太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)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一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，包括光伏光熱一體化板、熱水預(yù)熱水箱、熱泵水箱、空氣源熱泵主機、冷媒-水熱交換器以及自控裝置，光伏光熱一體化板與熱水預(yù)熱水箱、熱水預(yù)熱水箱與熱泵水箱以及冷媒-水熱交換器與熱泵水箱之間分別通過管道連接，空氣源熱泵主機通過冷媒管分別與冷媒-水熱交換器和空調(diào)室內(nèi)機連接；在光伏光熱一體化板與熱水預(yù)熱水箱之間連接的管道上設(shè)有第一溫度傳感器，熱水預(yù)熱水箱上設(shè)有第二溫度傳感器，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別與自控裝置相連接。本實用新型將當(dāng)前先進(jìn)的光伏光熱系統(tǒng)與空氣源熱泵技術(shù)結(jié)合起來，組成由太陽能和電能耦合驅(qū)動的一體化節(jié)能環(huán)保設(shè)備系統(tǒng)。
【專利說明】太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種熱水空調(diào)系統(tǒng)，尤其是一種太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，屬于太陽能技術(shù)和空氣源熱泵等節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，我國建筑能耗不斷攀升給電力供應(yīng)帶來較大的壓力。為了降低建筑能耗，太陽能的開發(fā)利用得到了越來越廣泛的重視。太陽能熱水器具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，在太陽能資源較豐富的地區(qū)得到了一定的應(yīng)用。但常規(guī)太陽能熱水器易受氣候的影響，不能全天候運行，空氣源熱泵作為一種高效節(jié)能系統(tǒng)，其應(yīng)用日益普及。將熱泵技術(shù)與太陽能熱水系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，可彌補后者的不足，實現(xiàn)高效、全天候運行。
[0003]空氣源熱泵系統(tǒng)較其它可再生能源熱泵設(shè)備更易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，工藝研制已經(jīng)比較成型，產(chǎn)品規(guī)格齊全，品牌繁多；且設(shè)備的初投資相對水源、地源等其他熱源熱泵較低，安裝和維護(hù)工作更易進(jìn)行并且使用方便。但空氣源熱泵低溫?zé)嵩吹臏囟入S室外氣候的變化而變化，當(dāng)室外溫度降低時，熱泵的供熱量及效率也隨之下降，尤其當(dāng)冬季室外濕度降到(TC左右時機組存在結(jié)霜除霜的問題，換熱效果惡化，嚴(yán)重時機組甚至?xí)p壞。因此，用空氣源熱泵來制取熱水適宜用于冬天不太冷的地區(qū)，這也大大限制了其適用范圍。
[0004]目前，對于獨立的家庭用戶(以別墅用戶為主要代表)為了達(dá)到舒適、方便等要求，往往都需要有空調(diào)、采暖及熱水設(shè)計，這樣就常常會設(shè)置一套空調(diào)系統(tǒng)，一套采暖系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)。雖然也有很多用戶使用了獨立的太陽能熱水系統(tǒng)，然而由于太陽能熱水系統(tǒng)與相對于其他系統(tǒng)都是獨立運行，設(shè)備一般分布較分散、占用空間大且存在系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、資源消耗大及初投資費用昂貴等一系列問題。已經(jīng)越來越落后于時代的發(fā)展需要了。
[0005]變制冷劑流量多聯(lián)分體式空調(diào)系統(tǒng)(簡稱多聯(lián)機系統(tǒng))，是一臺室外空氣源制冷或熱泵機組配合的多臺室內(nèi)機，通過改變制冷劑流量以適應(yīng)各空調(diào)區(qū)負(fù)荷變化的直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有節(jié)能、節(jié)省建筑空間、適合集中管理、易于施工安裝及組合方便、靈活，能滿足不同的房間工況的要求等特點，尤其是在獨立的家庭用戶的使用方面，越來越受暖通設(shè)計者的青睞。
