专利名称：太阳能热泵及使用该热泵的冬夏两用空调系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热泵，特别是涉及一种太阳能热泵及使用该热泵的冬夏两用空调系统。
背景技术：
目前人们使用的热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀所组成，其中主要耗电大户是压缩机。压缩机在热泵中的主要功能是将蒸发器的低温气体提升为高温气体输送到冷凝器。决定压缩机耗电量大小的是温度提升的高度(温差)。合理减小压缩机的耗电量是节约能耗的重要问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种利用太阳能合理地减小压缩机耗电量的热泵以及使用该热泵的冬夏两用空调系统。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种太阳能热泵，包括依次串接的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，在所述蒸发器和压缩机之间依次串接单向阀和太阳能热水器，所述太阳能热水器是由太阳能热水箱、第二循环泵和太阳能集热器依次串联组成的回路，所述单向阀的出液端与所述太阳能热水箱内的盘管的进液端相连，所述太阳能热水箱内的盘管的出液端与所述压缩机的进液端相连。
本实用新型的冬夏两用空调系统，包括依次串接的能量采集装置、热泵和散热装置，所述热泵为太阳能热泵，它包括依次串接的蒸发器、单向阀、太阳能热水器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述太阳能热水器是由太阳能热水箱、第二循环泵和太阳能集热器依次串联组成的回路，所述单向阀的出液端与所述太阳能热水箱内的盘管的进液端相连，所述太阳能热水箱内的盘管的出液端与所述压缩机的进液端相连。
本实用新型的冬夏两用空调系统，其中，所述能量采集装置包括地下水能量采集器和能量交换装置，所述地下水能量采集器包括由装在集热井内的潜水泵、第一换热盘管和集热井依次串接组成的回路；所述能量交换装置包括由第二换热盘管、第一循环泵和第三换热盘管依次串接组成的回路，其中所述地下水能量采集器的第一换热盘管与所述能量交换装置的第二换热盘管相耦合，所述能量交换装置的第三盘管与所述太阳能热泵的蒸发器相耦合。
本实用新型的冬夏两用空调系统，其中，所述散热装置包括由第四换热盘管、若干个散热片和第三循环泵依次串接组成的回路，其中第四换热盘管与所述太阳能热泵的冷凝器相耦合。
本实用新型的冬夏两用空调系统，还包括第一二位四通换向阀和第二二位四通换向阀，其中第一二位四通换向阀的第一接口与所述第二换热盘管的出液端相连，第一二位四通换向阀的第二接口与所述第三循环泵的进液口相连，第一二位四通换向阀的第三接口与所述散热片的出液端相连，第一二位四通换向阀的第四接口与所述第一循环泵的进液口相连，所述第二二位四通换向阀的第一接口与所述第三换热盘管的出液端相连，第二二位四通换向阀的第二接口与所述散热片的进液端相连，第二二位四通换向阀的第三接口与所述第四换热盘管的出液端相连，第二二位四通换向阀的第四接口与所述第二换热盘管的进液端相连。
本实用新型的太阳能热泵及使用该热泵的冬夏两用空调系统，充分利用了太阳能这种天然能源，大大减低了热泵中耗电量较大的压缩机的用电负荷，进而使使用该热泵的冬夏两用空调系统的耗电量也大大降低，并且在夏季制冷时还可关闭热泵中的压缩机，直接利用集热井井水的低温给负载降温，从而大大节约了能源。
图1是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统的制热状态的示意图；图2是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统的制冷状态的示意图；图3是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统的不启动热泵时的制冷状态的示意图。
