一種新型太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組，屬于暖通供熱【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括太陽(yáng)能空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)、太陽(yáng)能集熱蓄熱裝置、室內(nèi)末端、及相應(yīng)的連接管道；所述室內(nèi)末端包括風(fēng)機(jī)盤管、地暖盤管、毛細(xì)管網(wǎng)中的一種或兩種組合形成；所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)包括三通換向閥、第一循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)、四通換向閥、壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、第二循環(huán)泵、風(fēng)側(cè)換熱器、膨脹閥、第三循環(huán)泵、及相應(yīng)的連接管道，且都設(shè)置在復(fù)合熱泵主機(jī)內(nèi)部；所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)的進(jìn)出口設(shè)置有六個(gè)，分別通過管道連接太陽(yáng)能集熱器、蓄熱水箱以及室內(nèi)末端進(jìn)出口。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、低溫制熱效率高、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，能夠擴(kuò)大空氣源熱泵的使用范圍，有著較高的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利說明】一種新型太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組，屬于暖通供熱【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣能熱泵技術(shù)以其節(jié)能降耗及環(huán)保方面的良好表現(xiàn)普遍受到人們的關(guān)注，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，運(yùn)行費(fèi)用為電采暖的1/4、天然氣采暖的1/3。但是空氣能熱泵的使用受到環(huán)境溫度的限制，其供熱能力和供熱性能系數(shù)會(huì)隨著室外氣溫的降低而降低，制冷量和制熱量很難與建筑冷熱負(fù)荷相適應(yīng)。冬季還有室外結(jié)霜問題，常規(guī)空氣能熱泵并不適用于我國(guó)東北、西北、華北等寒冷地區(qū)。
[0003]太陽(yáng)能和空氣能都屬于可再生能源。如果將太陽(yáng)能和空氣能兩種低品位能源作為熱源，進(jìn)行有機(jī)結(jié)合利用，不僅可以很好地解決空氣能熱泵低溫下的性能下降問題，提高空氣源熱泵的可靠性和適用性，而且，還可以解決太陽(yáng)能的間歇性，避免陰雨天氣無(wú)太陽(yáng)能熱可利用的問題。太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了這兩種熱源的復(fù)合利用，它可以滿足冬季供熱、夏季制冷的需求，設(shè)備利用率高。
[0004]清華大學(xué)、中科院廣州能源所、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、南京理工大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)都對(duì)太陽(yáng)能與空氣能相結(jié)合的熱泵綜合利用技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研宄。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研宄機(jī)構(gòu)主要側(cè)重于以下兩個(gè)方面:1、間接式太陽(yáng)能與空氣能組合型熱泵技術(shù)，采用太陽(yáng)能與空氣能交替運(yùn)行模式；2、直膨式太陽(yáng)能熱泵技術(shù)，將太陽(yáng)能集熱器作為空氣能熱泵的蒸發(fā)器，形成整體化結(jié)構(gòu)形式，采用聯(lián)合太陽(yáng)能與空氣能同步運(yùn)行模式。
