一种太阳能与空气源热泵热水系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能与空气源热泵热水系统，包括热水储存器（22）及为热水储存器（22）供热的太阳能热水系统及带有双蒸发器的空气源热泵热水系统；所述太阳能热水系统依次由热水系统循环水泵（21）、第三电磁阀（6）、太阳能集热系统循环水泵（1）、太阳能集热器（2）、第六电磁阀（9）及相关连接管路串联组成。本实用新型将太阳能热水系统和空气源热泵热水系统有机结合起来，因此，可根据不同的天气状况，采用太阳能热水系统和空气源热泵热水系统单独、互补或者联合供热，实现太阳能的高效利用，提高了空气源热泵的工作效率，节约能耗。
【专利说明】一种太阳能与空气源热泵热水系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种太阳能与空气源热泵热水系统，属于太阳能与空气源热泵应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前在建筑中应用最广泛的是利用太阳能或空气源热泵制取建筑物所需的热水。但是单独利用太阳能或空气源热泵容易受地域和室外环境等因素的限制，导致系统只能应用在有一定条件限制的地域或无法实现多工况运行。因此出现了太阳能与空气源热泵结合作为热源的热水系统，其目的在于取长补短，使二者互为补充，互为备用。然而现有的太阳能与空气源热泵系统中太阳能集热系统和空气源热泵系统独立运行，即要么以太阳能集热系统作为备用热源，或者要么以空气源热泵系统作为备用热源，而且该系统的应用还会受到空气源热泵的影响，因为，空气源热泵系统在冬季制热水时存在除霜问题，因此，现有的太阳能与空气源热泵系统的结合只能适用于冬季室外温度相对较高的地区，且若出现连续的阴雨天气，系统会出现运行能耗大甚至无法正常运行的情况。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于，提供一种结构简单、能耗较低、可实现不同的天气状况稳定供热的太阳能与空气源热泵热水系统，以克服现有技术不足。
[0004]本实用新型的技术方案:一种太阳能与空气源热泵热水系统，包括热水储存器及为热水储存器供热的太阳能热水系统及带有双蒸发器的空气源热泵热水系统；所述太阳能热水系统依次由热水系统循环水泵、第三电磁阀、太阳能集热系统循环水泵、太阳能集热器、第六电磁阀及相关连接管路串联组成；在太阳能集热系统循环水泵与第三电磁阀之间及太阳能集热器与第六电磁阀之间并联有第一水/水换热器，在热水循环水泵与第三电磁阀之间及第六电磁阀与热水储存器之间并联有第二水/水换热器；在第一水/水换热器的输入端和输出端分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，在第二水/水换热器的输入端和输出端分别设有第九电磁阀和第十电磁阀；
[0005]所述双蒸发器空气源热泵热水系统包括与第一水/水换热器进行换热的第一蒸发器以及与第二水/水换热器进行换热的冷凝器，在第一蒸发器与冷凝器组成的回路中并联有空气/水换热器，所述的空气/水换热器通过第二蒸发器与空气换热；所述的冷凝器输出端与电子膨胀阀输入端连接，电子膨胀阀输出端分别与第一蒸发器和第二蒸发器输入端连接，冷凝器输入端与压缩机的输出端连接，压缩机输入端分别与第一蒸发器和第二蒸发器输出端连接；在第一蒸发器和第二蒸发器输入端分别设有第四电磁阀和第七电磁阀，在第一蒸发器和第二蒸发器输出端分别设有第五电磁阀和第八电磁阀；
[0006]所述的太阳能集热器为平板跟踪型集热器或真空管跟踪型集热器；
[0007]所述的压缩机采用变频系统控制。
