空气能与太阳能耦合的多功能热泵系统的制作方法

本发明涉及电器领域，具体而言，涉及一种空气能与太阳能耦合的多功能热泵系统。

背景技术：

在现有技术中，现有技术中的空气源热泵系统只能利用单一热源来进行换热，如空气源热泵系统只能利用空气源来进行换热，这些系统的可替换性较差，如果某个组件出现故障，就不能工作。另外，现有技术中的空气源热泵系统只能提供单一的功能，例如，单独实现制冷制热功能的空气源热泵空调，或者单独用于制取生活热水的空气源热泵热水器。

针对上述空气源热泵系统功能单一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种空气能与太阳能耦合的多功能热泵系统，以至少解决传统的空气源热泵系统功能单一的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种热泵系统，包括：水箱；空调末端设备；空气源热泵装置，与所述水箱和所述空调末端设备连接，用于利用空气能加热所述水箱中的水，和/或，利用所述空气能向所述空调末端设备提供热交换水；太阳能装置，通过所述水箱与所述空调末端设备连接，用于利用太阳能加热所述水箱中的水，和/或，利用所述太阳能向所述空调末端设备提供热交换水。

进一步地，所述太阳能装置的入水口通过第一通道与所述水箱的第一出水口连接，所述太阳能装置的出水口通过第二通道与所述水箱的第一入水口连接。

进一步地，所述水箱中设置有换热盘管，所述换热盘管的出水口通过第三通道与所述空调末端设备的回水通道连接，所述空调末端设备的供水通道通过第四通道与所述换热盘管的入水口连接。

进一步地，所述空气源热泵装置的出水口通过第五通道与所述空调末端设备的供水口连接，所述空气源热泵装置的进水口通过第六通道与所述空调末端设备的回水口连接。

进一步地，所述水箱被设置有换热盘管，所述空气源热泵装置的出水口通过第七通道与所述换热盘管的入水口连接，所述空气源热泵装置的进水口通过第八通道与所述换热盘管的出水口连接。

进一步地，所述水箱被设置有换热盘管，所述空气源热泵装置的出水口通过第七通道与所述换热盘管的入水口连接，所述换热盘管的出水口通过第九通道与所述空调末端设备的供水通道连接，所述空调末端设备的回水通道通过第六通道与所述空气源热泵装置的进水口连接。

进一步地，所述空调末端设备的回水通道与所述空调末端设备的回水口连接，所述空调末端设备的供水口与所述空调末端设备的供水通道连接。

进一步地，所述系统中设置的各个通道中的至少一个通道上设置有感温包。

进一步地，所述水箱中设置有电加热丝。

进一步地，所述太阳能装置包括太阳能板。

在本发明实施例中，将传统的空气源热泵空调系统与太阳能热水器系统进行了耦合得到热泵系统,该热泵系统包括：水箱，空调末端设备，与水箱和空调末端设备连接的空气源热泵装置以及通过水箱与空调末端设备连接的太阳能装置。空气源热泵装置可以利用空气能加热水箱中的水，也可以利用空气能向空调末端设备提供热交换水；太阳能装置，可以利用太阳能加热水箱中的水，也可以利用太阳能向空调末端设备提供热交换水。在该系统中，可以同时利用空气源与太阳能两种清洁能源，也可以根据实际需要实现多种运行模式，提高了能源利用效率，也节约了资源，进而解决了传统的空气源热泵系统功能单一的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种空气能与太阳能耦合的多功能热泵系统结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种太阳能与空气源耦合的多功能热泵系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种热泵系统的太阳能制热水模式的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种热泵系统的太阳能采暖模式的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵采暖的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵制热水的示意图；

图7是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵装置制冷/制热及制热水的示意图；

图8是根据本发明实施例的又一种太阳能与空气源耦合的多功能热泵系统水循环的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

根据本发明实施例，提供了一种热泵系统的实施例，图1是根据本发明实施例的一种空气能与太阳能耦合的多功能热泵系统结构示意图，如图1所示，热泵系统包括：水箱11、空调末端设备13、空气源热泵装置15以及太阳能装置17。

上述的水箱，用于储存水。

上述的空调末端设备，用于通过管道中的水实现制冷或制热，其中，在制冷时管道中的水为低温水，制热时管道中的水为高温水，低温水为温度低于第一预定温度的水，高温水为温度高于第二预定温度的水，第一预定温度低于第二预定温度。

