一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统的制作方法

[0001]
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统。


背景技术：

[0002]
随着社会的发展，热泵空调应用越来越普及，空气源热泵以其安装地点的灵活性和使用的连续性受到广泛应用，但空气源热泵的供热量与用户热负荷量不匹配的问题尤为突出，因此如何将热泵的供热量与用户热负荷量进行平衡很有必要，其次，现有太阳能耦合空气源热泵多为分体式耦合，进行双热源供热，不好解决热平衡问题，且供热量过剩时无法储存热量后续使用。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统，即采用中介水循环将太阳能加以利用，通过蓄热罐中的相变蓄热材料对多余热量进行储存，以解决空气源热泵供热量与热负荷不平衡问题。
[0004]
本发明为解决以上技术问题，所采取的技术方案是：本发明提供的方案为一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统， 它由用户供水管、用户回水管、压缩机、四通阀、气液分离器、室内换热器、流向控制回路、室外换热器、中介换热器、循环水泵、太阳能集热板、蓄热罐、第二节流阀、电磁阀、冷媒进液管、冷媒回液管、中间介质进液管、中间介质回液管、支管一、支管二、支管三、支管四组成，所述的用户供水管一端与室内换热器相连通；所述的用户回水管一端与室内换热器相连通；所述的冷媒进液管一端与室内换热器相连通，另一端与室外换热器相连通；所述的流向控制回路设置在冷媒进液管上；所述的冷媒回液管一端与室外换热器相连通,另一端与室内换热器相连通；所述的四通阀设置在冷媒回液管上，且接口a与接口c与冷媒回液管相连通；所述的支管一一端与四通阀的接口d相连通，另一端与气液分离器的出口相连通；所述的压缩机设置在支管一上；所述的支管二一端与气液分离器的入口相连通，另一端与四通阀的接口b相连通；所述的支管三一端与冷媒进液管相连通，且连通点位于流向控制回路与室外换热器之间，另一端与中介换热器相连通；所述的第二节流阀设置在支管三上；所述的支管四一端与冷媒回液管相连通，且连通点位于室外换热器与四通阀之间，另一端与中介换热器相连通；所述的电磁阀设置在支管四上；所述的中间介质进液管一端与中介换热器相连通另一端与太阳能集热板相连通；所述的循环水泵设置在中间介质进液管上；所述的中间介质回液管一端与太阳能集热板相连通，另一端与中介换热器相连通；所述的蓄热罐设置在中间介质回液管上。
[0005]
所述的流向控制回路由第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、储液器、第一节流阀、支管五、支管六、支管七、支管八、支管九、支管十、进口支管、出口支管组成，所述的支管五一端与第一单向阀出口相连通，另一端与第三单向阀进口相连通；所述的进口支管一端与支管五相连通，且连通点位于第一单向阀与第三单向阀之间；所述的支管
七一端与第二单向阀出口相连通，另一端与第四单向阀进口相连通；所述的出口支管一端与支管七相连通，且连通点位于第二单向阀与第四单向阀之间；所述的支管八一端与第一单向阀进口相连通，另一端与第二单向阀进口相连通；所述的支管九一端与支管八相连通，且连通点位于第一单向阀与第二单向阀之间，另一端与储液器出口相连通；所述的支管六一端与第四单向阀出口相连通，另一端与第三单向阀出口相连通；所述的支管十一端与支管六相连通，且连通点位于第三单向阀与第四单向阀之间，另一端与储液器的进口相连通；所述的第一节流阀设置在支管十上。
[0006]
本发明的运行原理为：制热工况时，调节四通阀使通道a和通道d相连通，通道b和通道c相连通，在压缩机作用下，冷媒流入室内换热器，与室内换热器中的循环水进行换热，受第三单向阀作用，冷媒经节流阀节流降压后进入储液器，受第二单向阀作用，冷媒由储液器流入室外换热器与中介换热器，由第二节流阀调节二者分路中的流量，此调节随光照条件变化，由太阳辐射能大小决定，如室外空气温度和光照都较强时，可关闭第二节流阀，使蓄热回路进行蓄热，待空气提供热量不足时，再开启第二节流阀来进行热量补充，冷媒从室外换热器和中介换热器流出后，从四通阀b-c连通的通道进入气液分离器，经气液分离器进行气液分离后，冷媒气体回到压缩机完成制热循环。
