專利名稱：集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵冷熱水機組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于空調(diào)節(jié)能技術領域，具體來說，是涉及一種能實現(xiàn)適應全年氣候環(huán)境變化的能源綜合利用的集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵冷熱水機組。
背景技術：
目前，空氣源熱泵應用廣泛，但也受低溫運行效率低，結霜等因素的影響，因此，空氣源熱泵與其他技術的集成系統(tǒng)層出不窮。但是，多數(shù)集成系統(tǒng)基本是幾個技術的機械疊力口，不能實現(xiàn)全年的適應各種天氣條件變化的節(jié)能系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于提出一種集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵冷熱水機組，以綜合利用各節(jié)能措施，實現(xiàn)集成系統(tǒng)在高效的適應全年天氣變化條件下運行，集成了太陽能、蓄能、空氣源熱泵及熱泵熱水器等多個節(jié)能技術為一體的多用途熱泵系統(tǒng)，以解決太陽能不穩(wěn)定性、間歇性，空氣源熱泵低溫環(huán)境下運行效率低等問題，實現(xiàn)了電力的削峰填谷，綜合并充分利用了可再生能源，實現(xiàn)能源的最大化利用為目的。本發(fā)明，包括太陽能集熱器、蓄能換熱器、室外空氣換熱器、壓縮機、蓄熱水罐、用戶側(cè)換熱器、氣液分離器、集熱水泵和用戶循環(huán)水泵，蓄能換熱器由制冷劑通道、相變材料通道以及水通道構成的一種三套管式換熱器，蓄熱水罐由制冷劑螺旋換熱盤管、儲水罐以及進出水口構成，用戶側(cè)換熱器由制冷劑通道和水通道構成的套管或者板式換熱器，用戶循環(huán)水出口 D通過用戶循環(huán)水泵分別與太陽能集熱器、蓄能換熱器、蓄熱水罐和用戶側(cè)換熱器水通道的一個接口連接，太陽能集熱器、蓄能換熱器、蓄熱水罐和用戶側(cè)換熱器水通道的另一個接口分別與用戶循環(huán)水入口 C連接，在蓄能換熱器、蓄熱水罐和用戶側(cè)換熱器水通道的輸入口和輸出口分別設有啟閉閥，集熱水泵設置在太陽能集熱器水通道的輸入口，在蓄熱水罐上，設有自來水補充入口 A和生活熱水出口 B，壓縮機的制冷劑出口通過電動四通換向閥、電動三通換向閥、單向閥和節(jié)流閥與蓄能換熱器、室外空氣換熱器、蓄熱水罐和用戶側(cè)換熱器中的一個或二個換熱器連接成放熱換熱器，再與其余換熱器中的一個或二個換熱器連接成吸熱換熱器，由所述吸熱換熱器輸出的制冷劑由管道通過氣液分離器與壓縮機的制冷劑入口形成循環(huán)連接，系統(tǒng)可根據(jù)不同的室外氣候條件，采用自動控制系統(tǒng)，通過電動四通換向閥、電動三通換向閥、單向閥和節(jié)流閥的不同選擇換向連接，實現(xiàn)太陽能直接供熱、太陽能制備生活熱水、太陽能蓄熱、蓄能熱泵供熱、空氣源熱泵供熱、蓄能兼空氣源熱泵聯(lián)合供熱、空氣源熱泵制備生活熱水、空氣源熱泵供冷、空氣源熱泵蓄冷、熱泵蓄冷兼制備生活熱水或蓄冷供冷運行模式。本發(fā)明，具有如下特點:
(1)實現(xiàn)了太陽能和空氣能的互補利用，解決了太陽能不穩(wěn)定性、間歇性以及空氣源熱泵低溫環(huán)境下運行效率低等問題；
(2)能夠?qū)崿F(xiàn)熱泵機組冷量和熱量的雙向利用，對能源進行最大化利用； (3)蓄能技術實現(xiàn)了電力的削峰填谷，降低了夏季運行費用，降低了城市電網(wǎng)的高峰負
荷；
(4)能夠依據(jù)全年室外氣候環(huán)境，通過自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多種運行模式的轉(zhuǎn)換，采用一套設備同時實現(xiàn)供暖、制冷、蓄能和生活熱水供應，實現(xiàn)了空調(diào)設備的多元化發(fā)展，既節(jié)約了初投資，又降低了運行費用和機房面積。


