气源热泵冷热水机组-热泵循环泵-放热循环泵。
储热水箱的补水是通过水位控制器控制补水电磁阀完成的，当末端供水系统用水时储热水箱内的水位下降到低水位传感器时开启补水电磁阀补水，水位到达高水位传感器时关闭补水电磁阀停止补水；供水泵是根据压力传感器压力变化通过水泵控制器变频控制供水泵水量，当温度传感器二(29)处温度低于设定低温值，打开回水电磁阀回水进入储热水箱，达到设定高温值关闭电磁阀。
采暖模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组设在制热模式，电动三通阀设在下通状态，空气源热泵冷热水机组制取热水经电动三通阀进入末端空调系统进行采暖，回水经热泵循环泵循环进入空气源热泵冷热水机组循环加热。
制冷模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组设在制冷模式，电动三通阀设在下通状态，空气源热泵冷热水机组制取冷水经电动三通阀进入末端空调系统进行放冷，回水经热泵循环泵循环进入空气源热泵冷热水机组循环制冷。
本发明技术特点包括：
1、优先使用太阳能制热水，不足部分采用空气源热泵补充，系统效率高。
2、在保证制取热水同时，系统可进行采暖和制冷。
这些措施，使太阳能空气源热泵热水空调系统的效率及性能有所提高，节能效果显著。
附图说明
图1为本发明一种太阳能空气源热泵热水空调系统的结构示意图
图中：1、太阳能集热器，2、空气源热泵冷热水机组，3、太阳能换热器，4、储热水箱，5、热泵换热器，6、末端空调系统，7、防冻液水箱，8、膨胀罐，9、补液泵，10、止回阀，11、防冻液循环泵，12、热泵循环泵，13、电动三通阀，14、放热循环泵，15、太阳能循环水泵，16、补水电磁阀，17、回水电磁阀，18、供水止回阀，19、供水泵，20、末端供水系统，21、自动排气阀一(21)，22、自动排气阀二(22)，23、安全阀，24、水位控制器，25、太阳能控制器，26、电接点压力表，27、温度传感器一(27)，28、水泵控制器，29、温度传感器二(29)，30、低水位传感器，31、高水位传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
如图1所示，该发明一种太阳能空气源热泵热水空调系统由太阳能换热系统、空气源热泵换热系统、定压系统和热水供水系统组成。
太阳能换热系统设有：太阳能集热器1、太阳能换热器3、太阳能控制器25，太阳能换热器3吸热管路下部接口防冻液管路经防冻液循环水泵11和太阳能集热器1下部防冻液接管相连，太阳能集热器1上部防冻液接管设自动排气阀二(22)22，太阳能集热器1上部另一端防冻液接管和太阳能换热器3吸热管路上部防冻液接管两端相连接；太阳能换热器3放热管路上部水路和储热水箱4上部相连，储热水箱4下部水路经太阳能循环水泵15和太阳能换热器3放热管路下部水路相连；
空气源热泵换热系统设有：空气源热泵冷热水机组2、热泵换热器5，空气源热泵冷热水机组2上部供水管路分两路，一路经电动三通阀13直通与热泵换热器5上部吸热管路入口连接，另一路经电动三通阀13下通连接末端空调系统6供水管；热泵换热器5下部吸热管路分两路，一路经热泵循环泵12与空气源热泵冷热水机组2下部回水管路入口连接，另一路连接末端空调系统6回水管；热泵换热器5放热管路上部水路和储热水箱4上部相连，储热水箱4中部水路经放热循环水泵14和热泵换热器5放热管路下部水路相连；
定压系统设有：防冻液水箱7、补液泵9、止回阀10、安全阀23、膨胀罐8、电接点压力表26，防冻液水箱7防冻液出口和补液泵9入口相连，补液泵9出口管路设止回阀10，然后管路上设安全阀23、膨胀罐8和电接点压力表26，再分两路，一路和与太阳能循环泵15回水口连接的太阳能放热管路相连，另一路和与热泵循环泵12回水口连接的热泵回水管路相连；
热水供水系统设有：储热水箱4、供水泵19、供水止回阀18、回水电磁阀17、补水电磁阀16、水位控制器24，在储热水箱4中部设出水口，连接供水泵19入口，供水泵19出口设供水止回阀18，然后供水管路连接末端供水系统20，末端供水系统20回水管路经回水电磁阀17连接到储热水箱4中部出水口下部，自来水补水管路经补水电磁阀16连接到储热水箱4下部，储热水箱4内顶部设有水位控制器24高低水位传感器，根据高低水位控制补水电磁阀16开关。
本发明的工作过程是：
一、补液定压：防冻液水箱7加满防冻液，当定压系统电接点压力表26压力低于0.2Mpa，启动补液泵9向系统补充防冻液，当电接点压力表26压力达到于0.4Mpa，关闭补液泵9；系统加热后防冻液膨胀，当系统压力大于0.6Mpa，安全阀23打开泻压，系统压力始终保持在0.2～0.6Mpa之间。
