专利名称：太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到可再生能源高效利用技术领域，具体说是一种太阳能空调和地 源热泵耦合冷热联供系统。
背景技术：
近年来，建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高，呈急剧上扬 趋势。截止2006年，我国建筑总商品能源消耗为5. 63亿吨标煤，占当年社会总能耗的 23. 1%。2009中国建筑节能年度发展研究报告指出，如果节能措施不利，按当前发展趋势， 人均建筑面积和能耗强度均会出现较大增长，2030年建筑能耗可能达到15. 1亿吨标煤，为 2006年的2. 7倍，相当于2006年全国总能耗的53%，这将为我国的能源供应带来巨大的压 力。因此，大力开发利用太阳能和地热能等可再生能源，将其应用于建筑节能，优化能源结 构，减少建筑能耗，对于改善环境质量和提高我国可持续发展能力具有长远的战略意义和 现实的迫切需要。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有的技术缺点，利用地埋管换热器代替冷却塔，提 供一种太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统。为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案太阳能空调和地源热泵耦 合冷热联供系统，包括有太阳能空调子系统和地源热泵子系统，所述太阳能空调子系统和 地源热泵子系统通过地埋管换热器相互耦合连接，运行过程中产生的冷、热水分别通过第 三循环泵和第五循环泵送至膨胀水箱，再由第四循环泵输送至布置于房间中的空调末端供 其使用。所述的太阳能空调子系统包括包括太阳能集热器，其进出水管道与蓄热水箱相 联；蓄热水箱与发生器通过串联在管道上的第一循环泵和第一截止阀组成热源热水循环回 路；发生器、第一冷凝器、第一节流阀、第一蒸发器、吸收器、第二循环泵和溶液热交换 器通过管道首尾相联构成制冷剂循环回路；发生器、溶液热交换器、吸收器和第二循环泵之 间通过联接管道构成溶液循环回路；地埋管换热器中的冷却水首先通过第六循环泵经由第 十一截止阀输送进吸收器，随后进入第一冷凝器中，最后回流至地埋管换热器构成回路；第 一蒸发器、膨胀水箱、第三循环泵和第三截止阀通过联接管道构成冷剂水循环回路。此外， 为了实现太阳能供暖，在蓄热水箱和发生器的联接管道上还设置有旁路，形成由蓄热水箱、 第二截止阀、膨胀水箱、第四截止阀和第一循环泵串联组成的供暖热水循环回路。所述的地源热泵子系统由压缩机、第二冷凝器、第二节流阀和第二蒸发器通过管 道首尾相联组成热泵工质回路；在制冷模式下，第二冷凝器、地埋管换热器、第六循环泵、第 九截止阀及第十截止阀通过联接管道构成冷却水循环回路；第二蒸发器、膨胀水箱、第五循 环泵、第五截止阀及第六截止阀通过联接管道构成冷剂水循环回路；在供热模式下，第二蒸发器、地埋管换热器、第六循环泵、第七截止阀及第十三截止阀通过联接管道构成热源热水 循环回路；第二冷凝器、膨胀水箱、第五循环泵、第八截止阀及第十二截止阀通过联接管道 构成供暖热水循环回路。所述的太阳能空调和地源热泵两个子系统之间的切换，以及各个子系统制冷与供 热运行模式的切换均通过第一至六循环泵和第一至十三截止阀调节实现。本实用新型将太阳能空调和地源热泵耦合在一起，构建一套冷热联供系统，其运 行原则是优先使用太阳能制冷供热。夏季，当太阳能集热器提供的热水温度能驱动吸收式 制冷机组工作，则采用太阳能空调制冷，否则采用地源热泵单独制冷。冬季，当太阳能集热 器提供的热水温度较高时，供热负荷完全由太阳能提供；当太阳能集热器的热水温度达不 到供热温度时，则采用地源热泵单独供热。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点利用地埋管换热器代替冷却塔，降低 了太阳能空调冷凝温度和吸收温度，从而使蒸发压力及冷凝压力降低，则有(1)降低太阳 能空调对驱动热源温度的要求，减少了太阳能集热器的投资成本；(2)在相同的发生温度 下，可以获得较高浓度的吸收溶液，增加了空调的制冷量。此外，(3)耦合地源热泵有效地 解决了太阳能利用的间歇性和不可靠性等问题。