具体实施方式
图1为使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统在冬季制热状态的示意图。该系统包括依次串接的能量采集装置7、太阳能热泵24和散热装置19，太阳能热泵24包括依次串接的蒸发器10、单向阀11、太阳能热水器21、压缩机13、冷凝器14和膨胀阀23，太阳能热水器21是由太阳能热水箱26、第二循环泵20和太阳能集热器22依次串联组成的回路，单向阀11的出液端与太阳能热水箱26内的盘管25的进液端相连，太阳能热水箱26内的盘管25的出液端与压缩机13的进液端相连。
其中，太阳能热水器21是一个封闭式的取热装置，它由太阳能集热器22及其均流器27、循环泵20和太阳能热水箱26等组成。整个系统充满水，组成一个封闭的循环回路。当太阳能热水器21工作时，均流器27中的水被加热，通过封闭循环回路，加热的水被送到太阳能热水箱26加热盘管25内的制冷剂，释放热量后的水返回到均流器27再次被加热，如此反复循环。其中，太阳能集热器22应置于日照时间长的地方。太阳能热水箱26作为热泵24的一部分串入系统中，是一个换热器，水箱内充满水，水箱中的换热盘管可制成各种类型，如蛇型管、列管、螺旋管等。
能量采集装置7包括地下水能量采集器1和能量交换装置5，地下水能量采集器1包括由装在集热井2内的潜水泵3、第一换热盘管4和集热井2依次串接组成的回路；能量交换装置5包括由第二换热盘管6、第一循环泵8和第三换热盘管9依次串接组成的回路，其中地下水能量采集器1的第一换热盘管4与能量交换装置5的第二换热盘管6相耦合，能量交换装置5的第三盘管9与太阳能热泵的蒸发器10相耦合。散热装置19包括由第四换热盘管17、若干个散热片18和第三循环泵16依次串接组成的回路，其中第四换热盘管17与太阳能热泵的冷凝器14相耦合。
图1所示的空调系统还包括第一二位四通换向阀12和第二二位四通换向阀15，其中第一二位四通换向阀12的第一接口12a与第二换热盘管6的出液端相连，第二接口12b与第三循环泵16的进液口相连，第三接口12c与散热片18的出液端相连，第四接口12d与第一循环泵8的进液口相连，第二二位四通换向阀15的第一接口15a与第三换热盘管9的出液端相连，第二接口15b与散热片18的进液端相连，第三接口15c与第四换热盘管17的出液端相连，第四接口15d与第二换热盘管6的进液端相连。
(一)使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统冬季供暖时的工作过程图1是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统的制热状态的示意图。在冬季供暖时，第一二位四通换向阀12和第二二位四通换向阀15的阀芯位置如图所示，即，垂直于与之相连的管道，此时，第一、第二二位四通换向阀的第一接口12a、15a分别与和它们相对应的第四接口12d、15d相连通，第二接口12b、15b分别与和它们对应的第三接口12c、15c相连通。
启动潜水泵3，不断抽取集热井2中的水进入第一换热盘管4释放热量给与其相耦合的第二换热盘管6，释放热量后降温的水流回集热井2，如此往复循环。同时在第一循环泵8的作用下，第二换热盘管6中被加热的液态传热介质，比如水或防冻液等，流经第一二位四通换向阀12的第一接口12a和第四接口12d、第一循环泵8，到达第三换热盘管9，将热量释放给与其相耦合的热泵24的蒸发器10中的制冷剂，随后流经第二二位四通换向阀15的第一接口15a和第四接口15d，并流回第二换热盘管6继续吸热，如此往复循环，持续将热量传递给蒸发器10中的制冷剂。此时，热泵24中的压缩机13处于工作状态，在其作用下，在蒸发器10中被加热的制冷剂变为低温气体，流经单向阀11，在太阳能热水器21的太阳能热水箱26中预热升温，随后被压缩机13吸入压缩升温后进入冷凝器14释放热量给第四换热盘管17，其中的液态传热介质在第三循环泵16的作用下经第二二位四通换向阀15的第三接口15c和第二接口15b流至负载上的散热片18，以达到向负载供暖的目的。释放热量后制冷剂由气体变成液体，液体制冷剂通过膨胀阀23减压后再次进入蒸发器10吸收热量，开始新的循环过程。流经负载的液态传热介质经第一二位四通换向阀12的第三接口12c和第二接口12b，第三循环泵16，流回第四换热盘管17吸热，如此往复循环。