圖1為實施例的系統(tǒng)結構原理圖。圖中，1、太陽能集熱器；2、蓄能換熱器；3、室外空氣換熱器；4、壓縮機；5、蓄熱水罐；6、用戶側(cè)換熱器；7、氣液分離器；8、集熱水泵；9、用戶循環(huán)水泵；V1、V2為電磁閥；V3、V4、V5、V7、V18、V19為電動三通換向閥；V6為電動四通換向閥；V8、V9、V13、V14、V16為啟閉閥；V10、V12、V17為節(jié)流閥；V11、V15為單向閥，A、自來水進水；B、生活熱水出水；C、用戶循環(huán)水入口 ；D、用戶循環(huán)水出口。
具體實施例方式參照圖1，包括太陽能集熱器1、蓄能換熱器2、室外空氣換熱器3、壓縮機4、蓄熱水罐5、用戶側(cè)換熱器6、氣液分離器7、集熱水泵8和用戶循環(huán)水泵9，蓄能換熱器2由制冷劑通道、相變材料通道以及水通道構成的一種三套管式換熱器，蓄熱水罐5由制冷劑螺旋換熱盤管、儲水罐以及進出水口構成，用戶側(cè)換熱器6由制冷劑通道和水通道構成的套管或者板式換熱器，用戶循環(huán)水出口 D通過用戶循環(huán)水泵9分別與太陽能集熱器1、蓄能換熱器
2、蓄熱水罐5和用戶側(cè)換熱器6水通道的一個接口連接，太陽能集熱器1、蓄能換熱器2、蓄熱水罐5和用戶側(cè)換熱器6水通道的另一個接口分別與用戶循環(huán)水入口 C連接，在蓄能換熱器2、蓄熱水罐5和用戶側(cè)換熱器6水通道的輸入口和輸出口分別設有啟閉閥，集熱水泵8設置在太陽能集熱器I水通道的輸入口，在蓄熱水罐5上，設有自來水補充入口 A和生活熱水出口 B，壓縮機4的制冷劑出口與電動四通換向閥V6的第一通連接，電動四通換向閥V6的第二通與電動三通換向閥V7連接，電動三通換向閥V7的另外兩通分別與蓄熱水罐5和用戶側(cè)換熱器6制冷劑通道的一個接口連接，蓄熱水罐5和用戶側(cè)換熱器6制冷劑通道的另一個接口與電動三通換向閥V19連接，電動三通換向閥V19的另外一通與電動三通換向閥V18連接，電動三通換向閥V18的另外兩通分別與蓄能換熱器2和室外空氣換熱器3制冷劑通道的一個接口連接，蓄能換熱器2制冷劑通道的另一個接口與電動三通換向閥V3連接，電動三通換向閥V3的第二通與電動三通換向閥V4連接，電動三通換向閥V4的第二通與室外空氣換熱器3制冷劑通道的另一個接口連接，電動三通換向閥V4的第三通與電動四通換向閥V6的第三通連接，電動三通換向閥V3的第三通與電動三通換向閥V5連接，電動三通換向閥V5的第二通與氣液分離器7連接，電動三通換向閥V5的第三通與電動四通換向閥V6的第四通連接，氣液分離器7的輸出端與壓縮機4的制冷劑入口連接，其中，在電動三通換向閥V19與用戶側(cè)換熱器6制冷劑通道的接口之間，并聯(lián)連接逆向單向閥V15和節(jié)流閥V17 ;在電動三通換向閥V18與室外空氣換熱器3制冷劑通道的接口之間，并聯(lián)連接逆向單向閥Vll和節(jié)流閥V12 ;在電動三通換向閥V18與蓄能換熱器2制冷劑通道的接口之間，串聯(lián)連接節(jié)流閥VlO。
本實施例，可根據(jù)不同的室外氣候條件，采用自動控制系統(tǒng)，通過電動四通換向閥、電動三通換向閥、單向閥和節(jié)流閥的不同選擇換向連接，實現(xiàn)以下運行模式:
(O太陽能直接供熱運行模式:開啟用戶循環(huán)水泵9和集熱水泵8，關閉熱泵系統(tǒng)，同時，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8、V14、V9和V16。系統(tǒng)水循環(huán)為:用戶一用戶循環(huán)水泵9 —集熱水泵8 —太陽能集熱器I —用戶。太陽能熱能通過水循環(huán)系統(tǒng)為用戶供熱。(2)太陽能制備生活熱水運行模式:開啟集熱水泵8，開啟啟閉閥V8和V14，關閉熱泵系統(tǒng)，同時，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V9和V16，關閉用戶循環(huán)水泵9。系統(tǒng)水循環(huán)為:太陽能集熱器I —蓄熱水罐5 —集熱水泵8 —太陽能集熱器1，太陽能熱能通過循環(huán)水使蓄熱水罐5中的水溫升高，制取熱水，熱水可從出口 B取出，從自來水A補充。(3)太陽能蓄熱運行模式:開啟集熱水泵8，開啟電磁閥Vl和V2，關閉熱泵系統(tǒng)，同時，關閉啟閉閥V8、V14、V9和V16，關閉用戶循環(huán)水泵9。系統(tǒng)水循環(huán)為:太陽能集熱器I —蓄能換熱器2 —集熱水泵8 —太陽能集熱器I。太陽能熱能通過循環(huán)水在蓄能換熱器2中熱交換。