可选地，空气源热泵装置，与水箱和空调末端设备连接，用于利用空气能加热水箱中的水，和/或，利用空气能向空调末端设备提供热交换水。

太阳能装置，通过水箱与空调末端设备连接，用于利用太阳能加热水箱中的水，和/或，利用太阳能向空调末端设备提供热交换水。

在上述实施例中，空气源热泵装置可以利用空气能加热水箱中的水；空气源热泵装置可以利用空气能向空调末端设备提供热交换水；空气源热泵装置可以利用空气能在加热水箱中的水的同时，向空调末端设备提供热交换水。

在上述实施例中，太阳能装置可以利用太阳能加热水箱中的水；太阳能装置还可以利用太阳能向空调末端设备提供热交换水；太阳能装置也可以利用太阳能在加热水箱中的水的同时，向空调末端设备提供热交换水。

具体地，空气源热泵装置(也称“空气源热泵热水器”、“冷气热水器”，它把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能以此来加热水温)通过水箱和空调末端系统(如风机盘管、冷吊顶辐射板、地暖盘管以及散热器)连接，可以用于利用空气能加热水箱中的水，也可以利用太阳能向空气末端设备提供热交换水。太阳能装置，也是通过水箱与空调末端设备连接，可以用于利用太阳能加热水箱中的水，也可以利用太阳能向空调末端设备提供热交换水。

通过上述实施例，将传统的空气源热泵空调系统与太阳能热水器系统进行了耦合得到热泵系统,该热泵系统包括：水箱，空调末端设备，与水箱和空调末端设备连接的空气源热泵装置以及通过水箱与空调末端设备连接的太阳能装置。空气源热泵装置可以利用空气能加热水箱中的水，也可以利用空气能向空调末端设备提供热交换水；太阳能装置，可以利用太阳能加热水箱中的水，也可以利用太阳能向空调末端设备提供热交换水。在该系统中，可以同时利用空气源与太阳能两种清洁能源进行换热，也可以根据实际需要实现多种运行模式(如制冷、制热、提供热水)，提高了能源利用效率，也节约了资源，进而解决了传统的空气源热泵系统功能单一的技术问题。

在图1中，空气源热泵装置与水箱和空调末端设备连接，空气源热泵装置可以利用空气能加热水箱中的水，也可以利用空气能向空调末端设备提供热交换水；太阳能装置与水箱连接，并且通过水箱和空调末端设备连接，该太阳能装置可以利用太阳能加热水箱中的水，也可以利用太阳能经过水箱向空调末端设备提供热交换水。

可选地，太阳能装置包括太阳能板。

图2是根据本发明实施例的一种太阳能与空气源耦合的多功能热泵系统的示意图，如图2所示，整个系统至少包括空气源热泵装置15(即空气源热泵空调系统)、空调末端系统13、水箱11和太阳能板21。其中，耦合是指两个或者两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。

其中，水箱按照材质可以为玻璃钢水箱、不锈钢水箱、不锈钢内胆玻璃钢水箱、海水玻璃钢水箱、搪瓷水箱及镀锌钢板水箱；另外，水箱一般还包括进水管、出水管(如生活出水管、消防出水管)、溢流管以及排水管；进一步地，水箱按照功能不同可以分为生活水箱、消防水箱、生产水箱、人防水箱以及家用水塔，如图2所示的水箱可以包括换热盘管111和电加热丝113，该换热盘管111和电加热丝113均用于加热水箱中的水，如图2所示该水箱的原水(如自来水)进水口115设置低于热水出水口117的位置。

可选地，空调热泵装置(即空气源热泵装置)至少包括压缩机150、翅片换热器151、节流装置153、冷媒-水热交换器154以及第一水泵155。可选地，压缩机是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂(制冷机中完成热力循环的工质，它在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气，如氟利昂、共沸混合工质、碳氢化合物以及氨)气体，通过电动机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排除高温高压的制冷气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝(放热)→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。翅片换热器是气体和液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备。它通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。基管可以为钢管、不锈钢管、铜管；翅片也可以用钢带、不锈钢带及铝带。节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置，流束将再节流处形成局部收缩，从而使流苏增加，静压力降低，从而也就在节流前后产生了静压力差。冷媒-水热交换器，冷媒俗称雪种，是在冷冻空调系统中用以传递热能，产生冷冻效果的工作流体，水热交换器是高温的水把热量传递给低温的水的设备。水泵，泵是一种以增加液体或气体的压力，使之输送流动的机械，即对流体做功的机械，在这里水泵也就是对水做功的机械。

