專利名稱:基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用太陽能和空氣作為熱源,實(shí)現(xiàn)為家庭供冷、供暖,常年 提供生活熱水以及各種溫度飲用水的家庭熱能源的綜合供應(yīng)系統(tǒng),屬于太陽能利 用、制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源問題已經(jīng)成為制約全球發(fā)展主要問題,中國作為 最大的發(fā)展中國家,同時又是能源消耗大國,面臨的能源形勢非常嚴(yán)峻。而隨著 人民生活水平提高,人們對居住的舒適性要求越來越高夏季供冷、冬季供暖、 常年生活熱水,而且隨著生活品質(zhì)的提高生活熱水消耗量快速增長,同時需要隨 時能夠提供各種溫度的飲用水。這導(dǎo)致家庭的能源消耗總量急劇增長,而為了滿 足這些需求,家庭需要購置功能單一的各種家電,如空調(diào)、熱水器、飲水機(jī)等, 這不僅增加了初投資,設(shè)備利用率不高,同時更大程度的造成了能源利用不合理 和能源利用效率不高。
能源消耗的加劇不僅加速了化石能源的消耗和枯竭,同時增加了環(huán)境的污 染。而太陽能等可再生能源的應(yīng)用即能夠避免化石能源的消耗同時也能減少化石 能源消耗對環(huán)境的污染,因此太陽能應(yīng)該在建筑、家庭中大量的推廣應(yīng)用,而目 前太陽能在家庭中的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,而且存在利用效率較低等不足。
因此,在滿足家庭夏季供冷、冬季供暖、常年生活熱水,同時隨時能夠提供 各種溫度的飲用水的需求下,如何解決家庭能源利用的不合理,提高家庭能源的 整體利用效率,以及減少初投資,提高利用率,同時實(shí)現(xiàn)太陽能可再生能源作為 家庭能源的高效利用成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是在滿足家庭夏季供冷、冬季供暖、常年生活熱水,
同時隨時能夠提供各種溫度的飲用水的需求下,解決家庭能源利用的不合理,提 高家庭能源的整體利用效率,同時實(shí)現(xiàn)太陽能作為家庭能源的高效利用等問題, 設(shè)計(jì)出基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)。
技術(shù)方案本發(fā)明基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)包括制冷劑循 環(huán)回路、生活熱水回路、太陽能利用回路、飲用水回路、供冷熱水回路五大部分。 制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、第一電磁閥、第六換熱器、第二電磁閥、第五換熱、 第三電磁閥、第四換熱器、四通閥、第一換熱器、第四電磁閥、第一單向閥、第 二單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥、第三單向閥、第四單向閥、第二換熱 器、氣液分離器及其相關(guān)連接管道。壓縮機(jī)的輸出端分兩路, 一路接第六換熱器 第一輸入端,另一路通過第一電磁閥與第六換熱器第一輸出端合并后又分成兩 路, 一路接第五換熱器第一輸入端,另一路通過第二電磁閥與第五換熱器第一輸 出端合并后又再分成兩路, 一路接第四換熱器第一輸入端,另一路通過第三電磁 閥與第四換熱器第一輸出端合并后接四通閥第一輸入端,四通閥第一輸出端接第 一換熱器第一輸入端,同時四通閥第一輸出端也通過第四電磁閥接第一換熱器第 一輸出端,第一換熱器第一輸出端通過第一單向閥接儲液器的輸入端,同時第一 換熱器第一輸出端也通過第一單向閥、第二單向閥接第二換熱器輸入端,.儲液器 的輸出端通過過濾器接電子膨脹閥的輸入端,電子膨脹閥輸出端通過第四單向閥 接第二換熱器輸入端,同時電子膨脹閥的輸出端還通過第三單向閥接第一換熱器 第一輸出端,第二換熱器輸出端接四通閥第二輸入端,四通閥第二輸出端接氣液 分離器的輸入端,而氣液分離器的輸出端接壓縮機(jī)的輸入端;生活熱水回路包括 熱水存儲器,第三水泵,第九電磁閥,第四換熱器、第五換熱器、第一手閥和第 二手閥及其相關(guān)連接管道。熱水儲存器的第一輸出端接第三水泵的入口,第三水 泵的出口分成兩路,分別接第四換熱器的第二輸入端和第九電磁閥的輸入端,第 四換熱器的第二輸出端和第九電磁閥的輸出端合并后接第五換熱器的第二輸入 端,第五換熱器的第二輸出端接熱水儲存器的第一輸入端,第一手閥接熱水儲存 器第二輸入端,第二手閥接熱水儲存器的第二輸出端;太陽能利用回路包括太陽 能集熱器、第一水泵、熱水儲存器、第五電磁閥、第六電磁閥、第七電磁閥、第 八電磁閥、第三換熱器及其相關(guān)連接管道。太陽能集熱器的出口分成兩路分別接 第七電磁閥和第八電磁閥,其中第八電磁閥接第三換熱器的第二輸入端,第三換 熱器的第二輸出端通過第五電磁閥接第一水泵的輸入端,第七電磁閥接熱水儲存
器的第三輸入端,熱水儲存器的第三輸出端通過第六電磁閥接第一水泵的輸入端,第一水泵的輸出端接太陽能集熱器的輸入端;飲用水回來包括第六換熱器、 第七換熱器、第八換熱器、輔助電加熱器、第三手閥、第四手閥、第五手閥、第 六手閥及其相關(guān)連接管道。第三手閥接第七換熱器的第一輸入端,第七換熱器的 第一輸出端接第六換熱器的第二輸入端,第六換熱器的第二輸出端接輔助電加熱 器的輸入端,輔助電加熱器的輸出端分兩路, 一路接第五手閥,另外一路接第七 換熱器的第二輸入端,第七換熱器的第二輸出端分成兩路, 一路接第四手閥,另 外一路接第八換熱器的第一輸入端,第八換熱器的第一輸出端接第六手閥;供冷 熱水回路包括第十電磁閥、第一換熱器、第二水泵、第三換熱器、第十一電磁閥 和第八換熱器以及相關(guān)連接管道。冷熱水回水進(jìn)入系統(tǒng)后分成兩路, 一路接第八 換熱器的第二輸入端,另外一路通過第十電磁閥與第八換熱器的第二輸出端合并 后接第一換熱器的第二輸入端,第一換熱器的第二輸出端接第二水泵的輸入端, 第二水泵的輸出端分成兩路, 一路接第三換熱器第一輸入端,另外一路通過第十 一電磁閥與第三換熱器第一輸出端合并后接冷熱水出水。