[0007]
制冷工况时，调节四通阀使通道c和通道d相连通，通道a和通道b相连通，关闭电磁阀，在压缩机的作用下，冷媒流入室外换热器，与室外空气换热，受第四单向阀作用，冷媒经节流阀节流降压后进入储液器，受第一单向阀作用，冷媒由储液器流入室内换热器，与室内换热器中的循环水进行换热，从室内换热器流出后，从四通阀a-b连通的通道进入气液分离器，经气液分离器进行气液分离后，冷媒气体回到压缩机完成制冷循环。
[0008]
本发明相对于现有技术具有如下特点及有益效果为：1．本发明通过将太阳能与空气能进行耦合，设计出独特的可蓄热的太阳能-空气源热泵系统，解决了空气源热泵供热量与热负荷不平衡问题。
[0009]
2．本发明通过设置双节流阀，保证制冷剂的过冷度，解决了太阳能和空气能的不合理分配问题。
[0010]
3．本发明通过设置太阳能集热板、蓄热罐与循环水泵进行太阳能蓄热，保证太阳能蓄热过程连续运行，实现了太阳能的充分利用。
[0011]
4．本发明通过设置流向控制回路进行冷媒流向控制，解决了冷媒换向流动时，储液罐内压力不稳定的问题。
附图说明
[0012]
图1是本发明的系统循环连接示意图。
[0013]
图2是本发明的流向控制回路的连接示意图。
[0014]
图中：用户供水管1、用户回水管2、压缩机3、四通阀4、气液分离器5、室内换热器6、流向控制回路7、、第一单向阀7-1、第二单向阀7-2、第三单向阀7-3、第四单向阀7-4、储液器8、第一节流阀9、室外换热器10、中介换热器11、循环水泵12、太阳能集热板13、蓄热罐14、第二节流阀15、电磁阀16、冷媒进液管17、冷媒回液管18、中间介质进液管19、中间介质回液管20、支管一21-1、支管二21-2、支管三21-3、支管四21-4、支管五21-5、支管六21-6、支管七21-7、支管八21-8、支管九21-9、支管十21-10、进口支管22、出口支管23。
具体实施方式
[0015]
具体实施方式一，如图1所示，本实施方式的一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统，它由用户供水管1、用户回水管2、压缩机3、四通阀4、气液分离器5、室内换热器6、流向控制回路7、室外换热器10、中介换热器11、循环水泵12、太阳能集热板13、蓄热罐14、第二节流阀15、电磁阀16、冷媒进液管17、冷媒回液管18、中间介质进液管19、中间介质回液管20、支管一21-1、支管二21-2、支管三21-3、支管四21-4组成，所述的用户供水管1一端与室内换热器6相连通；所述的用户回水管2一端与室内换热器6相连通；所述的冷媒进液管17一端与室内换热器6相连通，另一端与室外换热器10相连通；所述的流向控制回路7设置在冷媒进液管17上；所述的冷媒回液管18一端与室外换热器10相连通,另一端与室内换热器6相连通；所述的四通阀4设置在冷媒回液管18上，且接口a与接口c与冷媒回液管18相连通；所述的支管一21-1一端与四通阀4的接口d相连通，另一端与气液分离器5的出口相连通；所述的压缩机3设置在支管一21-1上；所述的支管二21-2一端与气液分离器5的入口相连通，另一端与四通阀4的接口b相连通；所述的支管三21-3一端与冷媒进液管17相连通，且连通点位于流向控制回路7与室外换热器10之间，另一端与中介换热器11相连通；所述的第二节流阀15设置在支管三21-3上；所述的支管四21-4一端与冷媒回液管18相连通，且连通点位于室外换热器10与四通阀4之间，另一端与中介换热器11相连通；所述的电磁阀16设置在支管四21-4上；所述的中间介质进液管19一端与中介换热器11相连通另一端与太阳能集热板13相连通；所述的循环水泵12设置在中间介质进液管19上；所述的中间介质回液管20一端与太阳能集热板13相连通，另一端与中介换热器11相连通；所述的蓄热罐14设置在中间介质回液管20上。本实施方式的有益效果是保证太阳能蓄热过程连续运行，实现了太阳能的充分利用，解决了空气源热泵供热量与热负荷不平衡与太阳能和空气能的不合理分配问题。