[0006]采用多聯(lián)機系統(tǒng)的家庭用戶，所有房間的負(fù)荷最終都通過室外排到外界環(huán)境，這樣既不節(jié)能同時也會對周圍環(huán)境造成影響。因此，將空氣源熱泵與太陽能熱水系統(tǒng)集成一體化，既能統(tǒng)一管理熱水、空調(diào)系統(tǒng)，又能使二者進(jìn)行互補同時還可以回收一定的空調(diào)冷凝熱提供給熱水系統(tǒng)，滿足節(jié)能環(huán)保要求，對于獨立的家庭用戶，具有很好的前景。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且高效便捷的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:[0009]太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏光熱一體化板、熱水預(yù)熱水箱、熱泵水箱、空氣源熱泵主機、冷媒-水熱交換器以及自控裝置，所述光伏光熱一體化板與熱水預(yù)熱水箱之間通過管道連接，所述熱水預(yù)熱水箱與熱泵水箱之間通過管道連接，所述空氣源熱泵主機通過冷媒管分別與冷媒-水熱交換器和空調(diào)室內(nèi)機連接，所述冷媒-水熱交換器與熱泵水箱之間通過管道連接；所述光伏光熱一體化板與熱水預(yù)熱水箱之間連接的管道上設(shè)有第一溫度傳感器，所述熱水預(yù)熱水箱上設(shè)有第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別與自控裝置相連接。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述空氣源熱泵主機為可同時制冷、制熱且可實現(xiàn)變頻運行的雙效熱泵主機。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述熱水預(yù)熱水箱內(nèi)部設(shè)有輔助電加熱管，所述輔助電加熱
管與自控裝置相連接。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述光伏光熱一體化板與熱水預(yù)熱水箱之間連接的管道有兩條，分別為第一管道和第二管道，所述熱水預(yù)熱水箱設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口 ；所述第一管道的一端與光伏光熱一體化板的出水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱的一個進(jìn)水口連接；所述第二管道的一端與光伏光熱一體化板的進(jìn)水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱的一個出水口連接；所述熱水預(yù)熱水箱的另一個進(jìn)水口連接進(jìn)水管，所述第一溫度傳感器設(shè)置在第一管道上，所述第二管道上設(shè)有循環(huán)泵。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述熱水預(yù)熱水箱與熱泵水箱之間連接的管道為第三管道，所述熱泵水箱設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口 ；所述第三管道的一端與熱水預(yù)熱水箱的另一個出水口連接，另一端與熱泵水箱的一個進(jìn)水口連接；所述熱泵水箱的一個出水口連接出水管，所述進(jìn)水管與出水管之間連接有第四管道，所述第四管道上設(shè)有混水泵。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述冷媒-水熱交換器與熱泵水箱之間連接的管道有兩條，分別為第五管道和第六管道；所述第五管道的一端與熱泵水箱的另一個出水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器的進(jìn)水口連接；所述第六管道的一端與熱泵水箱的另一個進(jìn)水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器的出水口連接。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述第一管道和第二管道采用的介質(zhì)為乙二醇溶液。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述第二管道上還設(shè)有定壓罐。
[0017]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0018]1、本實用新型的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)是通過將當(dāng)前先進(jìn)的光伏光熱系統(tǒng)與空氣源熱泵技術(shù)結(jié)合起來，并優(yōu)先選用可再生能源和低品位能源，組成由太陽能和電能耦合驅(qū)動的一體化節(jié)能環(huán)保設(shè)備系統(tǒng)，可實現(xiàn)低溫環(huán)境下安全可靠運行，運行費用遠(yuǎn)低于常規(guī)熱水、空調(diào)、采暖系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且易于維護(hù)。
[0019]2、本實用新型的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)可以為用戶提供冬季采暖、夏季供冷和全年廉價的熱水服務(wù)，尤其是在夏季，熱水系統(tǒng)回收空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱方案還可以提高系統(tǒng)的能效比，實現(xiàn)了采用太陽能與空氣源熱泵一體化的系統(tǒng)即可滿足用戶的采暖、空調(diào)、熱水等多種需求，適合各個寒冷、夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)的用戶使用。