(二)使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统夏季制冷时的工作过程图2是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统在夏季制冷状态时的示意图。在夏季制冷时，第一二位四通换向阀12和第二二位四通换向阀15的阀芯位置如图所示，即，平行于与之相连的管道，此时，第一、第二二位四通换向阀的第一接口12a、15a分别与和它们相对应的第二接口12b、15b相连通，第三接口12c、15c分别与和它们对应的第四接口12d、15d相连通。
启动潜水泵3，不断抽取集热井2中的水进入第一换热盘管4，由于夏季井水温度相对于环境温度低得多，因此第一换热盘管4中的水吸收与其相耦合的第二换热盘管6中的热量，即给第二换热盘管6中的液态传热介质降温，吸热后的水流回集热井2，如此往复循环。
在压缩机13的作用下，热泵进行工作。第三换热盘管9中的液态传热介质在第一循环泵8的作用下，与热泵蒸发器10中的制冷剂进行热量交换，将热量传递给蒸发器中的制冷剂后被降温，流经第二二位四通换向阀15的第一接口15a和第二接口15b，流至负载，给负载降温，达到夏季制冷的目的。升温后的液态传热介质经第一二位四通换向阀12的第三接口12c和第四接口12d，以及第一循环泵8，回到与蒸发器10相耦合的第三换热盘管9继续放热降温，如此反复循环。同时，热泵24的冷凝器14将热量释放给第四换热盘管17，第四换热盘管17中的液态传热介质在第三循环泵16的作用下，经第二二位四通换向阀15的第三接口15c和第四接口15d，流回第二换热盘管6，并将热量释放给第一换热盘管4，之后再经第一二位四通换向阀12的第一接口12a和第二接口12b、第三循环泵16，到达第四换热盘管17，吸收冷凝器14中的热量，如此往复循环，不断给负载降温制冷。
(三)使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统不启动热泵并在夏季制冷时的工作过程图3是使用本实用新型太阳能热泵的冬夏两用空调系统不启动热泵并在夏季制冷时的示意图。此时，第一二位四通换向阀12的阀芯位于水平于与之相连的管道的位置，第二二位四通换向阀15的阀芯位于垂直于与之相连的管道的位置。此时，第一二位四通换向阀12的第一接口12a与第二接口12b相连通，第三接口12c与第四接口12d相连通；第二二位四通换向阀15的第一接口15a与第四接口15d相连通，第二接口15b与第三接口15c相连通。
启动潜水泵3，不断抽取集热井2中的水进入第一换热盘管4，由于夏季井水温度相对于环境温度低得多，因此第一换热盘管4中的水吸收与其相耦合的第二换热盘管6中的热量，即给第二换热盘管6中的液态传热介质降温，吸热后的水流回集热井2，如此往复循环。
第二换热盘管6中的经热交换降温的液态传热介质在第一循环泵8和第三循环泵16的作用下，流经第一二位四通换向阀12的第一接口12a和第二接口12b、第三循环泵16、第四换热盘管17、第二二位四通换向阀15的第三接口15c和第二接口15b，流至负载的散热片18对负载散热，达到降温制冷的目的。之后经第一二位四通换向阀12的第三接口12c和第四接口12d、第一循环泵8、第三换热盘管9、第二二位四通换向阀15的第一接口12a和第四接口12d，流回第二换热盘管6再次放热降温，如此反复循环，不断将集热井中井水的低温传递给负载上的散热片18，达到降温制冷的目的。
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。