图1为太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统流程示意图；附图标记说明1-太阳能集热器，2-蓄热水箱，3-发生器，4-溶液热交换器，5-吸 收器，6-膨胀水箱，7-空调末端，8-压缩机，9-地埋管换热器，Bl B6-第一道第六循环泵， Fl F13-第一到第十三截止阀，Ll L2-第一和第二冷凝器，Jl J2-第一和第二节流 阀；Zl Z2-第一和第二蒸发器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步详细说明。实施例如图1所示的太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统流程示意图，其中太阳能 空调子系统包括太阳能集热器1，其进出水管道与蓄热水箱2串联；蓄热水箱2与发生器3 通过串联在管道上的第一截止阀Fl和第一循环泵Bl组成循环回路，蓄热水箱2中的热水 接入发生器3中作为驱动热源；地埋管换热器9中的冷却水首先通过第六循环泵B6经由第 十一截止阀Fll输送进吸收器5中带走溶液的吸收热，再进入第一冷凝器Ll中吸收从发生 器3出来的冷剂蒸汽的热量，最后回流至地埋管换热器9 ；冷剂蒸汽在第一冷凝器Ll中放 热后，凝结成冷剂水，经过第一节流阀Jl进入第一蒸发器Zl中蒸发，同时向来自膨胀水箱6 的冷水吸热，使之降温供空调末端7使用，第一蒸发器Zl和膨胀水箱的联接还包括第三循 环泵B3和第三截止阀F3 ；在第一蒸发器Zl中产生的冷剂蒸汽进入吸收器5，吸收器5中的 稀溶液在第二循环泵B2的作用下进入发生器3，完成循环过程，在此过程中，稀溶液在溶液 热交换器4中与来自发生器3的浓溶液换热。此外，为了实现太阳能供暖，在蓄热水箱2和 发生器3的联接管道上还设置有旁路直接接入膨胀水箱6，其通断通过调节第二截止阀F2 实现。[0016]地源热泵子系统主要包括压缩机8、第二冷凝器L2、第二节流阀J2、第二蒸发器Z2 和地埋管换热器9。在制冷模式下，从其中压缩机8中出来的工质蒸汽在第二冷凝器L2中 被来自地埋管换热器9经由第六循环泵B6和第九截止阀F9的水冷却，随后冷却水通过第 十截止阀FlO回流至地埋管换热器9 ；工质在第二冷凝器L2中被冷凝成饱和液进入第二节 流阀J2，绝热节流、降温、降压后再进入第二蒸发器Z2中蒸发，同时向来自膨胀水箱6经由 第五循环泵B5和第五截止阀F5的冷水吸热，使之降温供空调末端7使用，在第二蒸发器 Z2中汽化的工质蒸汽重新进入压缩机8完成热泵工质循环；在供热模式下，来自地埋管换 热器9的水经由第六循环泵B6和第七截止阀F7被输送至蒸发器中，向工质放热后，通过第 十三截止阀13回流至地埋管换热器9，此时冷凝器的进出口通过第十二循环泵F12、第八F8 和第五循环泵B5与膨胀水箱相联，热泵工质的循环与制冷模式相同。本实用新型的工作过程是制冷运行，当太阳能集热器提供的热水温度能驱动吸收式制冷机组工作，则采用 太阳能空调制冷，此时循环泵Bl B4和B6运行，B5关闭，截止阀Fl，F3和Fll连通，F2， F4 F10，F12及F13断开；当太阳能集热器提供的热水温度较低时，采用地源热泵单独制 冷，此时循环泵B4 B6运行，Bl B3关闭，截止阀F5，F6，F9和FlO连通，Fl F4，F7， F8及Fll F13断开。供暖运行，当太阳能集热器提供的热水温度较高时，供热负荷完全由太阳能提供， 此时循环泵Bi，B4运行，B2, B3, B5, B6关闭，截止阀F2和F4连通，Fl，F3及F5 F13断 开；当太阳能集热器的热水温度达不到供热温度时，则采用地源热泵单独供热，此时循环泵 B4 B6运行，Bl B3关闭，截止阀F7，F8, F12和F13连通，Fl F6及F9 Fll断开。