本發(fā)明裝置包括制冷劑循環(huán)回路、生活熱水回路、太陽能利用回路、飲用 水回路、供冷熱水回路五大部分??蓪?shí)現(xiàn)為家庭提供冷水供冷、提供熱水供暖、 利用冷凝熱制取生活熱水、利用太陽能制取生活熱水,或利用太陽能為家庭采暖 提供熱水,利用冷凝熱和輔助電加熱制取飲用水,可提供高溫飲用水(開水,95 100'C)、常溫飲用水(溫水,相當(dāng)于自來水溫度)和低溫飲用水(冰水,10 15 'C),并實(shí)現(xiàn)飲用水中熱量的回收。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)夏季制冷運(yùn)行,當(dāng)飲用水回路、 生活熱水回路不工作時,第一電磁閥打開、第二電磁閥打開、第三電磁閥打開、 第四電磁閥關(guān)閉。制冷劑循環(huán)回路與常規(guī)熱泵系統(tǒng)制冷運(yùn)行一樣,制冷劑循環(huán)回 路中制冷劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后排出,分別經(jīng)過第一電磁閥、第二電磁閥、第三 電磁閥、四通閥后在第二換熱器中冷凝成液體,然后依次經(jīng)過第二單向閥、儲液 器、過濾器、電子膨脹閥、第三單向閥進(jìn)入第一換熱器,制冷劑在其中蒸發(fā)吸收 熱量,制取冷水,然后再次通過四通閥,進(jìn)入氣液分離器后被壓縮機(jī)吸入、壓縮 從而再次循環(huán)。當(dāng)飲用水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程的區(qū)別是第一 電磁閥由打開變成關(guān)閉,制冷劑從壓縮機(jī)排出后,不經(jīng)過第一電磁閥,而是進(jìn)入 第六換熱器與水進(jìn)行換熱,制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與飲用水回路不工作時
一樣。當(dāng)生活熱水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程的區(qū)別是第二電磁閥 由打開變成關(guān)閉,制冷劑不經(jīng)過第二電磁閥,而是進(jìn)入第五換熱器,制冷劑循環(huán) 回路其余工作過程與生活熱水回路不工作時一樣。生活熱水回路中,當(dāng)熱水儲存 器中熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路將不工作,第三水泵不運(yùn)行。當(dāng)未 達(dá)到設(shè)定溫度時,熱水儲存器中熱水被第三水泵吸入加壓后,通過第九電磁閥進(jìn) 入第五換熱器,與制冷劑進(jìn)行換熱,熱水溫度升高后返回?zé)崴畠Υ嫫?,這樣循環(huán) 運(yùn)行,熱水儲存器中的熱水溫度將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路 停止運(yùn)行,當(dāng)因使用生活熱水,熱水儲存器中溫度下降到某一設(shè)定值時,生活熱 水回路再次運(yùn)行。太陽能利用回路中,當(dāng)太陽充足,而熱水儲存器中熱水溫度低 于設(shè)定溫度值時,太陽能利用回路工作,回路中熱水從熱水儲存器中經(jīng)過第六電 磁閥(此時第五電磁閥關(guān)閉)被第一水泵吸入加壓后迸入太陽能集熱器,熱水在 其中被加熱升溫,熱水從太陽能集熱器出來后經(jīng)過第七電磁閥(此時第八電磁閥 關(guān)閉)回到熱水儲存器。當(dāng)沒有太陽時,太陽能利用回路不工作,第一水泵不工 作、第五電磁閥、第六電磁閥、第八電磁閥全部關(guān)閉,第七電磁閥打開。供冷熱 水回路中,冷凍水從冷熱水回水端口進(jìn)入機(jī)組后,當(dāng)飲用水回路中使用低溫飲用 水時,第十電磁閥關(guān)閉,冷凍水回水經(jīng)過第八換熱器換熱后,進(jìn)入第一換熱器。 當(dāng)飲用水回路中不使用低溫飲用水時,第十電磁閥打開,冷凍水直接經(jīng)過第十電 磁閥進(jìn)入第一換熱器。冷凍水在第一換熱器中與制冷劑換熱降溫后被第二水泵吸 入加壓后經(jīng)過第十一電磁閥(此時第十一電磁閥打開)從冷熱水出水口流出系統(tǒng)。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)冬季制熱運(yùn)行,當(dāng)飲用水回路、 生活熱水回路不工作時,第一電磁閥打開、第二電磁閥打開、第三電磁閥打開、 第四電磁閥關(guān)閉。制冷劑循環(huán)回路與常規(guī)熱泵系統(tǒng)制熱運(yùn)行一樣,制冷劑循環(huán)回 路中制冷劑被壓縮機(jī)吸入壓縮后排出,分別經(jīng)過第一電磁閥、第二電磁閥、第三 電磁閥、四通閥后進(jìn)入第一換熱器,制冷劑在其中放出熱量冷凝,制取熱水,然 后依次經(jīng)過第一單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥、第四單向閥進(jìn)入第二換 熱器,制冷劑在其中蒸發(fā)吸收熱量,然后再次通過四通閥,進(jìn)入氣液分離器后被 壓縮機(jī)吸入、壓縮再次循環(huán)。