权利要求1.一种太阳能热泵，包括依次串接的蒸发器(10)、压缩机(13)、冷凝器(14)和膨胀阀(23)，其特征在于在所述蒸发器(10)和压缩机(13)之间依次串接单向阀(11)和太阳能热水器(21)，所述太阳能热水器(21)是由太阳能热水箱(26)、第二循环泵(20)和太阳能集热器(22)依次串联组成的回路，所述单向阀(11)的出液端与所述太阳能热水箱(26)内的盘管(25)的进液端相连，所述太阳能热水箱(26)内的盘管(25)的出液端与所述压缩机(13)的进液端相连。
2.一种冬夏两用空调系统，包括依次串接的能量采集装置(7)、热泵(24)和散热装置(19)，其特征在于所述热泵(24)为太阳能热泵，它包括依次串接的蒸发器(10)、单向阀(11)、太阳能热水器(21)、压缩机(13)、冷凝器(14)和膨胀阀(23)，所述太阳能热水器(21)是由太阳能热水箱(26)、第二循环泵(20)和太阳能集热器(22)依次串联组成的回路，所述单向阀(11)的出液端与所述太阳能热水箱(26)内的盘管(25)的进液端相连，所述太阳能热水箱(26)内的盘管(25)的出液端与所述压缩机(13)的进液端相连。
3.根据权利要求2所述的冬夏两用空调系统，其特征在于所述能量采集装置(7)包括地下水能量采集器(1)和能量交换装置(5)，所述地下水能量采集器(1)包括由装在集热井(2)内的潜水泵(3)、第一换热盘管(4)和集热井(2)依次串接组成的回路；所述能量交换装置(5)包括由第二换热盘管(6)、第一循环泵(8)和第三换热盘管(9)依次串接组成的回路，其中所述地下水能量采集器(1)的第一换热盘管(4)与所述能量交换装置(5)的第二换热盘管(6)相耦合，所述能量交换装置(5)的第三盘管(9)与所述太阳能热泵的蒸发器(10)相耦合。
4.根据权利要求2或3所述的冬夏两用空调系统，其特征在于所述散热装置(19)包括由第四换热盘管(17)、若干个散热片(18)和第三循环泵(16)依次串接组成的回路，其中第四换热盘管(17)与所述太阳能热泵的冷凝器(14)相耦合。
5.根据权利要求4所述的冬夏两用空调系统，其特征在于所述空调系统还包括第一二位四通换向阀(12)和第二二位四通换向阀(15)，其中第一二位四通换向阀(12)的第一接口(12a)与所述第二换热盘管(6)的出液端相连，第一二位四通换向阀(12)的第二接口(12b)与所述第三循环泵(16)的进液口相连，第一二位四通换向阀(12)的第三接口(12c)与所述散热片(18)的出液端相连，第一二位四通换向阀(12)的第四接口(12d)与所述第一循环泵(8)的进液口相连，所述第二二位四通换向阀(15)的第一接口(15a)与所述第三换热盘管(9)的出液端相连，第二二位四通换向阀(15)的第二接口(15b)与所述散热片(18)的进液端相连，第二二位四通换向阀(15)的第三接口(15c)与所述第四换热盘管(17)的出液端相连，第二二位四通换向阀(15)的第四接口(15d)与所述第二换热盘管(6)的进液端相连。
专利摘要一种太阳能热泵及使用该热泵的冬夏两用空调系统，该太阳能热泵包括依次串接的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，在蒸发器和压缩机之间依次串接单向阀和太阳能热水器，太阳能热水器是由太阳能热水箱、第二循环泵和太阳能集热器依次串联组成的回路，单向阀的出液端与太阳能热水箱内的盘管的进液端相连，太阳能热水箱内的盘管的出液端与压缩机的进液端相连。冬夏两用空调系统包括依次串接的能量采集装置、太阳能热泵和散热装置。该太阳能热泵充分利用了太阳能，大大降低了热泵中用电大户压缩机的用电负荷，使热泵及使用该热泵的冬夏两用空调系统的耗电量大大降低，从而节约了能源。
文档编号F25B30/00GK2802385SQ20052011084
公开日2006年8月2日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者陆海汶 申请人:陆海汶