太阳能与地源热泵组合节能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能与地源热泵组合节能系统，包括保温水箱、太阳能集热模块、地源热泵供热水模块、地源热泵供热-制冷模块、控制器，保温水箱下部连接自来水进水管，保温水箱上部连接热水出水管，太阳能换热盘管位于保温水箱内，太阳能供热管、太阳能循环管的一端分别与太阳能换热盘管的两端相连，太阳能循环管另一端与太阳能集热器的进液口相连，太阳能供热管另一端与太阳能集热器的出液口相连。本实用新型采用太阳能集热与地源热泵相组合的方式，不仅节能环保，安全可靠，效果好，且成本低，系统整体占地面积小，维护简单，维修费用低，使用寿命长。
【专利说明】太阳能与地源热泵组合节能系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于太阳能及地源热泵利用领域，特别是涉及一种太阳能与地源热泵组合节能系统。
【背景技术】
[0002]目前，地源热泵是一种利用浅层热资源的即可供热又可以制冷的高效节能设备。地源热泵通过少量的高位能量如电能，实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，但传统的地源热泵由于需要提供的能量大，因此设备庞大，建设成本高，占地面积大，且其消耗的能量也非常大。而太阳能集热目前主要用于供热水，但由于受天气气候的影响，特别是在温度较低的地区或冬季，太阳能集热效果不佳。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种节约能源、成本低、效果好的太阳能与地源热泵组合节能系统。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0005]一种太阳能与地源热泵组合节能系统，包括保温水箱、太阳能集热模块、地源热泵供热水模块、地源热泵供热-制冷模块、控制器，保温水箱下部连接自来水进水管，保温水箱上部连接热水出水管，热水出水管上安装水泵B2，热水出水管另一端与用户端连接，保温水箱上安装温度传感器T2，
[0006]太阳能集热模块中，太阳能换热盘管位于保温水箱内，太阳能供热管、太阳能循环管的一端分别与太阳能换热盘管的两端相连，太阳能循环管另一端与太阳能集热器的进液口相连，太阳能供热管另一端与太阳能集热器的出液口相连，太阳能集热器出液口处的太阳能供热管上装有温度传感器Tl，太阳能循环管上装有循环水泵BI，
[0007]地源热泵供热水模块中，第一换热盘管的两端分别与第一供水支管、第一回水支管连接，第二换热盘管的两端分别与水箱出水管、水箱回水管连接，水箱出水管、水箱回水管分别与保温水箱连通，第一换热盘管与热泵的蒸发器相耦合，第二换热盘管与热泵的冷凝器相耦合，水箱出水管上安装水泵B3，第一供水支管上安装电磁阀F2，第一供水支管、第一回水支管分别与源供水管路、源回水管路连接，
[0008]地源热泵供热-制冷模块中，第二供水支管、第二回水支管分别与源供水管路、源回水管路连接，第三换热盘管的两端分别与第二供水支管、第二回水支管连接，第四换热盘管的一端与采暖或空调供水管连接，另一端与采暖或空调回水管连接，第三换热盘管与热泵的蒸发器相耦合，第四换热盘管与热泵的冷凝器相耦合，第二供水支管上串联供水阀门，保温水箱通过分支采暖供水管与采暖或空调供水管连接，保温水箱通过分支采暖回水管与采暖或空调回水管连接，分支采暖供水管上串联水泵B4、第一阀门，分支采暖回水管上串联第二阀门，控制器接收温度传感器T1、T2的信号，控制泵Β1、Β3及电磁阀F2的启闭。[0009]本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统，其中所述热水出水管上安装压力开关，控制器接收压力开关的信号，控制泵B2的启闭。
[0010]本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统，其中所述保温水箱上安装压力传感器P1，自来水进水管上串联电磁阀F1，控制器接收压力传感器Pl的信号，控制电磁阀Fl的启闭。
[0011]本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统，其中所述太阳能供热管上连接加液管。
[0012]本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统，采用太阳能集热与地源热泵相组合的方式，当保温水箱内水温达不到设定值时，通过地源热泵将热量传递给水箱内的水，使其达到设定温度，供热水不受天气气候的影响，效果好，地源热泵夏季用于空调制冷，冬季用于供暖，在冬季若太阳能集热足够满足供热水需要并有富余时，可将多余太阳能用于供暖，减轻地源热泵的能量负荷，降低建设成本，节约占地面积，减小地源热泵的能量消耗，该组合节能系统不仅节能环保，安全可靠，效果好，且成本低，系统整体占地面积小，维护简单，维修费用低，使用寿命长。