[0008]本实用新型的优点在于:本实用新型将太阳能热水系统和空气源热泵热水系统有机结合起来，因此，可根据不同的天气状况，采用太阳能热水系统和空气源热泵热水系统单独、互补或者联合供热，实现太阳能的高效利用，提高了空气源热泵的工作效率，节约能耗。同时，本实用新型有效解决了环境温度低或者太阳能不足时的热水供应问题，保证全年正常供应热水。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]附图标记说明:1 一太阳能集热系统循环水泵、2—太阳能集热器、3—第一电磁阀、4一第一水/水换热器、5—第二电磁阀、6—第三电磁阀、7—第四电磁阀、8—第五电磁阀、9—第六电磁阀、10—第一蒸发器、11—空气/水换热器、12—第七电磁阀、13—第八电磁阀、14 一第九电磁阀、15—第二蒸发器、16—压缩机、17—冷凝器、18—电子膨胀阀、19—第二水/水换热器、20—第十电磁阀、21—热水系统循环水泵、22—热水储存器。
【具体实施方式】
[0011]为了使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0012]参见图1，本实用新型的一种太阳能与空气源热泵热水系统，包括热水储存器22及为热水储存器22供热的太阳能热水系统及带有双蒸发器的空气源热泵热水系统；所述太阳能热水系统依次由热水系统循环水泵21、第三电磁阀6、太阳能集热系统循环水泵1、太阳能集热器2、第六电磁阀9及相关连接管路串联组成，所述的太阳能集热器2为平板跟踪型集热器或真空管跟踪型集热器，因此，该太阳能集热器2能根据不同季节太阳的偏转而自动调整；在太阳能集热系统循环水泵I与第三电磁阀6之间及太阳能集热器2与第六电磁阀9之间并联有第一水/水换热器4，在热水循环水泵21与第三电磁阀6之间及第六电磁阀9与热水储存器22之间并联有第二水/水换热器19 ;在第一水/水换热器4的输入端和输出端分别设有第一电磁阀3和第二电磁阀5,在第二水/水换热器19的输入端和输出端分别设有第九电磁阀14和第十电磁阀20 ；
[0013]所述双蒸发器空气源热泵热水系统包括与第一水/水换热器4进行换热的第一蒸发器10以及与第二水/水换热器19进行换热的冷凝器17，在第一蒸发器10与冷凝器17组成的回路中并联有空气/水换热器11，所述的空气/水换热器11通过第二蒸发器15与空气换热；所述的冷凝器17输出端与电子膨胀阀18输入端连接，电子膨胀阀18输出端分别与第一蒸发器10和第二蒸发器15输入端连接，冷凝器17输入端与压缩机16的输出端连接，压缩机16输入端分别与第一蒸发器10和第二蒸发器15输出端连接；在第一蒸发器10和第二蒸发器15输入端分别设有第四电磁阀7和第七电磁阀12，在第一蒸发器10和第二蒸发器15输出端分别设有第五电磁阀8和第八电磁阀13 ;所述的压缩机16采用变频系统控制，实现不同工况下采用不同的功率输出，节约能耗。
[0014]本实用新型具体实施时，可根据不同的工况进行控制:
[0015]工况一:太阳能热水系统单独供热
[0016]在室外太阳能充足，太阳所提供的热量能够将热水储存器22内的热水加热到其设定温度时，可以通过太阳能热水系统单独供热，具体操作为:开启热水系统循环水泵21、第三电磁阀6、太阳能集热系统循环水泵1、第六电磁阀9，并关闭第一电磁阀3、第二电磁阀
5、第九电磁阀14、第十电磁阀20，第四电磁阀7、第五电磁阀8、第七电磁阀12、第八电磁阀13以及压缩机16 ;此时，热水储存器22内的水通过热水系统循环水泵21和第三电磁阀6，再经太阳能集热系统循环水泵I加压进入太阳能集热器2内进行加热，加热后的热水通过电磁阀9返回热水储存器22，如此循环，使热水储存器22内的水温不断升高，直至热水储存器22内的热水达到设定温度(该温度通过设置在热水储存器22内的温度传感器检测)，此时，热水系统循环水泵21和太阳能集热系统循环水泵I停止工作；
[0017]工况二:空气源热泵热水系统单独供热