太陽能熱能被儲存在畜能換熱器2中。(4)蓄能熱泵供熱運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V9和V16，開啟用戶循環(huán)水泵9，關閉集熱水泵8，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8和V14。系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V7 —用戶側(cè)換熱器6 —單向閥V15 —電動三通換向閥V19 —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥VlO —蓄能換熱器2 —電動三通換向閥V3 —電動三通換向閥V4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4 ;系統(tǒng)水循環(huán)為:用戶一用戶循環(huán)水泵9 —啟閉閥V16 —用戶側(cè)換熱器6 —啟閉閥V9—用戶。制冷劑在用戶側(cè)換熱器6中放熱制熱，通過用戶側(cè)換熱器6為用戶供熱。另外，制冷劑在蓄能換熱器2換熱吸熱，將冷能蓄存在蓄能換熱器2中，備用。(5)空氣源熱泵供熱運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V9和V16，開啟用戶循環(huán)水泵9，關閉集熱水泵8，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8和V14。系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V7 —用戶側(cè)換熱器6 —單向閥V15 —電動三通換向閥V19 —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥V12 —室外空氣換熱器3 —電動三通換向閥V4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4。系統(tǒng)水循環(huán)為:用戶一用戶循環(huán)水泵9 —啟閉閥V16 —用戶側(cè)換熱器6 —啟閉閥V9 —用戶，制冷劑在用戶側(cè)換熱器6中放熱制熱，通過用戶側(cè)換熱器6為用戶供熱。(6)蓄能兼空氣源熱泵聯(lián)合供熱運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V9和V16，開啟用戶循環(huán)水泵9，三通閥V4和V18全開，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8和V14，關閉集熱水泵8，系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V7 —用戶側(cè)換熱器6 —單向閥V15 —電動三通換向閥V19 —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥VlO(同時經(jīng)過節(jié)流閥V12)—蓄能換熱器2 (同時經(jīng)過室外空氣換熱器3)—電動三通換向閥V3 —電動三通換向閥V4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4 ;系統(tǒng)水循環(huán)為:用戶一用戶循環(huán)水泵9 —啟閉閥V16 —用戶側(cè)換熱器6 —啟閉閥V9 —用戶，制冷劑在用戶側(cè)換熱器6中放熱制熱，通過用戶側(cè)換熱器6為用戶供熱；制冷劑在蓄能換熱器2換熱吸熱，將冷能蓄存在蓄能換熱器2中，備用；另外，如果開啟集熱水泵8，太陽能集熱器I產(chǎn)生的熱量與熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量聯(lián)合輸送給用戶。(7)空氣源熱泵制備生活熱水運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V8和V14，開啟集熱水泵8，關閉用戶循環(huán)水泵9，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V9和V16。