上述对实施例的描述是便于该技术领域的普通技术人员理解和应用本实用新型。 熟悉本领域的技术人员显然可以容易地对实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理 应用到其他的实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例， 本领域技术人员根据以上揭示的内容，在不脱离本实用新型范畴的情况下所作出的改进和 修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
权利要求太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统，包括有太阳能空调子系统和地源热泵子系统，其特征在于所述太阳能空调子系统和地源热泵子系统通过地埋管换热器(9)相互耦合连接。
2.如权利要求1所述的太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统，其特征在于所述 太阳能空调子系统包括太阳能集热器(1)、蓄热水箱(2)、发生器(3)，溶液热交换器(4)、吸 收器(5)，太阳能集热器⑴的进出水管道与蓄热水箱(2)相联，蓄热水箱(2)与发生器(3) 通过串联在管道上的第一循环泵(Bi)和第一截止阀(Fl)组成热源热水循环回路；所述发生器(3)和溶液热交换器(4)连接后通过第二循环泵(B2)与吸收器(5)连接 构成溶液循环回路；所述发生器(3)另一条支路上依次连接有第一冷凝器(Li)、第一节流阀(Jl)、第一蒸 发器(Zl)、吸收器(5)、第二循环泵(B2)和溶液热交换器(4)，通过管道首尾相联构成制冷 剂循环回路；所述地埋管换热器(9)通过第六循环泵(B6)、第十一截止阀(Fll)依次与所述吸收器 (5)、第一冷凝器(Li)连接并构成回路；还包括有第一蒸发器(Zl)、膨胀水箱(6)、第三循环泵(B3)和第三截止阀(F3)，其通 过联接管道构成冷剂水循环回路；在蓄热水箱(2)和发生器(3)的联接管道上还设置有旁 路，形成有由蓄热水箱(2)、第二截止阀(F2)、膨胀水箱(6)、第四截止阀(F4)和第一循环泵 (Bi)串联组成的供暖热水循环回路；所述的地源热泵子系统由压缩机(8)、第二冷凝器(L2)、第二节流阀(J2)和第二蒸发 器(Z2)通过管道首尾相联组成热泵工质回路；第二冷凝器(L2)、地埋管换热器(9)、第六循环泵(B6)、第九截止阀(F9)及第十截止 阀(FlO)通过联接管道构成冷却水循环回路；第二蒸发器(Z2)、膨胀水箱(6)、第五循环泵 (B5)、第五截止阀(F5)及第六截止阀(F6)通过联接管道构成冷剂水循环回路；第二蒸发器 (Z2)、地埋管换热器(9)、第六循环泵(B6)、第七截止阀(F7)及第十三截止阀(F13)通过联 接管道构成热源热水循环回路；第二冷凝器(L2)、膨胀水箱(6)、第五循环泵(B5)、第八截 止阀(F8)及第十二截止阀(F12)通过联接管道构成供暖热水循环回路。
专利摘要本实用新型公开了太阳能空调和地源热泵耦合冷热联供系统，包括有太阳能空调子系统和地源热泵子系统，所述太阳能空调子系统和地源热泵子系统通过地埋管换热器相互耦合连接，运行过程中产生的冷、热水分别通过第三循环泵和第五循环泵送至膨胀水箱，再由第四循环泵输送至布置于房间中的空调末端供其使用。利用地埋管换热器代替冷却塔，降低了太阳能空调冷凝温度和吸收温度，从而使蒸发压力及冷凝压力降低，则有(1)降低太阳能空调对驱动热源温度的要求，减少了太阳能集热器的投资成本；(2)在相同的发生温度下，可以获得较高浓度的吸收溶液，增加了空调的制冷量。此外，(3)耦合地源热泵有效地解决了太阳能利用的间歇性和不可靠性等问题。
文档编号F25B29/00GK201764752SQ20102051499
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者廉永旺, 李华山, 王显龙, 马伟斌 申请人:中国科学院广州能源研究所