本發(fā)明屬于能源利用技術領域，涉及到一種高效直膨式太陽能熱泵與水源熱泵耦合供熱系統(tǒng)。
背景技術：
污水、海水、地下水等冷熱源的利用，可以緩解目前能源緊張的形勢，有著良好的節(jié)能效果、環(huán)保效益與經(jīng)濟效益，將節(jié)約日益緊缺的淡水資源，為能源利用開辟新的領域，為綜合全面利用水資源提供一條新的思路。太陽能取之不盡，用之不竭，是清潔的可再生能源。我國幅員遼闊，太陽能資源非常豐富。太陽輻射具有分散性，集熱器是收集太陽能，并將之轉(zhuǎn)化為熱能的設備，集熱器的性能直接影響收集到的太陽能的質(zhì)量。同時，太陽輻射變化具有隨機性，在使用時需要與其他熱源結(jié)合，以保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定供能。熱泵系統(tǒng)是一種性能優(yōu)越的供冷供暖系統(tǒng)，與太陽能結(jié)合，二者互為補益，能夠進一步提高節(jié)能效果。直膨式太陽能熱泵將太陽集熱器和熱泵蒸發(fā)器合二為一，結(jié)合了太陽能熱利用技術和熱泵節(jié)能技術的優(yōu)點，能夠顯著提高系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度和cop值。因此，將高性能的集熱器與熱泵系統(tǒng)相結(jié)合組成的太陽能熱泵系統(tǒng)用于建筑空調(diào)領域，可以有效降低建筑能耗，調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)，已成為當今太陽能利用技術研究的一個熱點。
目前解決太陽能資源的間歇性與不穩(wěn)定性問題，如何研發(fā)高效率的太陽能集熱、蓄熱技術與水源熱泵進行耦合成為推廣應用的瓶頸。
技術實現(xiàn)要素：
在以往直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)中，蓄熱裝置的作用為儲存制冷劑在冷凝過程中放出的熱量，而本發(fā)明目的在于，利用全自動太陽跟蹤裝置，實時調(diào)整太陽能集熱器的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器，獲得最大太陽輻射能量，并在直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)中增加相變蓄熱裝置儲存制冷劑直接吸收的太陽輻射能量，由于相變溫度在一定范圍內(nèi)，制冷劑在流經(jīng)蓄熱裝置后溫度也能維持在相應的范圍內(nèi)，達到維持蒸發(fā)溫度的目的，從而保證太陽能熱泵的穩(wěn)定供能；同時直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)制取出來的熱水通過蓄熱水箱進行儲存，并對水源熱泵的中介水進行預熱，從而達到高效利用太陽能的目的。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，整個系統(tǒng)是由水泵(1)、自動除污裝置(2)、換熱器(3)、回水管(4)、中介水循環(huán)泵(5)、蓄熱水箱(6)、全自動太陽跟蹤裝置(7)、電子膨脹閥(8)、太陽能集熱器(9)、控制閥a(10)、控制閥b(11)、相變蓄熱裝置(12)、壓縮機(13)、水源熱泵機組(14)、用戶側(cè)循環(huán)泵(15)、熱用戶(16)等組成。整個系統(tǒng)主要分為三個循環(huán)系統(tǒng)：高效直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)、低位冷熱源水循環(huán)系統(tǒng)與中介水循環(huán)系統(tǒng)等。
高效直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)：利用全自動太陽跟蹤裝置(7)，實時調(diào)整太陽能集熱器(9)的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器(9)，獲得最大太陽輻射能量；制冷劑通過太陽能集熱器(9)吸收太陽能，依次進入相變蓄熱裝置(12)、壓縮機(13)、蓄熱水箱(6)、電子膨脹閥(8)，完成一個閉合回路，制冷劑在該回路中完成吸熱、換熱、被壓縮、放熱、節(jié)流的循環(huán)過程，最終蓄熱水箱中的水吸收制冷劑放出的熱量，并將熱量儲存起來。根據(jù)太陽輻射強度的大小，直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)運行模式共有三種模式：