當(dāng)飲用水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程 的區(qū)別是第一電磁閥由打開變成關(guān)閉,制冷劑從壓縮機(jī)排出后,不經(jīng)過第一電磁 閥,而是進(jìn)入第六換熱器與水進(jìn)行換熱,制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與飲用水 回路不工作時一樣。當(dāng)生活熱水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程的區(qū)別是第二電磁閥由打開變成關(guān)閉,制冷劑不經(jīng)過第二電磁閥,而是進(jìn)入第五換熱器, 制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與生活熱水回路不工作時一樣。生活熱水回路中, 當(dāng)熱水儲存器中熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路將不工作,第三水泵不 運(yùn)行。當(dāng)熱水溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時,熱水儲存器中熱水被第三水泵吸入加壓后, 通過第九電磁閥進(jìn)入第五換熱器,與制冷劑進(jìn)行換熱,熱水溫度升高后返回?zé)崴?儲存器,這樣循環(huán)運(yùn)行,熱水儲存器中的熱水溫度將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度 時,生活熱水回路停止運(yùn)行,當(dāng)因使用生活熱水,熱水儲存器中溫度下降到某一 設(shè)定值時,生活熱水回路再次運(yùn)行。太陽能利用回路中,當(dāng)太陽充足,而熱水儲 存器中生活熱水溫度低于設(shè)定溫度值時,太陽能利用回路工作,回路中熱水從熱 水儲存器中經(jīng)過第六電磁閥(此時第五電磁閥關(guān)閉)被第一水泵吸入加壓后進(jìn)入 太陽能集熱器,熱水在其中被加熱升溫,熱水從太陽能集熱器出來后經(jīng)過第七電 磁閥(此時第八電磁閥關(guān)閉)回到熱水儲存器。當(dāng)熱水儲存器中熱水溫度高于設(shè) 定溫度時,太陽能集熱器將實(shí)現(xiàn)為家庭采暖提供熱水,減輕熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷, 此時太陽能利用回路中,第六電磁閥、第七電磁閥關(guān)閉,第五電磁閥、第八電磁 閥打開,熱水從第一水泵出來后進(jìn)入太陽能集熱器加熱,從太陽能集熱器出來后 經(jīng)過第八電磁閥,進(jìn)入第三換熱器,與供暖系統(tǒng)中的熱水進(jìn)行換熱,將熱量傳給 供暖用熱水,從第三換熱器出來后經(jīng)過第五電磁閥,被第一水泵吸入加壓后繼續(xù) 循環(huán),從而實(shí)現(xiàn)家庭采暖的太陽能利用。當(dāng)沒有太陽時,太陽能利用回路不工作, 第一水泵不工作、第五電磁閥、第六電磁閥、第八電磁閥全部關(guān)閉,第七電磁閥 打開。供冷熱水回路中,熱水從冷熱水回水端口進(jìn)入機(jī)組后,因?yàn)槎撅嬘盟?路中不使用低溫飲用水,第十電磁閥一直打開,熱水直接經(jīng)過第十電磁閥進(jìn)入第 一換熱器。熱水在第一換熱器中與制冷劑換熱升溫后被第二水泵吸入加壓,當(dāng)采 取太陽能為家庭采暖時,第十一電磁閥關(guān)閉,熱水進(jìn)入第三換熱器,與太陽能利 用回路中熱水進(jìn)行換熱,然后從冷熱水出水端流出系統(tǒng),當(dāng)沒有太陽時,熱水將 經(jīng)過第十一電磁閥從冷熱水出水口直接流出系統(tǒng)。
當(dāng)家庭在春秋季節(jié)不需要制冷也不需要制熱時,而此時家庭仍然有生活熱 水和飲用水需求,基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)此時運(yùn)行,當(dāng)飲用 水回路不工作時,制冷劑循環(huán)回路中第一電磁閥打開、第二電磁閥關(guān)閉、第三電 磁閥關(guān)閉、第四電磁閥打開。制冷劑在被壓縮機(jī)吸入壓縮排出后經(jīng)過第一電磁閥 后,進(jìn)入第五換熱器,制冷劑在其中放出熱量,從第五換熱器出來后進(jìn)入第四換
熱器,制冷劑在其中進(jìn)一步放出熱量,冷凝成液體,然后通過四通閥、第四電磁 閥、再依次經(jīng)過第一單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥、第四單向閥后進(jìn)入 第二換熱器,制冷劑在其中蒸發(fā)吸收熱量,然后再次通過四通閥,進(jìn)入氣液分離 器后被壓縮機(jī)吸入再次循環(huán)。生活熱水回路中,當(dāng)熱水儲存器中熱水溫度達(dá)到設(shè) 定溫度時,生活熱水回路將不工作,第三水泵不運(yùn)行。當(dāng)熱水溫度未達(dá)到設(shè)定溫 度時,熱水儲存器中熱水被第三水泵吸入加壓后,進(jìn)入第四換熱器(此時第九電 磁閥關(guān)閉),與制冷劑進(jìn)行換熱,出來后再次進(jìn)入第五換熱器,與制冷劑進(jìn)一步 換熱,熱水溫度升高后返回?zé)崴畠Υ嫫?,這樣循環(huán)運(yùn)行,熱水儲存器中的熱水溫 度將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路停止運(yùn)行,當(dāng)因使用生活熱水, 熱水儲存器中溫度下降到某一設(shè)定值時,生活熱水回路再次運(yùn)行。