二、热水模式：当太阳能集热器1吸收太阳光能温度高于储热水箱4内温度传感器27处热水温度5℃时，启动太阳能循环泵15和防冻液循环泵11，太阳能集热器1内高温防冻液进入太阳能换热器3和进入太阳能换热器3内的储热水箱4底部冷水进行换热，加热后的热水进入储热水箱4上部；当太阳能集热器1和储热水箱4内热水温差相差2℃时，关闭太阳能循环泵15和防冻液循环泵11。
当储热水箱4内温度传感器27处热水水温在三个时间段内没有达到设定温度，启动空气源热泵换热系统加热储热水箱4内热水，第一次时段：4：00开，5：00关；第二次时段：10：00开，14：00关；第三次时段：17：00开，22：00关；时间段可根据需要调整设定，启动空气源热泵换热系统的顺序是：热泵循环泵12-放热循环泵14-空气源热泵冷热水机组2，空气源热泵冷热水机组2设在制热模式，电动三通阀13设在直通状态，空气源热泵冷热水机组2制取热水经电动三通阀13进入热泵换热器5和进入热泵换热器5内的储热水箱4中部冷水进行换热，加热后的热水进入储热水箱4上部，直到到达设定温度关闭空气源热泵换热系统，关闭空气源热泵换热系统的顺序是：空气源热泵冷热水机组2-热泵循环泵12-放热循环泵14。
储热水箱4的补水是通过水位控制器24控制补水电磁阀16完成的，当末端供水系统20用水时储热水箱4内的水位下降到低水位传感器30时开启补水电磁阀16补水，水位到达高水位传感器31时关闭补水电磁阀16停止补水；供水泵19是根据压力传感器32压力变化通过水泵控制器28变频控制供水泵19水量，当温度传感器二(29)29处温度低于设定低温值，打开回水电磁阀17回水进入储热水箱4，达到设定高温值关闭电磁阀17。
三、采暖模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组2设在制热模式，电动三通阀13设在下通状态，空气源热泵冷热水机组2制取热水经电动三通阀13进入末端空调系统6进行采暖，回水经热泵循环泵12循环进入空气源热泵冷热水机组2循环加热。
四、制冷模式：在首先完成热水模式后进行，空气源热泵冷热水机组2设在制冷模式，电动三通阀13设在下通状态，空气源热泵冷热水机组2制取冷水经电动三通阀13进入末端空调系统6进行放冷，回水经热泵循环泵循环12进入空气源热泵冷热水机组2循环制冷。
以上所述，仅是本发明较佳实例，任何对本发明结构作简单调整，均应属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种太阳能空气源热泵热水空调系统，其特征在于包括太阳能换热系统、空气源热泵换热系统、定压系统和热水供水系统；
所述太阳能换热系统设有：太阳能集热器、太阳能换热器、太阳能控制器，太阳能换热器吸热管路下部接口防冻液管路经防冻液循环水泵和太阳能集热器下部防冻液接管相连，太阳能集热器上部防冻液接管设自动排气阀，太阳能集热器上部另一端防冻液接管和太阳能换热器吸热管路上部防冻液接管两端相连接；太阳能换热器放热管路上部水路和储热水箱上部相连，储热水箱下部水路经太阳能循环水泵和太阳能换热器放热管路下部水路相连；
所述空气源热泵换热系统设有：空气源热泵冷热水机组、热泵换热器，空气源热泵冷热水机组上部供水管路分两路，一路经电动三通阀直通与热泵换热器上部吸热管路入口连接，另一路经电动三通阀下通连接末端空调系统供水管；热泵换热器下部吸热管路分两路，一路经热泵循环泵与空气源热泵冷热水机组下部回水管路入口连接，另一路连接末端空调系统回水管；热泵换热器放热管路上部水路和储热水箱上部相连，储热水箱中部水路经放热循环水泵和热泵换热器放热管路下部水路相连；
所述定压系统设有：防冻液水箱、补液泵、止回阀、安全阀、膨胀罐、电接点压力表，防冻液水箱防冻液出口和补液泵入口相连，补液泵出口管路设止回阀，然后管路上设安全阀、膨胀罐和电接点压力表，再分两路，一路和与太阳能循环泵回水口连接的太阳能放热管路相连，另一路和与热泵循环泵回水口连接的热泵回水管路相连；
所述热水供水系统设有：储热水箱、供水泵、供水止回阀、回水电磁阀、补水电磁阀、水位控制器、低水位传感器、高水位传感器、温度传感器二(29)、压力传感器、水泵控制器，在储热水箱中部设出水口，连接供水泵入口，供水泵出口管路上设供水止回阀和压力传感器，然后供水管路连接末端供水系统，末端供水系统回水管路上设温度传感器二(29)，然后经回水电磁阀连接到储热水箱中部出水口下部；自来水补水管路经补水电磁阀连接到储热水箱下部，储热水箱内顶部设有水位控制器高水位传感器和低水位传感器，根据高、低水位通过水位控制器控制补水电磁阀开关。
2.根据权利要求1所述一种太阳能空气源热泵热水空调系统，其特征在于太阳能集热器为设在屋面或南墙面，根据热水用量选择多片太阳能集热板组合。
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