[0005]間接式太陽(yáng)能與空氣能組合型熱泵設(shè)置有兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的蒸發(fā)器(換熱器)，系統(tǒng)根據(jù)制冷制熱不同工況，采用兩臺(tái)蒸發(fā)器(換熱器)交替運(yùn)行方式。但是，間接式組合型熱泵不僅增加了機(jī)組占用空間和投資成本，而且機(jī)組的運(yùn)行依賴太陽(yáng)能輻射狀況和室外空氣環(huán)境，不能夠充分利用太陽(yáng)能和空氣能的綜合優(yōu)勢(shì)。直膨式太陽(yáng)能熱泵采用太陽(yáng)能集熱器/熱泵蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與空氣能同步聯(lián)合利用。直膨式太陽(yáng)能熱泵結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)容易受周圍空氣、太陽(yáng)輻射以及蒸發(fā)溫度與環(huán)境溫度關(guān)系的影響，控制能力差，不能夠有效穩(wěn)定的運(yùn)行，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模市場(chǎng)推廣。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有的間接式和直膨式太陽(yáng)能-空氣能熱泵系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜、成本高、運(yùn)行不穩(wěn)定的不足，提出并公開一種新型的太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種新型的太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組包括太陽(yáng)能空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)、太陽(yáng)能集熱蓄熱裝置、室內(nèi)末端、及相應(yīng)的連接管道；
[0009]所述太陽(yáng)能集熱蓄熱裝置包括太陽(yáng)能集熱器、蓄熱水箱、蛇形管式換熱器、及連接各部件的管道；所述蛇形管式換熱器設(shè)置在蓄熱水箱內(nèi)部，且位于蓄熱水箱中下部；所述太陽(yáng)能集熱器為平板型集熱器或者真空管式集熱器。
[0010]所述室內(nèi)末端包括風(fēng)機(jī)盤管、地暖盤管、毛細(xì)管網(wǎng)中的一種或兩種組合形成，也包括適用于中低溫冷熱水(5°c?60°C )的室內(nèi)散熱器；
[0011]所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)包括三通換向閥、第一循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)、四通換向閥、壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、第二循環(huán)泵、風(fēng)側(cè)換熱器、膨脹閥、第三循環(huán)泵、及相應(yīng)的連接管道;
[0012]所述三通換向閥、第一循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)、四通換向閥、壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、第二循環(huán)泵、風(fēng)側(cè)換熱器、膨脹閥、第三循環(huán)泵全部設(shè)置在復(fù)合熱泵主機(jī)內(nèi)部；
[0013]所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)的進(jìn)出口設(shè)置有六個(gè)，分別通過管道連接太陽(yáng)能集熱器、蓄熱水箱以及室內(nèi)末端進(jìn)出口 ；
[0014]所述第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵的工作介質(zhì)是水、導(dǎo)熱油或乙二醇水溶液中的一種；
[0015]所述三通換向閥進(jìn)出口分別連接第一循環(huán)泵、太陽(yáng)能集熱器和蛇形管式換熱器；
[0016]所述水側(cè)換熱器為板式換熱器或管式換熱器；所述管式換熱器為水-水或水-蒸汽管式換熱器，也可以是雙套管式換熱器；
[0017]所述風(fēng)側(cè)換熱器為同軸套管翅片式換熱器；所述同軸套管翅片式換熱器由兩同軸內(nèi)外套管組成，外管壁連接有風(fēng)冷用翅片；所述同軸內(nèi)外套管，其內(nèi)管管腔為太陽(yáng)能工質(zhì)循環(huán)流道，內(nèi)外管包圍形成的管腔為制冷劑蒸汽壓縮循環(huán)流道；
[0018]所述三通換向閥帶有三種狀態(tài)的導(dǎo)通功能，其閥芯可根據(jù)控制要求處于三種不同的位置，且分別處于三種不同的導(dǎo)通狀態(tài)(a-b、a-c、b-c)。
[0019]進(jìn)一步，
[0020]所述三通換向閥與第一、第二循環(huán)泵，根據(jù)控制信號(hào)可形成三種不同的換熱循環(huán)。當(dāng)三通換向閥端口 a-b導(dǎo)通，第一循環(huán)泵開啟，第二循環(huán)泵關(guān)閉，則形成水箱蓄熱-蒸發(fā)器間接換熱循環(huán)。當(dāng)三通換向閥端口 a-c導(dǎo)通，第一循環(huán)泵開啟，第二循環(huán)泵關(guān)閉，則形成太陽(yáng)能集熱-蒸發(fā)器直接換熱循環(huán)。當(dāng)三通換向閥端口 b-c導(dǎo)通，第一循環(huán)泵關(guān)閉，第二循環(huán)泵開啟，則形成太陽(yáng)能集熱-水箱蓄熱循環(huán)。