太陽能利用回 路中,當(dāng)太陽充足,而且熱水溫度低于設(shè)定溫度值時,太陽能利用回路工作,回 路中熱水從熱水儲存器中經(jīng)過第六電磁閥(此時第五電磁閥關(guān)閉)被第一水泵吸 入加壓后進(jìn)入太陽能集熱器,熱水在其中被加熱升溫,熱水從太陽能集熱器出來 后經(jīng)過第七電磁閥(此時第八電磁閥關(guān)閉)回到熱水儲存器。當(dāng)沒有太陽時,太 陽能利用回路不工作,第一水泵不工作、第五電磁閥、第六電磁閥、第八電磁閥 全部關(guān)閉,第七電磁閥打開。供冷/熱水回路中,因此時家庭不需要供冷和供暖, 供冷熱水回路將不工作,第二水泵停止運(yùn)行。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)常年運(yùn)行時,系統(tǒng)能夠提供多種 不同溫度的飲用水,分別為高溫飲用水(開水,95 100'C)、常溫飲用水(溫水, 相當(dāng)于自來水溫度)和低溫飲用水(冰水,10 15°C),飲用水回路中,當(dāng)使用 高溫飲用水時,自來水經(jīng)過第三手闊,進(jìn)入第七換熱器(此時換熱器是否起作用 要看換熱器另一側(cè)是否有水流過),經(jīng)過第七換熱器后進(jìn)入第六換熱器,水在其 中與制冷劑進(jìn)入換熱,水吸收熱量溫度升高,水從第六換熱器出來后進(jìn)入輔助電 加熱器,水被加熱至接近100'C,從輔助電加熱器出來后,因?yàn)槭褂酶邷仫嬘盟?第五手閥打開,所以水經(jīng)過第五手閥流出。當(dāng)使用常溫飲用水時從輔助電加熱器 出來的熱水將進(jìn)入第七換熱器,熱水在第七換熱器中與另一側(cè)的自來水進(jìn)行換 熱,熱水溫度降低,接近常溫,然后通過第四手閥流出;當(dāng)使用低溫飲用水時從 第七換熱器出來常溫水將進(jìn)入第八換熱器,常溫水在其中與供冷系統(tǒng)中的冷凍水 進(jìn)行換熱,變成低溫飲用水,從第六手閥中流出。其中系統(tǒng)提供低溫水的功能只 能在夏季實(shí)現(xiàn)。
有益效果本發(fā)明涉及一種利用太陽能和空氣作為熱源,實(shí)現(xiàn)為家庭供冷、 供暖,常年提供生活熱水以及各種溫度飲用水的家庭熱能源綜合供應(yīng)系統(tǒng),具有 以下特點(diǎn)-
1、 本發(fā)明提出的基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)為家庭 供冷、供暖、生活熱水、飲用水所需的冷熱能源需求。
2、 本發(fā)明可高效、方便的利用太陽能為家庭提供生活熱水的同時冬天為家 庭供暖提供熱水,提高系統(tǒng)的供熱能力和節(jié)約能源。
3、 本發(fā)明可為家庭提供分別為高溫飲用水(開水,95 100°C)、常溫飲用 水(溫水,相當(dāng)于自來水溫度)和低溫飲用水(冰水,10 15°C),同時 通過飲用水熱量回收,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,同時也極大的方便了用戶。
4、 本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊,多功能,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的高效利用,節(jié)約初投資。
圖1是本發(fā)明基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)示意圖。 圖l中有壓縮機(jī)l;第一電哮閥2;第二電磁閥3;第三電磁閥4;四通閥 5;四通閥第一輸入端5a;四通閥第一輸出端5b;四通閥第二輸入端5c;四通 閥第二輸出端5d;第一換熱器6;第一換熱器第一輸入端6a;第一換熱器第一 輸出端6b;第一換熱器第二輸入端6C;第一換熱器第二輸出端6d;第四電磁閥 7;第一單向閥8;第二單向閥9;儲液器10;過濾器ll;電子膨脹閥12;第三 單向閥13;第四單向閥14;第二換熱器15;第二換熱器輸入端15a;第二換熱 器輸出端15b;氣液分離器16;太陽能集熱器17;第一水泵18;第五電磁閥19; 第六電磁閥20;熱水儲存器21;熱水儲存器第一輸入端21a;熱水儲存器第一 輸出端21b;熱水儲存器第二輸入端21C;熱水儲存器第二輸出端21d;熱水儲 存器第三輸入端21e;熱水儲存器第三輸出端21f;第七電磁閥22;第八電磁閥
23;第三換熱器24;第三換熱器第一輸入端24a;第三換熱器第一輸出端24b; 第三換熱器第二輸入端24c;第三換熱器第二輸出端24d;第二水泵25;第一手 閥26;第二手閥27;第三水泵28;第九電磁閥29;第四換熱器30;第四換熱 器第一輸入端30a;第四換熱器第一輸出端30b;第四換熱器第二輸入端30c;
第四換熱器第二輸出端30d;第五換熱器31;第五換熱器第一輸入端31a;第五 換熱器第一輸出端31b;第五換熱器第二輸入端31C;第五換熱器第二輸出端31d;
第六換熱器32;第六換熱器第一輸入端32a;第六換熱器第一輸出端32b;第六
換熱器第二輸入端32c;第六換熱器第二輸出端32d;輔助電加熱器33;第七換
熱器34;第七換熱器第一輸入端34a;第七換熱器第一輸出端34b;第七換熱器
第二輸入端34C;第七換熱器第二輸出端34d;第三手閥35;第四手閥36;第五
手閥37;第六手閥38;第八換熱器39;第八換熱器第一輸入端39a;第八換熱 器第一輸出端39b;第八換熱器第二輸入端39c;第八換熱器第二輸出端39d; 第十電磁閥40;第十一電磁閥41。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
