CN201583050U - 家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，它包括地源热泵主机以及与其相连接的太阳能集热器、蓄能罐和地源井换热模块；在地源热泵主机、太阳能集热器、蓄能罐和地源井换热模块中均设有温度传感器，温度传感器与自控系统相连接。本实用新型将当前先进的太阳能集热技术和冷暖双效地源热泵技术结合在一起，组成由太阳能和电力联合驱动的新型节能环保设备系统，实现低温环境下安全可靠运行，运行费大大低于现有热水及采暖系统，使用寿命长，易维护，是一种先进实用的太阳能热泵采暖热水空调系统设计方案和应用装置。

Description

家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置

技术领域

本实用新型涉及一种家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，属于太阳能技术和地源热泵技术领域。

背景技术

商业及民用领域采暖、热水及供冷系统的节能、环保问题日益引起全社会的重视，特别是针对需要建立独立系统的家用及中小型商用领域的用户，其占用空间、使用维护方便及经济性的要求更高，传统上采用单独设置一套空调系统、一套采暖系统和独立的热水设备分别解决用户使用需求的模式，由于其初投资大、设备占用空间大、系统维护复杂、能耗大、消耗大量资源、污染严重、不利于环境保护等问题，已经越练越落后于时代发展的需要了。

目前采用太阳能技术只能解决制热水问题，冬季由于能量密度低、吸热及转化效率差导致初投资过大而不实用，因此太阳能采暖难以普遍性地解决南北方广东地区用户的需要。同时，依靠太阳能实现供冷的现有各种技术方案均难以在技术效果和经济性等方面取得平衡，因而难以实现实用化。

采用地源热泵全面解决供冷采暖制热水的问题，已经逐渐走向成熟，但是受限于的技术产品现状，已有产品用于中小型用户时能耗过大、运行经济性差、设备可靠度低，亟需从技术路线与产品优化的角度发展新型地源热泵技术与产品。

同时，目前空调制冷机、热水器作为两个独立行业产品，每类产品单独工作时都会耗费大量一次或二次能源，且经济性差。若由同一中设备实现同时供冷和供热，且可把供冷用户中所吸收到的低温废热转移到供热用户中，且冷、热两端均可实现100％的能量利用，将可极大的提高能源利用效益，目前的冷暖双效热泵技术已经开始走向成熟，有待于进一步落实到工程实践中。

另外，如同冰蓄冷这样的集多种关键设备及其独立运行方式于一体的集成式系统在工程实践应用上难以很快取得广阔应用的主要技术障碍即是在于，在工程实践中往往各种设备只是简单的组合在一起，未能真正组成协调有效的节能运行方式，因此有必要设立统一的自控系统，将所有相关设备统一于一个自控系统中落实全系统的最优控制，真正实现相关系统设备的节能优势。

只有从技术路线的根本上解决了上述问题，才有可能将太阳能技术与地源热泵和冷暖双效热泵技术结合起来，全面实现太阳能热泵一体化热水与采暖与供冷，这一节能环保的新技术产品才会真正实用化，并在广大地区特别是北方寒冷地区和长江中下游地区等获得大规模应用。

发明内容

本实用新型的目的是：将新型高效太阳能采暖技术与地源热泵、冷暖双效热泵和自控系统结合起来，形成一体化采暖热水空调装置，以达到利用太阳能和空气能源进行高效廉价采暖、制取生活热水及夏季空调供冷的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括地源热泵主机以及与其相连接的太阳能集热器、蓄能罐和地源井换热模块；在所述的地源热泵主机、太阳能集热器、蓄能罐和地源井换热模块中均设有温度传感器，温度传感器与自控系统相连接。

上述的地源热泵主机为可同时制冷、制热水的双效热泵主机。

上述的地源热泵主机中设有压缩机以及与压缩机相连接的高温热回收器和至少一个氟水换热器；所述高温热回收器的进、出水管分别与蓄能罐的出、进水管和太阳能集热器的进、出水管相连。

上述的高温热回收器位于蓄能罐的内部或外部。

上述氟水换热器的进、出水管和太阳能集热器的进、出水管均与空调室内机的进、出水管相通。

上述的太阳能集热器为紫金管集热元件。

上述蓄能罐的出水口设置至少一个热水末端，其进水口与自来水进水管相通。

采用上述技术方案的本实用新型，将当前先进的太阳能集热技术和冷暖双效地源热泵技术结合在一起，组成由太阳能和电力联合驱动的新型节能环保设备系统，实现低温环境下安全可靠运行，运行费大大低于现有热水及采暖系统，使用寿命长，易维护，是一种先进实用的太阳能热泵采暖热水空调系统设计方案和应用装置，为我国南北方地区的广大中小型用户提供冬季采暖、夏季供冷和全年廉价制热水的服务，从而实现了采用一套太阳能热泵空调设备即可全面解决用户的采暖、热水及供冷的多种需要，特别适合于北方寒冷地区和长江中下游地区等有空调采暖和热水需求的中小型用户采用。