[0021]本實(shí)用新型不同氣象條件、不同室外環(huán)境溫度的各種工況下，能夠滿足用戶夏季制冷、冬季供熱要求。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)以下四種工作模式:
[0022]1、單獨(dú)制冷:直接采用風(fēng)冷冷水機(jī)制冷工作模式。
[0023]2、制冷+生活熱水:當(dāng)太陽(yáng)輻射充足時(shí)，風(fēng)冷冷水機(jī)提供制冷功能，太陽(yáng)能集熱供應(yīng)生活熱水。當(dāng)無(wú)太陽(yáng)輻射時(shí)，風(fēng)冷冷水機(jī)提供制冷功能，冷凝熱回收供應(yīng)生活熱水。當(dāng)氣象條件處于有無(wú)太陽(yáng)輻射之間時(shí)，風(fēng)冷冷水機(jī)提供制冷功能，太陽(yáng)能集熱和冷凝熱回收聯(lián)合供應(yīng)生活熱水。
[0024]3、單獨(dú)制熱:當(dāng)室外環(huán)境溫度>5°C時(shí)，以空氣能熱泵為供熱提供主要熱源，輔助以太陽(yáng)能熱補(bǔ)充供熱熱源。當(dāng)室外環(huán)境溫度<5°C時(shí)，以太陽(yáng)能和空氣能復(fù)合熱泵同步提供供熱熱源。
[0025]4、生活熱水:太陽(yáng)能集熱提供生活熱水。
[0026]本實(shí)用新型取得的有益效果是:采用集成式復(fù)合熱泵主機(jī)型式，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，成本低，便于安裝維護(hù)的特點(diǎn)。此實(shí)用新型可以滿足不同工況下的制冷、供熱要求，太陽(yáng)能熱能提高熱泵在冬季的工作效率，避免或減少除霜過程，降低能耗，擴(kuò)大空氣源熱泵的使用范圍，有著較高的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖中:太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱主機(jī)1、三通換向閥2、第一循環(huán)泵3、風(fēng)機(jī)4、四通換向閥5、壓縮機(jī)6、水側(cè)換熱器7、太陽(yáng)能集熱器8、蓄熱水箱9、蛇形管式換熱器10、第二循環(huán)泵11、風(fēng)側(cè)換熱器12、膨脹閥13、第三循環(huán)泵14、第一室內(nèi)機(jī)末端15、第N室內(nèi)機(jī)末端16。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合圖1詳細(xì)闡述具體實(shí)施方法:
[0030]壓縮機(jī)6、水側(cè)換熱器7、膨脹閥13、四通換向閥5、風(fēng)側(cè)換熱器12通過制冷劑管道連接，組成蒸汽壓縮制冷與制熱循環(huán)。四通換向閥5四個(gè)端口中的兩端口連接壓縮機(jī)進(jìn)出氣口，另兩端口連接水側(cè)換熱器和風(fēng)側(cè)換熱器的制冷劑通道。膨脹閥13通過管道連接在風(fēng)側(cè)換熱器12與水側(cè)換熱器7之間，壓縮機(jī)與四通換向閥通過管道連接在風(fēng)側(cè)換熱器12與水側(cè)換熱器7之間的另一側(cè)。
[0031]四通換向閥5切換到制冷循環(huán)時(shí)，風(fēng)側(cè)換熱器12為冷凝器，水側(cè)換熱器7為蒸發(fā)器；四通換向閥5切換到制熱循環(huán)時(shí)，水側(cè)換熱器7為冷凝器，風(fēng)側(cè)換熱器12為蒸發(fā)器。
[0032]第一室內(nèi)末端15與第N室內(nèi)末端16進(jìn)出口通過管道并聯(lián)，第三循環(huán)泵14通過管道連接在水側(cè)換熱器7和室內(nèi)末端之間，組成室內(nèi)機(jī)冷熱水換熱循環(huán)。
[0033]三通換向閥2的三個(gè)端口(圖1所示a、b、c)分別通過管道連接到第一循環(huán)泵3的出口、蛇形管式換熱器10和太陽(yáng)能集熱器8端口。第一循環(huán)泵3通過管道連接在風(fēng)側(cè)換熱器12和三通換向閥2之間。第二循環(huán)泵11進(jìn)口通過管道連接到風(fēng)側(cè)換熱器12的太陽(yáng)能能工質(zhì)流道口，出口與蛇形管式換熱器10通過管道連接。太陽(yáng)能集熱器8的出口端連接到第二循環(huán)泵11的進(jìn)口端。