供熱模式
當太陽能輻射強度適合時，控制閥a(10)打開，控制閥b(11)關閉，系統(tǒng)不需要開啟相變蓄熱裝置(12)，制冷劑由太陽能集熱器(9)直接進入壓縮機(13)被壓縮成高溫高壓的氣體后進人蓄熱水箱(6)冷凝放熱。
蓄熱模式
當太陽能輻射強度很高時，控制閥a(10)關閉，控制閥b(11)打開，系統(tǒng)開啟相變蓄熱裝置(12)，此時由太陽能集熱器(9)流出的制冷劑的溫度過高且有較高的過熱度，如果直接進入壓縮機(13)，會對壓縮機(13)有不利影響，在流入壓縮機(13)之前經(jīng)過相變蓄熱裝置(12)蓄熱，可以使蒸發(fā)溫度保持在一定溫度。
放熱模式
當太陽能輻射強度比較低時，制冷劑蒸發(fā)溫度降低，系統(tǒng)性能降低，此時相變蓄熱裝置(12)將儲存熱量釋放給制冷劑，可以使制冷劑溫度升高，提高蒸發(fā)溫度，進而提高系統(tǒng)性能。運行方式和制冷劑的循環(huán)路線同蓄熱模式，只是相變蓄熱裝置(12)的工作狀態(tài)為放熱。
低位冷熱源水循環(huán)系統(tǒng)：低位冷熱源的水體由水泵(1)抽入自動除污裝置(2)中，污雜物被去除；過濾后的水進入換熱器(3)與中介水進行換熱，換熱后經(jīng)回水管(4)排走。
中介水循環(huán)系統(tǒng)：中介水在中介水循環(huán)泵(5)的驅(qū)動下，進入換熱器(3)提取低位冷熱源水體中的熱量，然后通過蓄熱水箱(6)被進一步加熱，然后進入水源熱泵機組(14)內(nèi)的蒸發(fā)器將熱量釋放，從而完成一個循環(huán)。水源熱泵機組(14)制出可以供熱的高溫水，通過用戶側(cè)循環(huán)泵(15)被送入熱用戶(16)進行供熱。
同以前已有的技術相比，本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著的進步，本發(fā)明中利用全自動太陽跟蹤裝置，實時調(diào)整太陽能集熱器的角度，使太陽光垂直照射到太陽能集熱器，獲得最大太陽輻射能量；直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)通過設置相變蓄熱裝置，使制冷劑蒸發(fā)溫度維持在一定的范圍內(nèi)，從而大大降低太陽能輻射強度的變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；通過蓄熱水箱對太陽能進行儲存，并對中介水進行預熱，從而將直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)制取的熱量有效傳遞給熱用戶，進而完成太陽能集熱、蓄熱技術與水源熱泵的有效耦合。本發(fā)明的益處與效果是有效解決了解決太陽能資源的間歇性與不穩(wěn)定性問題，保證了系統(tǒng)能夠穩(wěn)定供能，大幅提高系統(tǒng)性能，高效環(huán)保。
附圖說明
圖1為本發(fā)明專利原理示意圖。
圖中：由1水泵、2自動除污裝置、3換熱器、4回水管、5中介水循環(huán)泵、6蓄熱水箱、7全自動太陽跟蹤裝置、8電子膨脹閥、9太陽能集熱(蒸發(fā))器、10控制閥a、11控制閥b、12相變蓄熱裝置、13壓縮機、14水源熱泵機組、15用戶側(cè)循環(huán)泵、16熱用戶
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與技術方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式：
如圖1所示，制冷劑通過太陽能集熱器(9)吸收太陽能，依次進入相變蓄熱裝置(12)、壓縮機(13)、蓄熱水箱(6)、電子膨脹閥(8)，完成一個閉合回路，最終將太陽能儲存在蓄熱水箱(6)中。低位冷熱源的水體由水泵(1)抽入自動除污裝置(2)中，污雜物被去除；過濾后的水進入換熱器(3)與中介水進行換熱。中介水在中介水循環(huán)泵(5)的驅(qū)動下，進入換熱器(3)提取低位冷熱源水體中的熱量，然后通過蓄熱水箱(6)被進一步加熱，然后進入水源熱泵機組(14)內(nèi)的蒸發(fā)器將熱量釋放，從而完成一個循環(huán)。水源熱泵機組(14)制出高溫水，通過用戶側(cè)循環(huán)泵(15)被送入熱用戶(16)進行供熱。