系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V7 —蓄熱水罐5 —電動三通換向閥V19 —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥V12 —室外空氣換熱器3 —電動三通換向閥V4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4 ;制冷劑在蓄熱水罐5中放熱，使蓄熱水罐5中的水溫升高，制取熱水，同時，開啟集熱水泵8，可使太陽能集熱器I聯(lián)合供給熱水，熱水可從出口 B取出，從自來水A補充。(8)空氣源熱泵供冷運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V9和V16，開啟用戶循環(huán)水泵9，關閉集熱水泵8，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8和V14。系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V4 —室外空氣換熱器3 —單向閥Vl I —電動三通換向閥V18 —電動三通換向閥V19 —節(jié)流閥V17 —用戶側(cè)換熱器6 —電動三通換向閥V7 —電動三通換向閥V6 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4。系統(tǒng)水循環(huán)為:用戶一用戶循環(huán)水泵9 —啟閉閥V16 —用戶側(cè)換熱器6 —啟閉閥V9 —用戶，制冷劑在用戶側(cè)換熱器6中吸熱制冷，為用戶供冷。(9)空氣源熱泵蓄冷運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，關閉用戶循環(huán)水泵9，關閉集熱水泵8，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V8、V14、V9和V16，系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V4 —室外空氣換熱器3 —單向閥VlI —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥VlO —蓄能換熱器2 —電動三通換向閥V3 —電動三通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4。制冷劑在蓄能換熱器2換熱吸熱，將冷能蓄存在蓄能換熱器2中，備用。(10)熱泵蓄冷兼制備生活熱水運行模式:開啟熱泵系統(tǒng)，開啟啟閉閥V8和V14，開啟集熱水泵8，關閉用戶循環(huán)水泵9，關閉電磁閥Vl和V2，關閉啟閉閥V9和V16。系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:壓縮機4 —電動四通換向閥V6 —電動三通換向閥V7 —蓄熱水罐5 —電動三通換向閥V19 —電動三通換向閥V18 —節(jié)流閥VlO —蓄能換熱器2 —電動三通換向閥V3 —電動四通換向閥V5 —氣液分離器7 —壓縮機4 ;制冷劑在蓄能換熱器2換熱吸熱，將冷能畜存在畜能換熱器2中，備用；制冷劑在畜熱水5中放熱，使畜熱水5中的水溫升聞，制取熱水；同時，開啟集熱水泵8，可使太陽能集熱器I聯(lián)合供給熱水，熱水可從出口 B取出，從自來水A補充。
權利要求
1.一種集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵冷熱水機組，其特征在于:包括太陽能集熱器(I)、蓄能換熱器(2)、室外空氣換熱器(3)、壓縮機(4)、蓄熱水罐(5)、用戶側(cè)換熱器(6)、氣液分離器(7)、集熱水泵(8)和用戶循環(huán)水泵(9)，蓄能換熱器(2)由制冷劑通道、相變材料通道以及水通道構成的一種三套管式換熱器，蓄熱水罐(5)由制冷劑螺旋換熱盤管、儲水罐以及進出水口構成，用戶側(cè)換熱器(6)由制冷劑通道和水通道構成的套管或者板式換熱器，用戶循環(huán)水出口(D)通過用戶循環(huán)水泵(9)分別與太陽能集熱器(I)、蓄能換熱器(2)、蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)水通道的一個接口連接，太陽能集