可选地，空调末端系统可以包括：风机盘管131、冷吊顶辐射板、地暖盘管以及散热器多种形式。风机盘管是中央空调理想的末端产品，由热交换器，水管，过滤器，风扇，接水盘，排气阀，支架等组成，工作原理是机组内不断的再循环所在房间或室外的空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)，以保持房间温度的恒定。冷吊顶辐射板是通过铜盘管内冷热水循环，对室内人员、设备、周围墙面进行冷热辐射，调节室内温度，达到制冷、供暖的效果。地暖盘管也即水地板采暖。散热器是附在发热设备上的一层良好的导热介质，又称暖气片，利用壁挂炉或者锅炉加热循环水，再通过管材传输到散热器，最终通过散热器将适宜的温度输出，形成室内温差，最后进行热循环使整个室内温度均匀上升。

太阳能装置可以包括太阳能板21，该太阳能板通过第二水泵23与水箱连接。

图2为流程简化后的热泵系统示意图，实际系统可以根据需要增加不同配件及采用不同的管路组合形式，不仅限定于本图所显示的流程。

进一步地，本发明的热泵系统，可以根据实际需要，通过图2中所示的电动三通阀V1、V2和电动二通阀V3、V4的开关控制各流路开关，实现空气源热泵制冷/制热、太阳能制热水、空气源热泵制热水、空气源热泵制冷/制热+制热水、太阳能采暖+制热水等多种运行模式，其中，图2中的T1至T8表示设置在不同管路或通道中的感温包，用于检测对应的检测范围内的温度。

可选地，电动三通阀是一款用于空气调节、热通风、热处理厂的工业和工行业的流体控制的机器。电动二通阀是专供中央空调风机盘管的配套产品，由驱动器与阀体两部分组成，驱动器由一个同步电机驱动，具备弹簧复位及手动开阀杠杆操纵功能。

图3是根据本发明实施例的一种热泵系统的太阳能制热水模式的示意图，如图3所示，在第一通道32上安装有水泵23为太阳能装置(如太阳能板)提供水源，其中太阳能装置的入水口31通过第一通道32与水箱的第一出水口33连接，然后利用太阳能板吸收热能并制取高温热水，其中太阳能装置的出水口34通过第二通道35与水箱的第一入水口36连接，将制取的高温热水经由第二通道流入水箱，再通过水箱中的换热盘管与水箱中的冷水进行热交换，从而制取生活热水。

在一个可选的实施例中，水箱中设置有换热盘管111，换热盘管的出水口通过第三通道与空调末端设备的回水通道连接，空调末端设备的供水通道通过第四通道与换热盘管的入水口连接。

结合图3和图8所示的实施例，图4是根据本发明实施例的一种热泵系统的太阳能采暖模式的示意图，如图4所示的实施例中，水箱中设置有换热盘管，当水箱中的水温达到预设的温度时，与水箱底部的换热盘管进行热交换，换热盘管中的水被加热到一定的温度时，换热盘管的出水口41通过第三通道43与空调末端设备的回水通道45连接，经过电动二通阀V4流向空调末端进行辐射供暖，其中电动二通阀V4安装在第三通道43上。进一步地，空调末端设备的供水通道47通过第四通道48与换热盘管的入水口49连接，从辐射末端流出并经过电动三通阀V2、电动三通阀V1流回水箱中再加热。其中，换热盘管是中央空调理想的末端产品，由热交换器，水管，过滤器，风扇，接水盘，排气阀，支架等组成，工作原理是机组内不断的再循环所在房间或室外的空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)，以保持房间温度的恒定。该循环的流向在如图8为：3-6-5-4-2-3。

在另一种可选的实施例中，空气源热泵装置的出水口通过第五通道与空调末端设备的供水口连接，空气源热泵装置的进水口通过第六通道与空调末端设备的回水口连接。

图5是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵采暖的示意图，该模式下，电动三通阀V1、V2开启，电动二通阀V3、V4关闭。空气源热泵装置的出水51口通过第五通道52与空调末端设备的供水口53连接，空气源热泵装置的进水口54通过第六通道55与空调末端设备的回水口56连接。以制热循环为例，空气源热泵装置(即空气源热泵空调系统)中制取的采暖热水，通过装有电动三通阀V1、V2的第五通道流向空调末端系统，采暖热水在空调末端中与室内环境进行热交换，实现辐射供暖。热水在系统中的流向在如图8中为：1-2-4-5-6-7-1。

可选地，通过空气源热泵装置制热水，具体地，水箱被设置有换热盘管，空气源热泵装置的出水口通过第七通道与换热盘管的入水口连接，空气源热泵装置的进水口通过第八通道与换热盘管的出水口连接。