本实用新型中用于采暖和热水的能量来自于太阳能和环境空气，属于可再生能源，并且全年运行均可保持在很高的能源利用水平，这一绿色空调采暖热水系统体现了节能环保的时代主题。

本实用新型重点解决了设备的高效性、安全性、可靠性、实用性、可维护性、初投资及运行费用等方面的全面平衡解决和落实，可从根本上避免当前太阳能用于采暖经济性差、地源热泵冬季运行效能过低等问题，真正实现利用自然界能量进行采暖、供热水及供冷，便于生产、安装，适于大规模生产和应用。

附图说明

附图为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括地源热泵主机1以及与其相连接的太阳能集热器6、蓄能罐7和地源井换热模块10。其中，地源热泵主机1和太阳能集热器6共同组成系统中的组合式冷热源，向空调和热水用户供应冷、热水。另外，在地源热泵主机1、太阳能集热器6、蓄能罐7和地源井换热模块10中均设有温度传感器，温度传感器均与整机自控系统相连接。自控系统中的中央智能控制器采集包括地源热泵主机1、太阳能集热器6、水泵等在内的所有电力设备及其传感器的信号，并根据内置的全年系统优化运行的需要实时控制各相关执行器。该一体化设计方案可简化用户的选型设计、安装维护与节能运行。其中自控系统的控制原理为本领域普通技术人员所熟知的技术。需要说明的是，地源热泵主机1、太阳能集热器6及其水泵阀门与整机自控系统均设置于同一个室外机箱体内。

在本实用新型中，地源热泵主机1为可同时制冷、制热水的双效热泵主机。地源热泵主机1中设有压缩机3以及与压缩机3排气管相连接的高温热回收器5和至少一个氟水换热器2，用于夏季空调期间免费制热水。其中，高温热回收器5的进、出水管分别与蓄能罐7的出、进水管和太阳能集热器6的进、出水管相连。而氟水换热器2的进、出水管和太阳能集热器6的进、出水管均与空调室内机的进、出水管相通，空调水系统通往作为空调末端的风机盘管或采暖地板等等。

为更好地实施本实用新型，太阳能集热器6为紫金管集热元件，也可采用U型管或热管等高效集热管。一般来说，高温热回收器5可设置于蓄能罐7之外，而考虑到系统防冻需要也可将设置于其内部。蓄能罐7的出水口设置至少一个热水末端8，生活热水系统通往作为热水末端8的洗澡用花洒、洗手洗菜用水龙头或洗衣机用阀门等，其进水口与自来水进水管D相通。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型将新型高效太阳能采暖技术与地源热泵及自控系统结合起来，形成一体化家用热水空调装置，其中地源热泵主机1与太阳能水路在采暖期和非采暖期分别采用串、并联方式连接，并有自控系统控制相关的电动阀、电磁阀及水泵等，在冬季采暖时由地源热泵作为第一级加热，将循环水和生活热水加热到一定温度，再由太阳能进行第二级加热到所需温度，以达到利用太阳能和空气能源进行高效廉价采暖、制热水的目的。

该太阳能地源热泵系统的全年运行可由整机自动控制系统根据内置的运行模式，自动实现对空调供冷、采暖及生活热水系统的运行控制，以达到高效利用太阳能及土壤能源的目的。冬季循环水通过埋在土壤中的高密度聚乙烯管环路，从土壤中吸收热量，使循环水温度升高，供给地源热泵主机1，同时由地源热泵主机1提供热水。夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中，使循环水温度降低供给地源热泵机组。再由地源热泵主机1提供冷冻水，通过风机盘管给室内供冷。全年生活热水可最大程度地依靠太阳能集热系统进行制热，在阳光不足时由地源热泵提供辅助制热。

Claims (7)

1.一种家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：它包括地源热泵主机(1)以及与其相连接的太阳能集热器(6)、蓄能罐(7)和地源井换热模块(10)；在所述的地源热泵主机(1)、太阳能集热器(6)、蓄能罐(7)和地源井换热模块(10)中均设有温度传感器，温度传感器与自控系统相连接。

2.根据权利要求1所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述的地源热泵主机(1)为可同时制冷、制热水的双效热泵主机。

3.根据权利要求2所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述的地源热泵主机(1)中设有压缩机(3)以及与压缩机(3)相连接的高温热回收器(5)和至少一个氟水换热器(2)；所述高温热回收器(5)的进、出水管分别与蓄能罐(7)的出、进水管和太阳能集热器(6)的进、出水管相连。

4.根据权利要求3所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述的高温热回收器(5)位于蓄能罐(7)的内部或外部。

5.根据权利要求3所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述氟水换热器(2)的进、出水管和太阳能集热器(6)的进、出水管均与空调室内机的进、出水管相通。

6.根据权利要求5所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述的太阳能集热器(6)为紫金管集热元件。

7.根据权利要求1所述的家用型太阳能地源热泵一体化热水空调装置，其特征在于：所述蓄能罐(7)的出水口设置至少一个热水末端(8)，其进水口与自来水进水管(D)相通。

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