[0013]下面结合附图对本实用新型的太阳能与地源热泵组合节能系统作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统的结构示意图；
[0015]图2为图1中地源热泵供热-制冷模块供热时换热原理图；
[0016]图3为图1中地源热泵供热-制冷模块制冷时换热原理图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统包括保温水箱1、太阳能集热模块、地源热泵供热水模块、地源热泵供热-制冷模块、控制器(图中未示出)，保温水箱I下部连接自来水进水管4，自来水进水管4上串联电磁阀F1。保温水箱I上部连接热水出水管5，热水出水管5上安装水泵B2、压力开关51，热水出水管5另一端与淋浴器52、水盆53等相连供用户使用。保温水箱I上安装压力传感器Pl和温度传感器T2。
[0018]太阳能集热模块包括太阳能集热器21、太阳能供热管22、太阳能换热盘管23、太阳能循环管24，太阳能集热器21根据需要可设置多个，图中所示为四个。太阳能换热盘管23位于保温水箱I内，太阳能供热管22、太阳能循环管24的一端分别与太阳能换热盘管23的两端相连，太阳能循环管24另一端与太阳能集热器21的进液口相连，太阳能供热管22另一端与太阳能集热器21的出液口相连。太阳能集热器21出液口处的太阳能供热管22上装有温度传感器Tl，太阳能循环管24上装有循环水泵BI。太阳能供热管22上连接加液管25,用于补充防冻液。
[0019]地源热泵供热水模块包括第一供水支管31、第一回水支管32、第一换热盘管33、第二换热盘管34、热泵、水箱出水管36、水箱回水管35，第一换热盘管33的两端分别与第一供水支管31、第一回水支管32连接，第二换热盘管34的两端分别与水箱出水管36、水箱回水管35连接，水箱出水管36、水箱回水管35分别与保温水箱I连通。热泵由蒸发器37、压缩机38、冷凝器39、膨胀阀40通过管路依次串联而成，其中充有制冷剂，蒸发器37与第一换热盘管33相耦合，冷凝器39与第二换热盘管34相耦合。水箱出水管36上安装水泵B3，第一供水支管31上安装电磁阀F2。第一供水支管31、第一回水支管32分别与源供水管路6、源回水管路7连接。
[0020]地源热泵供热-制冷模块包括第二供水支管61、第二回水支管62、第三换热盘管63、第四换热盘管64、热泵，第二供水支管61、第二回水支管62分别与源供水管路6、源回水管路7连接，第三换热盘管63的两端分别与第二供水支管61、第二回水支管62连接，第四换热盘管64的一端与采暖或空调供水管65连接，另一端与采暖或空调回水管66连接，热泵由蒸发器67、压缩机68、冷凝器69、膨胀阀70通过管路串联而成，其中充有制冷剂，蒸发器67与第三换热盘管63相耦合，冷凝器69与第四换热盘管64相耦合。第二供水支管61上串联供水阀门71。
[0021]保温水箱I通过分支采暖供水管11与采暖或空调供水管65连接，保温水箱I通过分支采暖回水管12与采暖或空调回水管66连接。分支采暖供水管11上串联水泵B4、第一阀门13，分支采暖回水管12上串联第二阀门14。
[0022]温度传感器Tl用于检测太阳能集热器21内防冻液的温度，温度传感器T2用于检测保温水箱I内水的温度，压力传感器Pl用于检测保温水箱I内的水位，压力开关51用于检测热水出水管5内的压力，控制器接收温度传感器Tl、T2、压力传感器Pl及压力开关的信号，控制泵B1、B2、B3及电磁阀Fl、F2的启闭。
[0023]本实用新型太阳能与地源热泵组合节能系统的工作原理如下:
[0024]供热水的原理是:太阳能集热器21内的防冻液吸收热量后，经太阳能供热管22进入太阳能换热盘管23，将热量传递给保温水箱I内的水，然后经太阳能循环管24流回至太阳能集热器21，循环使用。保温水箱I内的水吸收热量后升温，经热水出水管5流出供用户使用。
[0025]在温度较低的地区、阴天或冬季时，当温度传感器T2检测到保温水箱I内水温低于40°C时，水泵B3、电磁阀F2启动，源水经第一换热盘管33将热量传递给蒸发器37内的制冷剂后，进入第一回水支管32，制冷剂吸收热量后经压缩机38压缩进一步升温后通过冷凝器39将热量传递给第二换热盘管34，而后经膨胀阀40膨胀降温后进入蒸发器37循环使用。保温水箱I内的水经水箱出水管36进入第二换热盘管34，吸收热量后经水箱回水管35流回至保温水箱I内。当保温水箱I内水温高于45°C时，水泵B3停止运行，电磁阀F2关闭。
[0026]当压力传感器Pl检测到保温水箱I内水位低于设定值时，通过控制器控制电磁阀Fl启动补充水，当水位达到设定值时，电磁阀Fl关闭。
