空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置的製作方法

2023-10-17 18:30:34 2

專利名稱：空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水源熱泵技術領域，具體為空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置。
背景技術：
太陽能是一種可再生的環保能 源，有巨大的開發和應用價值，太陽能集熱技術在採暖和制熱水領域應用十分普遍，有節能環保、安全可靠、一勞永逸的優點。但是，太陽能是藉助於太陽光的照射發熱的，到了冬季太陽光日照度下降，制熱效率降低，夜間通過水箱、管道會散去部分熱量，如果不增加其他輔助熱源提高水溫，大部分時間的熱水達不到用戶所需的溫度，長時間維持低溫的熱水容易滋生病菌。所以，應用受到季節、天氣、太陽光照強度的制約。常用的空氣源熱泵通過吸收空氣中的熱能，實現冷熱交換，是高效節能的冷暖設備。但是，冬季隨著氣溫的下降，空氣源熱泵的COP下降，能耗上升；特別是冬季陰雨天氣，蒸發溫度過低，蒸發器翅片凝聚冰霜，無法吸收空氣中的熱能，系統不能運行。目前，有太陽能集熱器與空氣源熱泵結合生產熱水的方法，大多是作為兩種獨立的加熱設備供熱，即太陽能集熱系統供熱溫度未達到用戶要求時，由空氣源熱泵補充加熱到用戶所需溫度。但太陽能集熱器與空氣源熱泵冬季共同存在效率低下的缺陷，沒有互補性，而且，採用兩種獨立的加熱設備，增加了項目的投資成本；也有太陽能與電加熱結合的供熱方法，節省投資，但電耗增加。現有技術多是太陽能與水箱連接，寒冬季節防凍方式有檢測系統溫度，間隙性地水循環防凍；在系統薄弱點加管道伴熱帶防凍；這些防凍方式既耗費熱能又耗費電。

實用新型內容針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型的目的在於設計提供一種空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置的技術方案，可以實現太陽能、空氣能同時供熱，也可以選擇性的供熱，空氣能、太陽能互相補充，避開劣勢，顯著提高了水源熱泵的能效比值。所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，包括太陽能集熱器、空氣能換熱器、水源熱泵、供熱水箱，水源熱泵與供熱水箱通過進出水管配合連接，其特徵在於所述的水源熱泵包括熱泵型壓縮機、板式換熱器，熱泵型壓縮機外壁盤旋套接多通道熱交換器，多通道熱交換器內套接設置三根不同管徑的內管、中管、外管，熱泵型壓縮機的高壓管與板式換熱器的氟裡昂管進口相連接，板式換熱器的氟裡昂管出口與多通道熱交換器的中管進口相連接，中管出口經過回氣管與熱泵型壓縮機相連接；內管內徑為防凍液通道，中管及外管之間的管腔為防凍液通道，防凍液通道進出口分別有三通接口 A和三通接口 B將其合二為一；空氣能換熱器內設置翅管式換熱器和風機；太陽能集熱器的高溫端出水口與水泵A的進液口相連接，水泵A的出液口與多通道熱交換器的三通接口 B相連，三通接口 A與翅管式換熱器進液口相連，翅管式換熱器出液口與太陽能集熱器的低溫端進液口相連接。所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於還包括蓄熱水箱，蓄熱水箱內設置管式換熱器，管式換熱器進液口與水泵A連接，管式換熱器出液口與多通道熱交換器的三通接口 B接口相連接；蓄熱水箱的上端絲口與給水管相連接，絲口內側裝有浮球閥，蓄熱水箱另一側的上端絲口略低於浮球閥的補水口，蓄熱水箱與供熱水箱之間上端安裝的連通管使兩個水箱聯通，兩個水箱的水位相同；供熱水箱下部的出水口通過水泵B與水源熱泵的板式換熱器進水口相連接，板式換熱器出水口與供熱水箱上部進水口相連接。所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於太陽能集熱器的高溫端出液口與水泵A進液口之間的管路上連接設置加液罐。