,本發(fā)明基于太陽能/空氣源 的戶式熱能源綜合系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)回路、生活熱水回路、太陽能利用回路、
飲用水回路、供冷熱水回路五大部分。具體的連接方式為壓縮機(jī)l的輸出端分
兩路, 一路接第六換熱器第一輸入端32a,另一路通過第一電磁閥2與第六換熱 器第一輸出端32b合并后又分成兩路, 一路接第五換熱器第一輸入端31a,另一 路通過第二電磁閥3與第五換熱器蘿一輸出端31b合并后又再分成兩路, 一路接 第四換熱器第一輸入端30a,另一路通過第三電磁閥4與第四換熱器第一輸出端 30b合并后接四通閥第一輸入端5a,四通閥第一輸出端5b接第一換熱器第一輸 入端6a,同時四通閥第一輸出端5b也通過第四電磁閥7接第一換熱器第一輸出 端6b,第一換熱器第一輸出端6b通過第一單向閥8接儲液器10的輸入端,同 時第一換熱器第一輸出端6b也通過第一單向閥8、第二單向閥9接第二換熱器 輸入端15a,儲液器10的輸出端通過過濾器11接電子膨脹閥12的輸入端,電 子膨脹閥12輸出端通過第四單向閥14接第二換熱器輸入端15a,同時電子膨脹 閥12輸出端還通過第三單向閥13接第一換熱器第一輸出端6b,第二換熱器輸 出端15b接四通閥第二輸入端5c,四通閥第二輸出端5d接氣液分離器16的輸 入端,而氣液分離器16的輸出端接壓縮機(jī)1的輸入端;熱水儲存器的第一輸出 端21b接第三水泵28的入口,第三水泵28的出口分成兩路,分別接第四換熱器 第二輸入端30c和第九電磁閥29的輸入端,第四換熱器第二輸出端30d和第九 電磁閥29的輸出端合并后接第五換熱器的第二輸入端31c,第五換熱器的第二 輸出端31d接熱水儲存器的第一輸入端21a,第一手閥26接熱水儲存器第二輸 入端21c,第二手閥27接熱水儲存器的第二輸出端21d;太陽能集熱器17的出
口分成兩路分別接第七電磁閥22和第八電磁閥23,其中第八電磁閥23接第三 換熱器的第二輸入端24c,第三換熱器的第二輸出端24d通過第五電磁閥19接 第一水泵18的輸入端,第七電磁閥22接熱水儲存器的第三輸入端21e,熱水儲 存器的第三輸出端21f通過第六電磁閥20接第一水泵18的輸入端,第一水泵18 的輸出端接太陽能集熱器17的輸入端;第三手閥35接第七換熱器的第一輸入端 34a,第七換熱器的第一輸出端34b接第六換熱器的第二輸入端32c,第六換熱 器的第二輸出端32d接輔助電加熱器33的輸入端,輔助電加熱器33的輸出端分 兩路, 一路接第五手閥37,另外一路接第七換熱器的第二輸入端34c,第七換熱 器的第二輸出端34d分成兩路, 一路接第四手閥36,另外一路接第八換熱器的 第一輸入端39a,第八換熱器的第一輸出端39b接第六手閥38;冷熱水回水進(jìn)入 系統(tǒng)后分成兩路, 一路接第八換熱器的第二輸入端39c,另外一路通過第十電磁 閥40與第八換熱器的第二輸出端39d合并后接第一換熱器的第二輸入端6c,第 一換熱器的第二輸出端6d接第二水泵25的輸入端,第二水泵25的輸出端分成 兩路, 一路接第三換熱器第一輸入端24a,另外一路通過第十一電磁閥41與第 三換熱器第一輸出端24b合并后接冷熱水出水。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)夏季制冷運(yùn)行,當(dāng)飲用水回路、 生活熱水回路不工作時,第一電磁閥2打開、第二電磁閥3打開、第三電磁閥4 打開、第四電磁閥7關(guān)閉。制冷劑循環(huán)回路中制冷劑被壓縮機(jī)1吸入壓縮后排出, 分別經(jīng)過第一電磁閥2、第二電磁閥3、第三電磁閥4、四通閥5后在第二換熱 器15中冷凝成液體,然后依次經(jīng)過第二單向閥9、儲液器IO、過濾器ll、電子 膨脹閥12、第三單向閥13進(jìn)入第一換熱器6,制冷劑在其中蒸發(fā)吸收熱量,制 取冷水,然后再次通過四通閥5,進(jìn)入氣液分離器16后被壓縮機(jī)1吸入、壓縮 從而再次排出。當(dāng)飲用水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程的區(qū)別是第一 電磁閥2由打開變成關(guān)閉,制冷劑從壓縮機(jī)l排出后,不經(jīng)過第一電磁閥2,而 是進(jìn)入第六換熱器32與水進(jìn)行換熱,制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與飲用水回 路不工作時一樣。當(dāng)生活熱水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程的區(qū)別是 第二電磁閥3由打開變成關(guān)閉,制冷劑不經(jīng)過第二電磁閥3,而是進(jìn)入第五換熱 器31,制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與生活熱水回路不工作時一樣。生活熱水 回路中,當(dāng)熱水儲存器21中熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路將不工作, 第三水泵28不運(yùn)行。當(dāng)未達(dá)到設(shè)定溫度時,熱水儲存器21中熱水被第三水泵