[0018]室外气温大于0°C且太阳能严重不足，太阳所提供热量无法将热水储存器22内的水加热到其设定温度时，可以通过空气源热泵热水系统单独供热，具体操作为:开启第七电磁阀12、第八电磁阀13、压缩机16、第九电磁阀14、第十电磁阀20、热水系统循环水泵21，并关闭第三电磁阀6、第六电磁阀9、第一电磁阀3、第二电磁阀5、太阳能集热系统循环水泵I ;此时，将制冷剂通过压缩机16送入冷凝器17内，制冷剂将热量传递给第二水/水换热器19中的水后冷凝，使水温升高，然后将制冷剂通过电子膨胀阀18和第七电磁阀12后送入第二蒸发器15，制冷剂在第二蒸发器15内蒸发、吸热而气化，气化后的制冷剂通过第八电磁阀13再次被压缩机16吸入后开始新的循环；同时，将热水储存器22内的水通过热水系统循环水泵21输送到第二水/水换热器19中，并与冷凝器17进行热量交换后，再通过第十电磁阀20返回热水储存器22中，如此循环，使热水储存器22内的水温不断升高，直至热水储存器22内的水加热到其设定温度(该温度通过设置在热水储存器22内的温度传感器检测)，此时，使热水系统循环水泵21及压缩机16停止工作。
[0019]工况三:太阳能热水系统辅助加热
[0020]在室外温度低于0°C且太阳能相对不足的情况下，可以将空气源热泵热水系统作为主要热源，太阳能热水系统作为辅助热源，即利用太阳能热水系统为空气源热泵热水系统的蒸发器进行除霜，提高空气源热泵热水系统运行能效比；具体操作为:开启第五电磁阀8、第四电磁阀7、压缩机16、太阳能集热系统循环水泵1、第一电磁阀3、第二电磁阀5、热水系统循环水泵21、第九电磁阀14、第十电磁阀20，并关闭第三电磁阀6、第六电磁阀9、第七电磁阀12、第八电磁阀13 ;此时，将制冷剂通过压缩机16送入冷凝器17中，制冷剂通过冷凝器17与第二水/水换热器19中的水换热后冷凝，冷凝的制冷剂通过电子膨胀阀18、第四电磁阀7后进入第一蒸发器10，并吸收第一水/水换热器4带来的热量而气化，在气化吸热的过程中对第一蒸发器10进行除霜，而气化后的制冷剂被压缩机16吸入并开始新的循环；同时，利用热水系统循环水泵21将热水储存器22的水不断输送至第二水/水换热器19中，并与冷凝器17中的制冷剂进行换热，加热过的水通过第十电磁阀20返回热水储存器22内，如此循环，使热水储存器22内的水温不断升高，直至热水储存器22内的水加热到其设定温度(该温度通过设置在热水储存器22内的温度传感器检测)，此时，使热水系统循环水泵21、太阳能集热系统循环水泵I及压缩机16停止工作；
[0021]工况四:空气源热泵热水系统辅助加热
[0022]在室外温度低于0°C且太阳能相对充足，但完全依靠太阳能提供的热量不能热水储存器22内的水加热到其设定温度，此时可以将太阳能热水系统作为主要热源，空气源热泵热水系统作为辅助热源；具体操作为:开启太阳能集热系统循环水泵1、第三电磁阀6、第一电磁阀3、第二电磁阀5、热水系统循环水泵21、第六电磁阀9、第九电磁阀14、第十电磁阀20、压缩机16、第四电磁阀7、第五电磁阀8，并关闭第七电磁阀12、第八电磁阀13 ;此时，空气源热泵热水系统的制冷剂在冷凝器17中换热之后，经过电子膨胀阀18、第四电磁阀7、第一蒸发器10、第五电磁阀8进入压缩机16，开始新的热泵循环；同时，利用热水系统循环水泵21将热水储存器22的水不断输送至太阳能集热器2中加热，从太阳能集热器2出来的热水一部分通过第六电磁阀9直接返回热水储存器22中继续循环，另一部分热水则通过第一电磁阀3进入第一水/水换热器4，对空气源热泵热水系统的第一蒸发器10进行除霜处理，换热之后的热水再经第二电磁阀5、太阳能集热系统循环水泵I再次输送到太阳能集热器2进行循环加热；而空气源热泵热水系统获得的热量在第二水/水换热器19中通过冷凝器17将热量传递给热水储存器22的回水，辅助太阳能热水系统对热水储存器22进行加热，将加热的热水通过第十电磁阀20返回热水储存器22中，如此循环，使热水储存器22内的水温不断升高，直至热水储存器22内的水加热到其设定温度(该温度通过设置在热水储存器22内的温度传感器检测)，此时，使热水系统循环水泵21、太阳能集热系统循环水泵I及压缩机16停止工作；