所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於板式換熱器的 氟裡昂管出口與熱力膨脹閥相連接，熱力膨脹閥的另一側與多通道熱交換器的中管進口相連接。上述空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，結構簡單、合理，安裝、使用方便，可以實現太陽能、空氣能同時供熱，也可以選擇性的供熱，空氣能、太陽能互相補充，當太陽能受到陰雨天氣影響供熱不足時，空氣能同樣可以滿足水源熱泵機組正常工作，避開劣勢，顯著提高了水源熱泵的能效比值。

圖I為本實用新型的系統結構示意圖；圖2為水源熱泵的結構示意圖；圖3為多通道熱交換器的局部結構示意圖；圖中1-太陽能集熱裝置、2-加液罐A、3_水泵A、4_給水管、5-浮球閥、6-蓄熱水箱、7-管式換熱器、8-連通管、9-供熱水箱、10-熱水供應管、11-水泵B、12-水源熱泵、12a-熱泵型壓縮機、12b-高壓管、12c-板式換熱器、12d-熱力膨脹閥、12e-外管、12f-內管、12g-中管、12h-三通接口 A、12i-多通道熱交換器、12 j-三通接口 B、12k-回氣管、13-空氣能換熱器、13a-翅管式換熱器、13b-風機。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本實用新型作進一步說明。如圖所示，該空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，包括太陽能集熱器I、空氣能換熱器13、水源熱泵12、供熱水箱9，水源熱泵12與供熱水箱9通過進出水管配合連接。所述的水源熱泵12包括熱泵型壓縮機12a、板式換熱器12c，熱泵型壓縮機12a外壁盤旋套接多通道熱交換器12i，多通道熱交換器12i內套接設置三根不同管徑的內管12f、中管12g、外管12e，熱泵型壓縮機12a的高壓管12b與板式換熱器12c的氟裡昂管進口相連接，板式換熱器12c的氟裡昂管出口與多通道熱交換器12i的中管12g進口相連接，中管12g出口經過回氣管12k與熱泵型壓縮機12a相連接；內管12f內徑、中管12g、外管12e之間的管腔為防凍液通道，防凍液通道進出口分別有三通接口 A12h和三通接口 B12j將其合二為一；空氣能換熱器13內設置翅管式換熱器13a和風機13b ;太陽能集熱器I的高溫端出水口與水泵A3的進液口相連接，水泵A3的出液口與多通道熱交換器12i的三通接口 B12j相連，三通接口 A12h與翅管式換熱器13a進液口相連，翅管式換熱器13a出液口與太陽能集熱器I的低溫端進液口相連接。還包括蓄熱水箱6，蓄熱水箱6內設置管式換熱器7，管式換熱器7進液口與水泵A3連接，管式換熱器7出液口與多通道熱交換器12i的三通接口B12j接口相連接；蓄熱水箱6的上端絲口與給水管4相連接，絲口內側裝有浮球閥5，蓄熱水箱6另一側的上端絲口略低於浮球閥5的補水口，蓄熱水箱6與供熱水箱9之間上端安裝的連通管8使兩個水箱聯通，兩個水箱的水位相同；供熱水箱9下部的出水口通過水泵Bll與水源熱泵12的板式換熱器12c進水口相連接，板式換熱器12c出水口與供熱水箱9上部進水口相連接。供熱水箱9的3/2高度裝有熱水供應管10，通往熱水使用網點，供熱水箱9的水位下降時，蓄熱水箱6通過連通管8溢流至平衡，所以，蓄熱水箱6是供熱水箱9的補水箱。太陽能集熱器I的高溫端出液口與水泵A3進液口之間的管路上連接設置加液罐A2。板式換熱器12c的氟裡昂管出口與熱力膨脹閥12d相連接，熱力膨脹閥12d的另一側與多通道熱交換器12i的中管12g進口相連接。本實用新型是利用空氣能和太陽能疊加方式給水源熱泵12供熱，即水泵A3與水源熱泵12機組同步啟動，防凍液同時在內管12f內徑、中管12g、外管12e之間的管腔內流動，與內管12f外徑與中管12g內徑之間的管腔內流動的氟裡昂熱交換，此時的防凍液因消耗熱能而溫度下降，經過翅管式換熱器13a用風機13b強行對流使防凍液獲得熱能，再經過太陽能集熱器I使防凍液進一步獲得熱能後，重新與氟裡昂熱交。