[0020]3、本實用新型的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)從設(shè)備的可靠性、高效性、安全性、可維護(hù)性、初投資及運行費用等方面考慮，可以實現(xiàn)利用可再生能源滿足用戶采暖、熱水需求，其中用于采暖和熱水的能量來自于太陽能和低品位的空氣能，屬于可再生能源，并且在能源利用方面全年都可保持在較高的水平，符合當(dāng)前倡導(dǎo)的節(jié)能減排要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例1的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中，1-光伏光熱一體化板，2-熱水預(yù)熱水箱，3-熱泵水箱，4-空氣源熱泵主機，5-冷媒-水熱交換器，6-自控裝置，7-輔助電加熱管，8-第一管道，9-第二管道，10-循環(huán)泵，11-第三管道，12-第四管道，13-混水泵，14-第五管道，15-第六管道，16-定壓罐。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]如圖1所示，本實施例的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，包括光伏光熱一體化板1、熱水預(yù)熱水箱2、熱泵水箱3、空氣源熱泵主機4、冷媒-水熱交換器5以及自控裝置6，所述熱水預(yù)熱水箱2內(nèi)部設(shè)有輔助電加熱管7，所述輔助電加熱管7與自控裝置6相連接，其中:
[0025]所述熱水預(yù)熱水箱2設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口，所述光伏光熱一體化板I與熱水預(yù)熱水箱2之間連接有第一管道8和第二管道9，所述第一管道8的一端與光伏光熱一體化板I的出水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱2的一個進(jìn)水口連接；所述第二管道9的一端與光伏光熱一體化板I的進(jìn)水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱2的一個出水口連接；
[0026]所述第一管道8上設(shè)有第一溫度傳感器Tl，所述熱水預(yù)熱水箱2上設(shè)有第二溫度傳感器T2，所述第一溫度傳感器Tl和第二溫度傳感器T2分別與自控裝置6相連接；所述第二管道9上設(shè)有循環(huán)泵10和定壓罐16，所述定壓罐16起到緩沖太陽能制造熱水時的壓力波動，消除水錘起到穩(wěn)壓卸荷的作用；所述第一管道8和第二管道9采用的介質(zhì)為乙二醇溶液，乙二醇溶液具有防凍效果，適合作為熱媒使用。
[0027]所述熱泵水箱3設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口，所述熱水預(yù)熱水箱2與熱泵水箱3之間連接有第三管道11，所述第三管道11的一端與熱水預(yù)熱水箱2的另一個出水口連接，另一端與熱泵水箱3的一個進(jìn)水口連接；所述熱水預(yù)熱水箱2的另一個進(jìn)水口連接進(jìn)水管，所述熱泵水箱3的一個出水口連接出水管，所述進(jìn)水管與出水管之間連接有第四管道12，所述第四管道12上設(shè)有混水泵13 ；
[0028]所述冷媒-水熱交換器5與熱泵水箱3之間連接有第五管道14和第六管道15，所述第五管道14的一端與熱泵水箱3的另一個出水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器5的進(jìn)水口連接；所述第六管道15的一端與熱泵水箱3的另一個進(jìn)水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器5的出水口連接；
[0029]所述自控裝置6，采用SP25控制器，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鱐l所測溫度(即第一管道8的溫度)比第二溫度傳感器T2所測溫度(即熱水預(yù)熱水箱2的水溫)高于7?！鉉時，循環(huán)泵10啟動，光伏光熱一體化板1、第一管道8、熱水預(yù)熱水箱2和第二管道9形成回路；當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鱐l所測溫度比第二溫度傳感器T2所測溫度低于4。1:時，循環(huán)泵10停止工作；當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鱐2所測溫度高于60。(2時，停止溫差循環(huán)，防止水溫過高；當(dāng)熱泵水箱3溫度低于55°C，而熱水預(yù)熱水箱2的水溫高于55°C，混水泵13啟動，當(dāng)熱泵水箱3與熱水預(yù)熱水箱2的水溫都低于55°C，輔助電加熱管7自動啟動，對熱水預(yù)熱水箱2進(jìn)行加熱；前述溫度數(shù)值可根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整。[0030]所述空氣源熱泵主機4通過冷媒管分別與冷媒-水熱交換器5和空調(diào)室內(nèi)機連接，所述空氣源熱泵主機4為可同時制冷、制熱且可實現(xiàn)變頻運行的雙效熱泵主機；夏季工況,空氣源熱泵主機4滿足空調(diào)室內(nèi)機需求，同時回收室內(nèi)的冷凝熱，對熱泵水箱3中的水進(jìn)行加熱；冬季工況，空氣源熱泵主機4主要滿足室內(nèi)采暖需求，連通冷媒-水熱交換器5的冷媒管關(guān)閉，此時熱泵水箱3的熱水來自熱水預(yù)熱水箱2，由光伏光熱一體化板I制造熱水，熱泵水箱3通過出水管向用戶供給熱水，可以作為生活熱水、采暖地板使用，在遇到惡劣天氣(如出現(xiàn)上述當(dāng)熱泵水箱3與熱水預(yù)熱水箱2的水溫都低于55°C的情況)時，則考慮啟動輔助電加熱管7對熱水預(yù)熱水箱2進(jìn)行加熱，以達(dá)到整個系統(tǒng)高效，節(jié)能要求，在低溫、日照條件不佳的環(huán)境下仍能安全可靠運行的目的。