28吸入加壓后,通過第九電磁閥29進(jìn)入第五換熱器31,與制冷劑進(jìn)行換熱,熱 水溫度升高后返回?zé)崴畠Υ嫫?1,這樣循環(huán)運(yùn)行,熱水儲存器21中的熱水溫度 將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路停止運(yùn)行,當(dāng)因使用生活熱水, 熱水儲存器21中溫度下降到某一設(shè)定值時,生活熱水回路再次運(yùn)行。太陽能利 用回路中,當(dāng)太陽充足,而熱水儲存器21中熱水溫度低于設(shè)定溫度值時,太陽 能利用回路工作,回路中熱水從熱水儲存器21中經(jīng)過第六電磁閥20 (此時第五 電磁閥19關(guān)閉)被第一水泵18吸入加壓后進(jìn)入太陽能集熱器17,熱水在其中 被加熱升溫,熱水從太陽能集熱器17出來后經(jīng)過第七電磁閥22 (此時第八電磁 閥23關(guān)閉)回到熱水儲存器21。當(dāng)沒有太陽時,太陽能利用回路不工作,第一 水泵18不工作、第五電磁閥19、第六電磁閥20、第八電磁閥23全部關(guān)閉,第 七電磁閥22打開。供冷熱水回路中,冷凍水從冷熱水回水端口進(jìn)入機(jī)組后,當(dāng) 飲用水回路中使用低溫飲用水時,第十電磁閥40關(guān)閉,冷凍水回水經(jīng)過第八換 熱器39換熱后,進(jìn)入第一換熱器6。當(dāng)飲用水回路中不使用低溫飲用水時,第 十電磁閥40打開,冷凍水直接經(jīng)過第十電磁閥40進(jìn)入第一換熱器6。冷凍水在 第一換熱器6中與制冷劑換熱降溫后被第二水泵25吸入加壓后經(jīng)過第十一電磁 閥41 (此時第H^—電磁閥41打開)從冷熱水出水口流出系統(tǒng)。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)冬季制熱運(yùn)行,當(dāng)飲用水回路、 生活熱水回路不工作時,第一電磁閥2打開、第二電磁閥3打開、第三電磁閥4 打開、第四電磁閥7關(guān)閉。制冷劑循環(huán)回路中制冷劑被壓縮機(jī)1吸入壓縮后排出, 分別經(jīng)過第一電磁閥2、第二電磁閥3、第三電磁閥4、四通閥5后進(jìn)入第一換 熱器6,制冷劑在其中放出熱量冷凝,制取熱水,然后依次經(jīng)過第一單向閥8、 儲液器IO、過濾器ll、電子膨脹閥12、第四單向閥14進(jìn)入第二換熱器15,制 冷劑在其中蒸發(fā)吸收熱量,然后再次通過四通閥5,進(jìn)入氣液分離器16后被壓 縮機(jī)1吸入、壓縮再次循環(huán)。當(dāng)飲用水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作過程 的區(qū)別是第一電磁閥2由打開變成關(guān)閉,制冷劑從壓縮機(jī)1排出后,不經(jīng)過第一 電磁閥2,而是進(jìn)入第六換熱器32與水進(jìn)行換熱,制冷劑循環(huán)回路其余工作過 程與飲用水回路不工作時一樣。當(dāng)生活熱水回路工作時,制冷劑循環(huán)回路中工作 過程的區(qū)別是第二電磁閥3由打開變成關(guān)閉,制冷劑不經(jīng)過第二電磁閥3,而是 進(jìn)入第五換熱器31,制冷劑循環(huán)回路其余工作過程與生活熱水回路不工作時一 樣。生活熱水回路中,當(dāng)熱水儲存器21中熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路將不工作,第三水泵28不運(yùn)行。當(dāng)熱水溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時,熱水儲存 器21中熱水被第三水泵28吸入加壓后,通過第九電磁閥29進(jìn)入第五換熱器31 , 與制冷劑進(jìn)行換熱,熱水溫度升高后返回?zé)崴畠Υ嫫?1,這樣循環(huán)運(yùn)行,熱水 儲存器中的熱水溫度將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路停止運(yùn)行, 當(dāng)因使用生活熱水,熱水儲存器21中溫度下降到某一設(shè)定值時,生活熱水回路 再次運(yùn)行。太陽能利用回路中,當(dāng)太陽充足,而熱水儲存器中生活熱水溫度低于 設(shè)定溫度值時,太陽能利用回路工作,回路中熱水從熱水儲存器21中經(jīng)過第六 電磁閥20 (此時第五電磁閥19關(guān)閉)被第一水泵18吸入加壓后進(jìn)入太陽能集 熱器17,熱水在其中被加熱升溫,熱水從太陽能集熱器21出來后經(jīng)過第七電磁 閥22 (此時第八電磁閥23關(guān)閉)回到熱水儲存器21。當(dāng)熱水儲存器21中熱水 溫度高于設(shè)定溫度時,太陽能集熱器17將為家庭采暖提供熱水,減輕熱泵系統(tǒng) 的運(yùn)行負(fù)荷,此時太陽能利用回路中,第六電磁閥20、第七電磁閥22關(guān)閉,第 五電磁閥19、第八電磁閥23打開,熱水從第一水泵18出來后進(jìn)入太陽能集熱 器17加熱,從太陽能集熱器17出來后經(jīng)過第八電磁閥23,進(jìn)入第三換熱器24, 與供暖系統(tǒng)中的熱水進(jìn)行換熱,將熱量傳給供暖用熱水,從第三換熱器24出來 后經(jīng)過第五電磁閥19,被第一水泵18吸入加壓后繼續(xù)循環(huán),從而實(shí)現(xiàn)家庭采暖 的太陽能利用。當(dāng)沒有太陽時,太陽能利用回路不工作,第一水泵18不工作、 第五電磁閥19、第六電磁閥20、第八電磁閥23全部關(guān)閉,第七電磁閥22打開。 供冷熱水回路中,熱水從冷熱水回水端口進(jìn)入系統(tǒng)后,因?yàn)槎撅嬘盟芈分胁?使用低溫飲用水,第十電磁閥40—直打開,熱水直接經(jīng)過第十電磁閥40進(jìn)入第 一換熱器6。熱水在第一換熱器6中與制冷劑換熱升溫后被第二水泵25吸入加 壓,當(dāng)采取太陽能為家庭采暖時,第十一電磁閥41關(guān)閉,熱水進(jìn)入第三換熱器 24,與太陽能利用回路中熱水進(jìn)行換熱,然后從冷熱水出水端流出系統(tǒng),當(dāng)沒有 太陽時,熱水將經(jīng)過第十一電磁閥41從冷熱水出水口直接流出系統(tǒng)。