當太陽能供熱充足時，水源熱泵12已獲得最佳的效能，風機13b停止運行；當太陽能供熱不足時，經過翅管式換熱器13a用風機13b強行對流使防凍液獲得的熱能，足以供水源熱泵12正常運行所需。工作原理如下所述熱泵型壓縮機12a排出氟利昂為高溫高壓蒸汽，板式換熱器12c同時流過的氟利昂與水進行熱交換，供熱水箱9通過水泵Bll使水循環，當供熱水箱9的水溫達到設定溫度，水源熱泵12停機，水泵Bll隨即也停機，氟利昂與水的熱交換停止；當供熱水箱9的水溫未達到設定溫度，水源熱泵12與水泵Bll同時啟動，氟利昂與水繼續熱交換；氟利昂熱量被換出，經過熱力膨脹閥12d節流，在多通道熱交換器12i的內管12f外徑與中管12g內徑之間的管腔內蒸發吸熱；多通道熱交換器12i是由內管12f、中管12g、外管12e三根不同管徑的銅管套合盤旋成橢圓狀，橢圓狀內環正好可以裝下熱泵型壓縮機12a，熱泵型壓縮機12a工作時會產生大量熱，大部分熱被多通道熱交換器12i吸收，既獲得一定量的熱能，又能可以給熱泵型壓縮機12a降溫。多通道熱交換器12i的兩端用銀釺焊焊成三個通口分別與銅管內腔之間呈現空隙相通，在內管12f內徑、中管12g與外管12e之間的管腔為防凍液通道，防凍液通道進出口分別有三通接口 A12h和三通接口 B12j將其合二為一，防凍液是從加液罐2上口加入,加液罐2為柱狀開式系統，起到加注防凍液、系統排氣、液體膨脹的作用；防凍液與氟利昂的流動方向相反；防凍液在水泵A3的作用下流過內管12f內徑、中管12g與外管12e之間的管腔，氟利昂在熱泵型壓縮機12a的作用下流過內管12f外徑與中管12g內徑之間的管腔內完成熱交換，此時的防凍液因消耗熱能而溫度下降，經過翅管式換熱器13a用風機13b強行對流使防凍液獲得熱能，經過太陽能集熱器I加熱，再經過蓄熱水箱6的管式換熱器7熱交換，防凍液溫度上升；管式換熱器7的溫度變化會對蓄熱水箱6內的水具有吸熱和放熱的功能，當太陽能集熱器I產生的熱量大於水源熱泵12所消耗的熱量或水源熱泵12停止運行時，太陽能集熱系統熱能積聚，防凍液流過管式換熱器7的溫度高，對蓄熱水箱6內的水放熱，當太陽能集熱器I產生的熱量小於水源熱泵12所消耗的熱量時，防凍液流過管式換熱器7的溫度低，對蓄熱水箱6內的水吸熱，這种放熱和吸熱功能可以緩解水源熱泵12換熱的溫度變化過快，當太陽能供熱不足時，可以通過放熱延長供熱時間，管式換熱器7裝在蓄熱水箱6的3/1高度的水平位置，管式換熱器7放熱時熱水向上升，管式換熱器7吸熱時上升的熱水不會立刻向下；蓄熱水箱6與供熱水箱9之間上端安裝的連通管8使兩個水箱聯通，水位相同，蓄熱水箱6向供熱水箱9溢流，上端為相對較熱的水流向供熱水箱9 ;翅管式換熱器13a是由鋁片與銅管穿管、漲管而成，通過風扇13b強制換熱(翅管式換熱器13a的結構與現有技術中空氣源熱泵的蒸發器相同)，使防凍液溫度上升，當太陽能供熱不足，蓄熱水箱6的熱量消耗殆盡，經過翅管式換熱器13a用風機13b強行對流使防凍液獲得的熱能，足以供水源熱泵12正常運行所需。空氣能系 統自動檢測翅管式換熱器13a的翅片溫度，與空氣溫度比對，當空氣溫度>翅管溫度，風機13b啟動；當空氣溫度翅管溫度，風機13b啟動；當空氣溫度<翅管溫度，風機13b停止運行，防止逆向換熱；太陽能集熱系統採用防凍液作為介質換熱，一方面是為了防止與氟利昂熱交換時受冷結冰，另一方面是寒冬季節太陽能集熱系統的防凍；太陽能系統用防凍處理，節能節電又安全；太陽能系統沒有和自來水直接接觸，不會產生鏽蝕和水垢；管式換熱器7因為無水垢阻熱，保持較好的換熱效果；防凍液介質循環與蓄熱水箱6結合的換熱方式，可以延長太陽不足時的供熱時間；當太陽能較好時，給水源熱泵12供熱的同時，還能把多餘熱儲存到蓄熱水箱6 ;當太陽能較差時了，吸收蓄熱水箱6的熱量給水源熱泵12供熱；蓄熱水箱6上端的熱水通過連通管8溢流到供熱水箱9 ;空氣能、太陽能系統循環與水源熱泵12熱交換共用一臺水泵A3，簡化了結構，即提高水泵A3的工效；加液罐2為柱狀開式系統，起到加注防凍液、系統排氣、液體膨脹的作用；太陽能和空氣能都是可再生的環保能源，本實用新型將太陽能和空氣能結合，發揮各能源的優勢為水源熱泵12供熱，從而提高熱泵機組的COP值；空氣能、太陽能互相補充，當太陽能受到陰雨天氣影響供 熱不足時，空氣能同樣可以滿足水源熱泵12機組正常工作，太陽能和空氣能組合供熱於水源熱泵12的裝置全年平均COP值可以達到普通空氣源熱泵的一倍以上，結構簡單，維護方便。