熱器(I)、蓄能換熱器(2)、蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)水通道的另一個接口分別與用戶循環(huán)水入口(C)連接，在蓄能換熱器(2)、蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)水通道的輸入口和輸出口分別設有啟閉閥，集熱水泵(8)設置在太陽能集熱器(I)水通道的輸入口，在蓄熱水罐(5)上，設有自來水補充入口(A)和生活熱水出口(B)，壓縮機(4)的制冷劑出口通過電動四通換向閥、電動三通換向閥、單向閥和節(jié)流閥與蓄能換熱器(2)、室外空氣換熱器(3)、蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)中的一個或二個換熱器連接成放熱換熱器，再與其余換熱器中的一個或二個換熱器連接成吸熱換熱器，由所述吸熱換熱器輸出的制冷劑由管道通過氣液分離器(7)與壓縮機(4)的制冷劑入口形成循環(huán)連接，系統(tǒng)可根據(jù)不同的室外氣候條件，通過電動四通換向閥、電動三通換向閥、單向閥和節(jié)流閥的不同選擇換向連接，實現(xiàn)太陽能直接供熱、太陽能制備生活熱水、太陽能蓄熱、蓄能熱泵供熱、空氣源熱泵供熱、蓄能兼空氣源熱泵聯(lián)合供熱、空氣源熱泵制備生活熱水、空氣源熱泵供冷、空氣源熱泵蓄冷、熱泵蓄冷兼制備生活熱水或蓄冷供冷運行模式。
2.根據(jù)權利要求1所述的多源熱泵冷熱水機組，其特征在于:所述壓縮機(4)的制冷劑出口與電動四通換向閥V6的第一通連接，電動四通換向閥V6的第二通與電動三通換向閥V7連接，電動三通換向閥V7的另外兩通分別與蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)制冷劑通的一個接口連接，蓄熱水罐(5)和用戶側(cè)換熱器(6)制冷劑通道的另一個接口與電動三通換向閥V19連接，電動三通換向閥V19的另外一通與電動三通換向閥V18連接，電動三通換向閥V18的另外兩通分別與蓄能換熱器(2)和室外空氣換熱器(3)制冷劑通道的一個接口連接，蓄能換熱器(2)制冷劑通道的另一個接口與電動三通換向閥V3連接，電動三通換向閥V3的第二通與電動三通換向閥V4連接，電動三通換向閥V4的第二通與室外空氣換熱器(3)制冷劑通道的另一個接口連接，電動三通換向閥V4的第三通與電動四通換向閥V6的第三通連接，電動三通換向閥V3的第三通與電動三通換向閥V5連接，電動三通換向閥V5的第二通與氣液分離器(7)連接，電動三通換向閥V5的第三通與電動四通換向閥V6的第四通連接，氣液分離器(7)的輸出端與壓縮機(4)的制冷劑入口連接，其中，在電動三通換向閥V19與用戶側(cè)換熱器(6)制冷劑通道的接口之間，并聯(lián)連接逆向單向閥V15和節(jié)流閥V17 ；在電動三通換向閥V18與室外空氣換熱器(3)制冷劑通道的接口之間，并聯(lián)連接逆向單向閥Vll和節(jié)流閥V12 ;在電動三通換向閥V18與蓄能換熱器(2)制冷劑通道的接口之間，串聯(lián)連接節(jié)流閥VlO。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵冷熱水機組。主要由太陽能集熱器、蓄能換熱器、室外空氣換熱器、壓縮機、蓄熱水罐、用戶側(cè)換熱器、氣液分離器、集熱水泵、用戶循環(huán)水泵、電磁閥、電動三、四通換向閥、啟閉閥、節(jié)流閥和單向閥等構成?？筛鶕?jù)不同的室外氣候條件，通過電動換向閥的換向連接，可實現(xiàn)太陽能直接供熱、太陽能制備生活熱水、太陽能蓄熱、蓄能熱泵供熱、空氣源熱泵供熱、蓄能兼空氣源熱泵聯(lián)合供熱、空氣源熱泵制備生活熱水、空氣源熱泵供冷、空氣源熱泵蓄冷、熱泵蓄冷兼制備生活熱水、蓄冷供冷等多種運行模式?？蓪崿F(xiàn)空氣能和太陽能的互補利用以及熱泵機組冷量和熱量的雙向利用，采用一套設備實現(xiàn)供暖、制冷、蓄能和生活熱水供應。
文檔編號F25B41/04GK103206807SQ20131016188
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權日2013年5月3日
發(fā)明者江輝民, 鄭澤順, 王娜娜, 林美娜, 鄭建光, 倪龍, 姚楊 申請人:廣東吉榮空調(diào)有限公司