[0034]風(fēng)機(jī)4固定于太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱主機(jī)I的頂部位置，出風(fēng)方向?yàn)樨Q直向上，風(fēng)側(cè)換熱器12的環(huán)境側(cè)允許空氣流能自由流動(dòng)。三通換向閥2、第一循環(huán)泵3、風(fēng)機(jī)4、四通換向閥5、壓縮機(jī)6、水側(cè)換熱器7、第二循環(huán)泵11、風(fēng)側(cè)換熱器12、膨脹閥13、第三循環(huán)泵14全部設(shè)置在太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱主機(jī)I的內(nèi)部。太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)I的進(jìn)出口設(shè)置有六個(gè)，分別通過管道連接太陽(yáng)能集熱器8、蓄熱水箱9以及室內(nèi)末端15,16進(jìn)出口。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組包括太陽(yáng)能空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)(I)、太陽(yáng)能集熱蓄熱裝置、室內(nèi)末端(15、16)、及相應(yīng)的連接管道； 所述太陽(yáng)能集熱蓄熱裝置包括太陽(yáng)能集熱器(8)、蓄熱水箱(9)、蛇形管式換熱器(10)、及連接各部件的管道；所述蛇形管式換熱器(10)設(shè)置在蓄熱水箱(9)內(nèi)部，且位于蓄熱水箱(9)中下部；所述太陽(yáng)能集熱器(8)為平板型集熱器或者真空管式集熱器； 所述室內(nèi)末端(15、16)包括風(fēng)機(jī)盤管、地暖盤管、毛細(xì)管網(wǎng)中的一種或兩種組合形成，也包括適用于中低溫冷熱水(5°C?60°C )的室內(nèi)散熱器； 所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)(I)包括三通換向閥(2)、第一循環(huán)泵(3)、風(fēng)機(jī)(4)、四通換向閥(5)、壓縮機(jī)(6)、水側(cè)換熱器(7)、第二循環(huán)泵(11)、風(fēng)側(cè)換熱器(12)、膨脹閥(13)、第三循環(huán)泵(14)、及相應(yīng)的連接管道； 所述三通換向閥(2)、第一循環(huán)泵(3)、風(fēng)機(jī)(4)、四通換向閥(5)、壓縮機(jī)(6)、水側(cè)換熱器(7)、第二循環(huán)泵(11)、風(fēng)側(cè)換熱器(12)、膨脹閥(13)、第三循環(huán)泵(14)全部設(shè)置在復(fù)合熱泵主機(jī)內(nèi)部； 所述太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵主機(jī)(I)的進(jìn)出口設(shè)置有六個(gè)，分別通過管道連接太陽(yáng)能集熱器(8)、蓄熱水箱(9)以及室內(nèi)末端(15、16)進(jìn)出口 ； 所述第一循環(huán)泵(3)、第二循環(huán)泵(11)的工作介質(zhì)是水、導(dǎo)熱油或乙二醇水溶液中的一種； 所述三通換向閥(8)進(jìn)出口分別連接第一循環(huán)泵(3)、太陽(yáng)能集熱器(9)和蛇形管式換熱器(10); 所述水側(cè)換熱器(7)為板式換熱器或管式換熱器；所述管式換熱器為水-水或水-蒸汽管式換熱器，也可以是雙套管式換熱器； 所述風(fēng)側(cè)換熱器(12)為同軸套管翅片式換熱器；所述同軸套管翅片式換熱器由兩同軸內(nèi)外套管組成，外管壁連接有風(fēng)冷用翅片；所述同軸內(nèi)外套管，其內(nèi)管管腔為太陽(yáng)能工質(zhì)循環(huán)流道，內(nèi)外管包圍形成的管腔為制冷劑蒸汽壓縮循環(huán)流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽(yáng)能-空氣能復(fù)合熱泵冷熱聯(lián)供機(jī)組，其特征是:所述三通換向閥(8)帶有三種狀態(tài)的導(dǎo)通功能，其閥芯可根據(jù)控制要求處于三種不同的位置，且分別處于三種不同的導(dǎo)通狀態(tài)(a-b、a-c、b-c);所述三通換向閥(8)與第一循環(huán)泵(3)、第二循環(huán)泵(11)，根據(jù)控制信號(hào)可形成三種不同的換熱循環(huán)；當(dāng)三通換向閥(8)端口(a-b)導(dǎo)通，第一循環(huán)泵(3)開啟，第二循環(huán)泵(11)關(guān)閉，則形成蓄熱水箱-蒸發(fā)器間接換熱循環(huán)；當(dāng)三通換向閥(8)端口(a-c)導(dǎo)通，第一循環(huán)泵(3)開啟，第二循環(huán)泵(11)關(guān)閉，則形成太陽(yáng)能集熱-蒸發(fā)器直接換熱循環(huán)；當(dāng)三通換向閥(8)端口(b-c)導(dǎo)通，第一循環(huán)泵(3)關(guān)閉，第二循環(huán)泵(11)開啟，則形成太陽(yáng)能集熱-蓄熱水箱循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F25B41/04GK204240636SQ201420634097
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】陳大東 申請(qǐng)人:上海華恩利熱能機(jī)器股份有限公司