[0027]当温度传感器Tl检测到的温度比温度传感器T2检测的温度高10°C以上时，控制器控制循环水泵BI启动；当二者之间的温差小于5°C时，循环水泵BI停止运行。
[0028]当用户使用热水时，热水出水管5内压力降低，压力开关51通过控制器控制水泵B2启动，为用户提供热水。
[0029]结合图2所示，冬季供暖时，热泵中第三阀门73、第四阀门74、第五阀门75、第六阀门76是开启状态，第七阀门77、第八阀门78、第九阀门79、第十阀门80是关闭状态，原理是:源水经源供水管路6进入第二供水支管61，若用户需要供暖，则打开供水阀门71，源水经第三换热盘管63将热量传递给蒸发器67内的制冷剂，而后经第二回水支管62进入源回水管路，制冷剂吸收热量后经第三阀门73，经压缩机68压缩进一步升温，经第四阀门74，通过冷凝器69将热量传递给第四换热盘管64，而后经第五阀门75，经膨胀阀70膨胀降温后，经第六阀门76进入蒸发器67循环使用。采暖回水经采暖或空调回水管66进入第四换热盘管64，吸收热量后经采暖或空调供水管65送至用户用于取暖。
[0030]若太阳能集热足够满足供热水需要并有富余时，可将多余热量用于供暖。具体操作是:打开水泵B4、第一、二阀门13、14，保温水箱I内的水在水泵B4作用下，进入采暖或空调供水管65与采暖水混合，将热量传递给用户端。
[0031 ] 结合图3所示，夏季制冷时，热泵中第七阀门77、第八阀门78、第九阀门79、第十阀门80是开启状态，第三阀门73、第四阀门74、第五阀门75、第六阀门76是关闭状态，原理是:源水经源供水管路6进入第二供水支管61，若用户需要制冷，则打开供水阀门71，源水经第三换热盘管63吸收蒸发器(此时相当于冷凝器)内的制冷剂的热量，而后经第二回水支管62进入源回水管路，制冷剂释放热量后降温，经第七阀门77，经膨胀阀70膨胀进一步降温后，经第八阀门78，经冷凝器(此时相当于蒸发器)吸收第四换热盘管64的热量后，经第九阀门79，经压缩机68压缩进一步升温后，经第十阀门80，至蒸发器(此时相当于冷凝器)循环使用，空调回水经采暖或空调回水管66进入第四换热盘管64，释放热量后经采暖或空调供水管65送至用户空调使用。
[0032]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种太阳能与地源热泵组合节能系统，其特征在于：包括保温水箱、太阳能集热模块、地源热泵供热水模块、地源热泵供热-制冷模块、控制器，保温水箱下部连接自来水进水管，保温水箱上部连接热水出水管，热水出水管上安装水泵B2，热水出水管另一端与用户端连接，保温水箱上安装温度传感器T2， 太阳能集热模块中，太阳能换热盘管位于保温水箱内，太阳能供热管、太阳能循环管的一端分别与太阳能换热盘管的两端相连，太阳能循环管另一端与太阳能集热器的进液口相连，太阳能供热管另一端与太阳能集热器的出液口相连，太阳能集热器出液口处的太阳能供热管上装有温度传感器Tl，太阳能循环管上装有循环水泵BI， 地源热泵供热水模块中，第一换热盘管的两端分别与第一供水支管、第一回水支管连接，第二换热盘管的两端分别与水箱出水管、水箱回水管连接，水箱出水管、水箱回水管分别与保温水箱连通，第一换热盘管与热泵的蒸发器相耦合，第二换热盘管与热泵的冷凝器相耦合，水箱出水管上安装水泵B3，第一供水支管上安装电磁阀F2，第一供水支管、第一回水支管分别与源供水管路、源回水管路连接， 地源热泵供热-制冷模块中，第二供水支管、第二回水支管分别与源供水管路、源回水管路连接，第三换热盘管的两端分别与第二供水支管、第二回水支管连接，第四换热盘管的一端与采暖或空调供水管连接，另一端与采暖或空调回水管连接，第三换热盘管与热泵的蒸发器相耦合，第四换热盘管与热泵的冷凝器相耦合，第二供水支管上串联供水阀门，保温水箱通过分支采暖供水管与采暖或空调供水管连接，保温水箱通过分支采暖回水管与采暖或空调回水管连接，分支采暖供水管上串联水泵B4、第一阀门，分支采暖回水管上串联第二阀门，控制器接收温度传感器Tl、T2的信号，控制泵BI、B3及电磁阀F2的启闭。
2.根据权利要求I所述的太阳能与地源热泵组合节能系统，其特征在于：所述热水出水管上安装压力开关，控制器接收压力开关的信号，控制水泵B2的启闭。
3.根据权利要求2所述的太阳能与地源热泵组合节能系统，其特征在于：所述保温水箱上安装压力传感器P1，自来水进水管上串联电磁阀F1，控制器接收压力传感器Pl的信号，控制电磁阀Fl的启闭。
4.根据权利要求3所述的太阳能与地源热泵组合节能系统，其特征在于：所述太阳能供热管上连接加液管。
【文档编号】F25B49/00GK203489521SQ201320543393
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】吴颖栓 申请人:天津圣泽科技有限公司