當(dāng)家庭在春秋季節(jié)不需要制冷也不需要制熱時,而此時家庭仍然有生活熱 水和飲用水需求,基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)此時運(yùn)行,當(dāng)飲用 水回路不工作時,制冷劑循環(huán)回路中第一電磁閥2打開、第二電磁閥3關(guān)閉、第 三電磁閥4關(guān)閉、第四電磁閥7打開。制冷劑在被壓縮機(jī)1吸入壓縮排出經(jīng)過第 一電磁閥2后,進(jìn)入第五換熱器31,制冷劑在其中放出熱量,從第五換熱器31 出來后進(jìn)入第四換熱器30,制冷劑在其中進(jìn)一步放出熱量,冷凝成液體,然后 通過四通閥5、第四電磁閥7、再依次經(jīng)過第一單向閥8、儲液器10、過濾器11、 電子膨脹閥12、第四單向閥14后進(jìn)入第二換熱器15,制冷劑在其中蒸發(fā)吸收熱 量,然后再次通過四通閥5,進(jìn)入氣液分離器16后被壓縮機(jī)1吸入再次循環(huán)。 生活熱水回路中,當(dāng)熱水儲存器21中熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路 將不工作,第三水泵28不運(yùn)行。當(dāng)熱水溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時,熱水儲存器21 中熱水被第三水泵28吸入加壓后,進(jìn)入第四換熱器30 (此時第九電磁閥29關(guān) 閉),與制冷劑進(jìn)行換熱,出來后再次進(jìn)入第五換熱器31,與制冷劑進(jìn)一步換熱, 熱水溫度升高后返回?zé)崴畠Υ嫫?1,這樣循環(huán)運(yùn)行,熱水儲存器21中的熱水溫 度將不斷提高,當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時,生活熱水回路停止運(yùn)行,當(dāng)因使用生活熱水, 熱水儲存器中溫度下降到某一設(shè)定值時,生活熱水回路再次運(yùn)行。太陽能利用回 路中,當(dāng)太陽充足,而熱水儲存器中生活熱水溫度低于設(shè)定溫度值時,太陽能利 用回路工作,回路中熱水從熱水儲存器21中經(jīng)過第六電磁閥20 (此時第五電磁 閥19關(guān)閉)被第一水泵18吸入加壓后進(jìn)入太陽能集熱器17,熱水在其中被加 熱升溫,熱水從太陽能集熱器21出來后經(jīng)過第七電磁閥22(此時第八電磁閥23 關(guān)閉)回到熱水儲存器21。當(dāng)沒有太陽時,太陽能利用回路不工作,第一水泵 18不工作、第五電磁閥19、第六電磁閥20、第八電磁閥23全部關(guān)閉,第七電 磁閥22打開。供冷熱水回路中,因此時家庭不需要供冷和供暖,供冷熱水回路 將不工作,第二水泵25停止運(yùn)行。
基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)一年四季年運(yùn)行時,系統(tǒng)都能夠 提供多種不同溫度的飲用水,分別為高溫飲用水(開水,95 100°C)、常溫飲用 水(溫水,相當(dāng)于自來水溫度)和低溫飲用水(冰水,10 15'C),飲用水回路 中,當(dāng)使用高溫飲用水時,自來水經(jīng)過第三手閥35,進(jìn)入第七換熱器34(此時 換熱器是否起作用要看換熱器另一側(cè)是否有水流過),經(jīng)過第七換熱器34后進(jìn)入 第六換熱器32,水在其中與制冷劑進(jìn)入換熱,水吸收熱量溫度升高,水從第六 換熱器32出來后進(jìn)入輔助電加熱器33,水被加熱至接近100'C,從輔助電加熱 器33出來后,因使用高溫飲用水,第五手閥37打開,水經(jīng)過第五手閥37流出。 當(dāng)使用常溫飲用水時從輔助電加熱器33出來的熱水將進(jìn)入第七換熱器34,熱水 在第七換熱器34中與另一側(cè)的自來水進(jìn)行換熱,熱水溫度降低,接近常溫,然 后通過第四手閥36流出;當(dāng)使用低溫飲用水時從第七換熱器34出來的常溫水將 進(jìn)入第八換熱器39,常溫水在其中與供冷系統(tǒng)中的冷凍水進(jìn)行換熱,變成低溫 飲用水,從第六手閥38中流出。其中系統(tǒng)提供低溫水的功能只能在夏季實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其特征是該系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)回路、生活熱水回路、太陽能利用回路、飲用水回路、供冷熱水回路制冷劑循環(huán)回路中壓縮機(jī)(1)的輸出端分兩路,一路接第六換熱器第一輸入端(32a),另一路通過第一電磁閥(2)與第六換熱器第一輸出端(32b)合并后又分成兩路,該兩路中的一路接第五換熱器第一輸入端(31a),另一路通過第二電磁閥(3)與第五換熱器第一輸出端(31b)合并后又再分成兩路,該兩路中的一路接第四換熱器第一輸入端(30a),另一路通過第三電磁閥(4)與第四換熱器第一輸出端(30b)合并后接四通閥第一輸入端(5a),四通閥第一輸出端(5b)接第一換熱器第一輸入端(6a),同時四通閥第一輸出端(5b)也通過第四電磁閥(7)接第一換熱器第一輸出端(6b),第一換熱器第一輸出端(6b)通過第一單向閥(8)接儲液器(10)的輸入端,同時第一換熱器第一輸出端(6b)也通過第一單向閥(8)、第二單向閥(9)接第二換熱器輸入端(15a),儲液器(10)的輸出端通過過濾器(11)接電子膨脹閥(12)的輸入端,電子膨脹閥(12)輸出端通過第四單向閥(14)接第二換熱器輸入端(15a),同時電子膨脹閥(12)的輸出端還通過第三單向閥(13)接