權利要求1.空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，包括太陽能集熱器(I)、空氣能換熱器(13)、水源熱泵(12)、供熱水箱(9)，水源熱泵(12)與供熱水箱(9)通過進出水管配合連接，其特徵在於 所述的水源熱泵(12)包括熱泵型壓縮機(12a)、板式換熱器(12c)，熱泵型壓縮機(12a)外壁盤旋套接多通道熱交換器(12i )，多通道熱交換器(12i )內套接設置三根不同管徑的內管(12f)、中管(12g)、外管(12e)，熱泵型壓縮機(12a)的高壓管(12b)與板式換熱器(12c)的氟裡昂管進口相連接，板式換熱器(12c)的氟裡昂管出口與多通道熱交換器(12i)的中管(12g)進口相連接，中管(12g)出口經過回氣管(12k)與熱泵型壓縮機(12a)相連接；內管(12f)內徑為防凍液通道，中管(12g)及外管(12e)之間的管腔為防凍液通道，防凍液通道進出口分別有三通接口 A (12h)和三通接口 B (12j)將其合二為一； 空氣能換熱器(13)內設置翅管式換熱器(13a)和風機(13b)； 太陽能集熱器(I)的高溫端出水口與水泵A (3)的進液口相連接，水泵A (3)的出液口與多通道熱交換器(12i)的三通接口 B (12j)相連，三通接口 A (12h)與翅管式換熱器(13a)進液口相連，翅管式換熱器(13a)出液口與太陽能集熱器(I)的低溫端進液口相連接。
2.如權利要求I所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於還包括蓄熱水箱(6 )，蓄熱水箱(6 )內設置管式換熱器(7 )，管式換熱器(7 )進液口與水泵A( 3 )連接，管式換熱器(7)出液口與多通道熱交換器(12i)的三通接口 B (12j)接口相連接； 蓄熱水箱(6 )的上端絲口與給水管(4 )相連接，絲口內側裝有浮球閥(5 )，蓄熱水箱(6 )另一側的上端絲口略低於浮球閥(5 )的補水口，蓄熱水箱(6 )與供熱水箱(9 )之間上端安裝的連通管(8)使兩個水箱聯通，兩個水箱的水位相同；供熱水箱(9)下部的出水口通過水泵B (11)與水源熱泵(12)的板式換熱器(12c)進水口相連接，板式換熱器(12c)出水口與供熱水箱(9)上部進水口相連接。
3.如權利要求I所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於:太陽能集熱器(I)的高溫端出液口與水泵A (3)進液口之間的管路上連接設置加液罐(2)。
4.如權利要求I所述的空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，其特徵在於板式換熱器(12c)的氟裡昂管出口與熱力膨脹閥(12d)相連接，熱力膨脹閥(12d)的另一側與多通道熱交換器(12i)的中管(12g)進口相連接。
專利摘要空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，屬於水源熱泵技術領域。包括太陽能集熱器、空氣能換熱器、水源熱泵、供熱水箱，水源熱泵與供熱水箱通過進出水管配合連接，太陽能集熱器和空氣能換熱器疊加給水源熱泵供熱。上述空氣能和太陽能疊加給水源熱泵供熱的裝置，結構簡單、合理，安裝、使用方便，可以實現太陽能、空氣能同時供熱，也可以選擇性的供熱，空氣能、太陽能互相補充，當太陽能受到陰雨天氣影響供熱不足時，空氣能同樣可以滿足水源熱泵機組正常工作，避開劣勢，顯著提高了水源熱泵的能效比值。
文檔編號F24H4/02GK202648133SQ20122023787
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者趙賢池 申請人:浙江和盛節能科技有限公司