[0023]工况五:太阳能热水系统与空气源热泵热水系统联合供热
[0024]在室外气温大于0°C，且太阳能相对不足的情况下，可以通过太阳能热水系统与空气源热泵热水系统联合供热为热水储存器22提供热量，降低单独使用空气源热泵热水系统供热的能耗；具体操作方式为:开启太阳能集热系统循环水泵1、第三电磁阀6、热水系统循环水泵21、第六电磁阀9、第九电磁阀14、第十电磁阀20、压缩机16、第七电磁阀12、第八电磁阀13,关闭第四电磁阀7、第五电磁阀8、第一电磁阀3、第二电磁阀5 ;此时,空气源热泵热水系统的制冷剂在冷凝器17中换热之后，经过电子膨胀阀18、第四电磁阀7、第一蒸发器10、第五电磁阀8进入压缩机16，开始新的热泵循环；同时，通过热水系统循环水泵21将热水储存器22的水不断输送至太阳能集热器2和第二水/水换热器19中加热，从太阳能集热器2出来的热水通过第六电磁阀9直接返回热水储存器22中继续循环，而从第二水/水换热器19出来的热水通过同时通过热水系统循环水泵21将热水在第二水/水换热器19中通过第十电磁阀20返回热水储存器22中继续循环；不断重复上述两个热水加热循环，使热水储存器22内的水温不断升高，直至热水储存器22内的水加热到其设定温度(该温度通过设置在热水储存器22内的温度传感器检测)，此时，使热水系统循环水泵21、太阳能集热系统循环水泵I及压缩机16停止工作。
【权利要求】
1.一种太阳能与空气源热泵热水系统，其特征在于:包括热水储存器(22)及为热水储存器(22)供热的太阳能热水系统及带有双蒸发器的空气源热泵热水系统；所述太阳能热水系统依次由热水系统循环水泵(21)、第三电磁阀(6)、太阳能集热系统循环水泵(I)、太阳能集热器(2)、第六电磁阀(9)及相关连接管路串联组成；在太阳能集热系统循环水泵(I)与第三电磁阀(6)之间及太阳能集热器(2)与第六电磁阀(9)之间并联有第一水/水换热器(4)，在热水循环水泵(21)与第三电磁阀(6)之间及第六电磁阀(9)与热水储存器(22)之间并联有第二水/水换热器(19);在第一水/水换热器(4)的输入端和输出端分别设有第一电磁阀(3)和第二电磁阀(5),在第二水/水换热器(19)的输入端和输出端分别设有第九电磁阀(14)和第十电磁阀(20)； 所述双蒸发器空气源热泵热水系统包括与第一水/水换热器(4)进行换热的第一蒸发器(10)以及与第二水/水换热器(19)进行换热的冷凝器(17)，在第一蒸发器(10)与冷凝器(17)组成的回路中并联有空气/水换热器(11)，所述的空气/水换热器(11)通过第二蒸发器(15)与空气换热；所述的冷凝器(17)输出端与电子膨胀阀(18)输入端连接，电子膨胀阀(18)输出端分别与第一蒸发器(10)和第二蒸发器(15)输入端连接，冷凝器(17)输入端与压缩机(16)的输出端连接，压缩机(16)输入端分别与第一蒸发器(10)和第二蒸发器(15)输出端连接；在第一蒸发器(10)和第二蒸发器(15)输入端分别设有第四电磁阀(7)和第七电磁阀(12)，在第一蒸发器(10)和第二蒸发器(15)输出端分别设有第五电磁阀(8)和第八电磁阀(13)。
2.根据权利要求1所述的太阳能与空气源热泵热水系统，其特征在于:所述的太阳能集热器(2)为平板跟踪型集热器或真空管跟踪型集热器。
3.根据权利要求1所述的太阳能与空气源热泵热水系统，其特征在于:所述的压缩机(16)采用变频系统控制。
【文档编号】F24J2/00GK203928434SQ201420358863
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】李金桃, 杜松, 黄巧玲, 雷艳, 曲清飞, 李新刚 申请人:贵州中建建筑科研设计院有限公司