图6是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵制热水的示意图，该模式下，电动三通阀V1和电动二通阀V4开启，电动三通阀V2和电动二通阀V3关闭。空气源热泵装置的出水口51通过第七通道61与换热盘管111的入水口连接，空气源热泵装置的进水口54通过第八通道62与换热盘管的出水口41连接，其中，水箱被设置有换热盘管。空气源热泵装置中制取的高温热水，通过安装有电动三通阀V1的第七通道流入水箱底部的换热盘管，与水箱中的冷水进行热交换来制取生活热水。经过热交换之后的水通过安装有电动二通阀V4的第八通道离开水箱，最后流回冷媒-水热交换器中完成整个循环。热水在系统中的流向在如图8中为：1-3-6-7-1。

进一步地在该模式下，可以同时开启太阳能制热水功能。该模式具有智能选择功能，热泵系统通过检测室外光照强度，自动判断并切换制热水的模式：在光照充足的时候可以切换成太阳能单独制热水模式，在太阳能不够充足的时候切换成空气能和太阳能制热水模式，在没有光照的时候，切换成空气能制热水模式。其中，在这里太阳能制热水功能的实现方式与图2所示的具体实现方式一致，在此不再赘述。

可选地，水箱被设置有换热盘管，空气源热泵装置的出水口通过第七通道与换热盘管的入水口连接，换热盘管的出水口通过第九通道与空调末端设备的供水通道连接，空调末端设备的回水通道通过第六通道与空气源热泵装置的进水口连接。

图7是根据本发明实施例的一种热泵系统的空气源热泵装置制冷、制热及制热水的示意图，该模式下，电动三通阀V1、电动三通阀V2和电动二通阀V3开启，电动二通阀V4关闭。水箱被设置有换热盘管，空气源热泵装置的出水口通过第七通道61与换热盘管的入水口连接，换热盘管的出水口41通过第九通道71与空调末端设备的供水通道53连接，空调末端设备的回水通道56通过第六通道55与空气源热泵装置的进水口54连接。

进一步地，以制热及制热水循环为例，空气源热泵装置中制取的高温热水，先通过安装有电动三通阀V1的第七通道流向水箱，通过换热盘管与水箱内的水进行热交换来制取生活热水。然后经过换热的低温热水通过安装有电动二通阀V3和电动二通阀V2的第九通道后流向空调末端系统进行辐射采暖。热水在系统中的流向在如图8中为：1-3-2-4-5-6-7-1。

另外该模式下，在光照充足的时候可以开启太阳能辅助制热水功能，以减少空气源热泵装置的用电量，达到节约能源的效果。其中，太阳能辅助制热水功能的实现方式与图2所示的具体实现方式一致，在此不再赘述。

进一步地，空调末端设备的回水通道与空调末端设备的回水口连接，空调末端设备的供水口与空调末端设备的供水通道连接。

图8是根据本发明实施例的一种太阳能与空气源耦合的多功能热泵系统水循环示意图，如图8所示，空调末端设备的回水通道与空调末端设备的回水口连接，空调末端设备的供水口与空调末端设备的供水通道连接。

可选地，热泵系统中设置的各个通道中的至少一个通道上设置有感温包，其中，感温包是热力膨胀阀的组成之一，它一般绑在蒸发器出气管上，用来感受蒸发器出口的温度，并把温度信息转化压力信息，传给阀体，从而起到调节流量的作用。

进一步地，水箱中设置有电加热丝，可以实现电加热的功能。其中，电加热是铁铬铝、镍铬电热合金，其抗氧化性能一般都较强。电加热是目前对金属材料加热效率最高、速度最快，低耗节能环保型的感应加热设备。电加热，又称高频加热机、高频感应加热设备、高频加热电源以及高频电源。在空气源热泵装置出现故障，或者在没有光照的情况下，需要制取生活热水或采暖时，可以使用电加热来实现这一功能。

进一步地，太阳能装置包括太阳能板。其中，太阳能板(也称太阳能电池组件)是太阳能发电系统中的核心部件，单体的太阳能电池不能直接做成电源使用，作电源时必须将若干单体电池串连或者并联连接，并且严密封装成组件。它能够实现光与热的转换，如太阳能热水器和太阳能灶；光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车以及太阳能船。

在本发明实施例中，将传统的空气源热泵空调系统与太阳能热水器系统进行了耦合得到热泵系统,该热泵系统包括：水箱，空调末端设备，与水箱和空调末端设备连接的空气源热泵装置以及通过水箱与空调末端设备连接的太阳能装置。空气源热泵装置可以利用空气能加热水箱中的水，也可以利用空气能向空调末端设备提供热交换水；太阳能装置，可以利用太阳能加热水箱中的水，也可以利用太阳能向空调末端设备提供热交换水。在该系统中，可以同时利用空气源与太阳能两种清洁能源，也可以根据实际需要实现多种运行模式，提高了能源利用效率，也节约了资源，进而解决了传统的空气源热泵系统功能单一的技术问题。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。