第一換熱器第一輸出端(6b),第二換熱器輸出端(15b)接四通閥第二輸入端(5c),四通閥第二輸出端(5d)接氣液分離器(16)的輸入端,而氣液分離器(16)的輸出端接壓縮機(jī)(1)的輸入端;生活熱水回路中熱水儲存器的第一輸出端(21b)接第三水泵(28)的入口,第三水泵(28)的出口分成兩路,分別接第四換熱器第二輸入端(30c)和第九電磁閥(29)的輸入端,第四換熱器第二輸出端(30d)和第九電磁閥(29)的輸出端合并后接第五換熱器的第二輸入端(31c),第五換熱器的第二輸出端(31d)接熱水儲存器的第一輸入端(21a),第一手閥(26)接熱水儲存器第二輸入端(21c),第二手閥(27)接熱水儲存器的第二輸出端(21d);太陽能利用回路中,太陽能集熱器(17)的出口分成兩路分別接第七電磁閥(22)和第八電磁閥(23),其中第八電磁閥(23)接第三換熱器的第二輸入端(24c),第三換熱器的第二輸出端(24d)通過第五電磁閥(19)接第一水泵(18)的輸入端,第七電磁閥(22)接熱水儲存器的第三輸入端(21e),熱水儲存器的第三輸出端(21f)通過第六電磁閥(20)接第一水泵(18)的輸入端,第一水泵(18)的輸出端接太陽能集熱器(17)的輸入端;飲用水回路中,第三手閥(35)接第七換熱器的第一輸入端(34a),第七換熱器的第一輸出端(34b)接第六換熱器的第二輸入端(32c),第六換熱器的第二輸出端(32d)接輔助電加熱器(33)的輸入端,輔助電加熱器(33)的輸出端分兩路,一路接第五手閥(37),另外一路接第七換熱器的第二輸入端(34c),第七換熱器的第二輸出端(34d)分成兩路,一路接第四手閥(36),另外一路接第八換熱器的第一輸入端(39a),第八換熱器的第一輸出端(39b)接第六手閥(38);供冷熱水回路中,冷熱水回水進(jìn)入系統(tǒng)后分成兩路,一路接第八換熱器的第二輸入端(39c),另外一路通過第十電磁閥(40)與第八換熱器的第二輸出端(39d)合并后接第一換熱器的第二輸入端(6c),第一換熱器的第二輸出端(6d)接第二水泵(25)的輸入端,第二水泵(25)的輸出端分成兩路,一路接第三換熱器第一輸入端(24a),另外一路通過第十一電磁閥(41)與第三換熱器第一輸出端(24b)合并后接冷熱水出水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于在壓縮機(jī)的輸出端與四通閥第一輸入端之間串聯(lián)三個電磁閥,第一電磁 閥、第二電磁閥、第三電磁閥;同時每個電磁閥并聯(lián)一個換熱器第一電磁閥與 第六換熱器并聯(lián),第二電磁閥與第五換熱器并聯(lián)、第三電磁閥與第四換熱器并聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于在四通閥第一輸入端(5a)與第二換熱器輸入端(15a)之間接有除霜 電動控制閥(4),通過該閥控制使裝置在冬季運(yùn)行時可實(shí)現(xiàn)除霜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于飲用水回路中在自來水進(jìn)水與常溫飲用水出水之間設(shè)有熱回收換熱器 一第七換熱器,實(shí)現(xiàn)高溫水的冷卻同時加熱進(jìn)入第六換熱器的自來水,實(shí)現(xiàn)熱量 回收同時冷卻高溫水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于太陽能/空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其特 征在于飲用水回路中第六換熱器的第二輸出端接有輔助電加熱器,實(shí)現(xiàn)通過輔助 電加熱器將自來水加熱至100'C,從而成為飲用水。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于飲用水回路中設(shè)有第八換熱器,夏天工作時通過將常溫飲用水與冷凍水 進(jìn)行換熱,將飲用水冷卻為低溫飲用水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于太陽能利用回路中設(shè)有第五電磁闊、第六電磁閥、第七電磁閥、第八電 磁閥和第三換熱器,通過電磁閥的開閉切換,實(shí)現(xiàn)將太陽能即可作為生活熱水熱 源同時還作為熱源向家庭供暖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng),其 特征在于壓縮機(jī)為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
全文摘要
基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)涉及一種利用太陽能和空氣作為熱源,實(shí)現(xiàn)為家庭供冷、供暖,常年提供生活熱水以及各種溫度飲用水的家庭熱能源的綜合供應(yīng)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)回路、生活熱水回路、太陽能利用回路、飲用水回路、供冷熱水回路滿足家庭夏季供冷、冬季供暖、常年生活熱水,同時隨時能夠提供各種溫度的飲用水的需求下,解決家庭能源利用的不合理,提高家庭能源的整體利用效率,同時實(shí)現(xiàn)太陽能作為家庭能源的高效利用等問題,設(shè)計(jì)出基于太陽能、空氣源的戶式熱能源綜合系統(tǒng)。
文檔編號F25B13/00GK101344337SQ200810021979
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者張小松, 梁彩華 申請人:東南大學(xué)