[0031]本實施例的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)是通過將當(dāng)前先進(jìn)的光伏光熱系統(tǒng)與空氣源熱泵技術(shù)結(jié)合起來，組成由太陽能和電能耦合驅(qū)動的一體化節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)，其中太陽能制造熱水過程中，可以采用乙二醇作為熱媒，自控裝置設(shè)計為全自動運行(也可以通過手動控制運行)。
[0032]以上所述，僅為本實用新型專利較佳的實施例，但本實用新型專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型專利的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏光熱一體化板(I)、熱水預(yù)熱水箱(2)、熱泵水箱(3)、空氣源熱泵主機(4)、冷媒-水熱交換器(5)以及自控裝置出)，所述光伏光熱一體化板(I)與熱水預(yù)熱水箱(2)之間通過管道連接，所述熱水預(yù)熱水箱(2)與熱泵水箱(3)之間通過管道連接，所述空氣源熱泵主機(4)通過冷媒管分別與冷媒-水熱交換器(5)和空調(diào)室內(nèi)機連接，所述冷媒-水熱交換器(5)與熱泵水箱(3)之間通過管道連接；所述光伏光熱一體化板(I)與熱水預(yù)熱水箱(2)之間連接的管道上設(shè)有第一溫度傳感器，所述熱水預(yù)熱水箱(2)上設(shè)有第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別與自控裝置(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述空氣源熱泵主機(4)為可同時制冷、制熱且可實現(xiàn)變頻運行的雙效熱泵主機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述熱水預(yù)熱水箱⑵內(nèi)部設(shè)有輔助電加熱管(7)，所述輔助電加熱管(7)與自控裝置(6)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏光熱一體化板(I)與熱水預(yù)熱水箱(2)之間連接的管道有兩條，分別為第一管道(8)和第二管道(9)，所述熱水預(yù)熱水箱(2)設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口 ；所述第一管道(8)的一端與光伏光熱一體化板(I)的出水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱(2)的一個進(jìn)水口連接；所述第二管道(9)的一端與光伏光熱一體化板(I)的進(jìn)水口連接，另一端與熱水預(yù)熱水箱(2)的一個出水口連接；所述熱水預(yù)熱水箱(2)的另一個進(jìn)水口連接進(jìn)水管，所述第一溫度傳感器設(shè)置在第一管道(8)上，所述第二管道(9)上設(shè)有循環(huán)泵(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述熱水預(yù)熱水箱(2)與熱泵水箱(3)之間連接的管道為第三管道(11)，所述熱泵水箱(3)設(shè)有兩個進(jìn)水口和兩個出水口 ；所述第三管道(11)的一端與熱水預(yù)熱水箱(2)的另一個出水口連接，另一端與熱泵水箱(3)的一個進(jìn)水口連接；所述熱泵水箱(3)的一個出水口連接出水管，所述進(jìn)水管與出水管之間連接有第四管道(12)，所述第四管道(12)上設(shè)有混水泵(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述冷媒-水熱交換器(5)與熱泵水箱(3)之間連接的管道有兩條，分別為第五管道(14)和第六管道(15);所述第五管道(14)的一端與熱泵水箱(3)的另一個出水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器(5)的進(jìn)水口連接；所述第六管道(15)的一端與熱泵水箱(3)的另一個進(jìn)水口連接，另一端與冷媒-水熱交換器(5)的出水口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一管道(8)和第二管道(9)采用的介質(zhì)為乙二醇溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能與空氣源熱泵一體化的家用型熱水空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述第二管道(9)上還設(shè)有定壓罐(16)。
【文檔編號】F24F5/00GK203687447SQ201320851381
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】錢世奇, 曹祖略, 肖毅強, 費良旭, 熊旭華 申請人:華南理工大學(xué)