[0016]
具体实施方式二，如图2所示，具体实施方式一所述的一种可蓄热的太阳能-空气源热泵系统，所述的流向控制回路7由第一单向阀7-1、第二单向阀7-2、第三单向阀7-3、第四单向阀7-4、储液器8、第一节流阀9、支管五21-5、支管六21-6、支管七21-7、支管八21-8、支管九21-9、支管十21-10、进口支管22、出口支管23组成，所述的支管五21-5一端与第一单向阀7-1出口相连通，另一端与第三单向阀7-3进口相连通；所述的进口支管22一端与支管五21-5相连通，且连通点位于第一单向阀7-1与第三单向阀7-3之间；所述的支管七21-7一端与第二单向阀7-2出口相连通，另一端与第四单向阀7-4进口相连通；所述的出口支管23一端与支管七21-7相连通，且连通点位于第二单向阀7-2与第四单向阀7-4之间；所述的支管八21-8一端与第一单向阀7-1进口相连通，另一端与第二单向阀7-2进口相连通；所述的支管九21-9一端与支管八21-8相连通，且连通点位于第一单向阀7-1与第二单向阀7-2之间，另一端与储液器8出口相连通；所述的支管六21-6一端与第四单向阀7-4出口相连通，另一端与第三单向阀7-3出口相连通；所述的支管十21-10一端与支管六21-6相连通，且连通点位于第三单向阀7-3与第四单向阀7-4之间，另一端与储液器8的进口相连通；所述的第一节流阀9设置在支管十21-10上。本实施方式的有益效果是解决了冷媒换向流动时，储液罐内压力不稳定的问题。
[0017]
工作原理：制热工况时，调节四通阀4使通道a和通道d相连通，通道b和通道c相连通，在压缩机3作用下，冷媒流入室内换热器6，与室内换热器6中的循环水进行换热，受第三单向阀7-3作用，
冷媒经节流阀9节流降压后进入储液器8，受第二单向阀7-2作用，冷媒由储液器8流入室外换热器10与中介换热器11，由第二节流阀15调节二者分路中的流量，此调节随光照条件变化，由太阳辐射能大小决定，如室外空气温度和光照都较强时，可关闭第二节流阀15，使蓄热回路进行蓄热，待空气提供热量不足时，再开启第二节流阀15来进行热量补充，冷媒从室外换热器10和中介换热器11流出后，从四通阀b-c连通的通道进入气液分离器5，经气液分离器5进行气液分离后，冷媒气体回到压缩机完成制热循环。
[0018]
制冷工况时，调节四通阀2使通道c和通道d相连通，通道a和通道b相连通，关闭电磁阀16，在压缩机3的作用下，冷媒流入室外换热器10，与室外空气换热，受第四单向阀7-4作用，冷媒经节流阀9节流降压后进入储液器8，受第一单向阀7-1作用，冷媒由储液器8流入室内换热器6，与室内换热器6中的循环水进行换热，从室内换热器6流出后，从四通阀a-b连通的通道进入气液分离器5，经气液分离器5进行气液分离后，冷媒气体回到压缩机完成制冷循环。
[0019]
此外，制冷工况时，如蓄热回路中的中间介质温度低于冷媒温度，可开启电磁阀16，使冷媒与中介水换热来实现冷媒过冷、提高性能，如蓄热回路中的中间介质温度高于冷凝温度，可关闭电磁阀16，使太阳能在蓄热回路中蓄热，用户端可在蓄热回路中外接循环水路对生活热水进行加热。
[0020]
此外，蓄热回路的中介水采用乙二醇溶液，也可根据具体应用情况采用其他介质，中介水在循环水泵9作用下由中介换热器进入太阳能集热板11，在太阳能集热板吸收来自太阳的辐射能后进入蓄热罐10，与蓄热罐10中的相变材料进行换热，热量传递给蓄热罐中的相变材料，相变材料采用六水合氯化钙，也可根据具体情况选择其他相变材料。
[0021]
以上所述只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述所述限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。