一种复叠式超低温空气源热泵及其制热方法技术

本发明专利技术公开了一种复叠式超低温空气源热泵及其制热方法，复叠式超低温空气源热泵，包括太阳能集热器、贮热水箱、换热器、表冷器、冷凝器、压缩机及供暖末端，太阳能集热器、贮热水箱及换热器通过管道依此串联；表冷器与换热器并联连接，两者的进出端分别连接在冷凝器上，且出水端串联有压缩机；冷凝器连接在供暖末端上；复叠式超低温空气源热泵的制热方法，包括太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠制热工艺、太阳能集热器制热系统直接制热供暖工艺及空气源热泵直接制热供暖工艺。本发明专利技术可在低于‑20℃的超低温环境下，吸收环境温度的低焓值热量，经过复叠式超低环温空气源热泵提升热量，制取45℃的热水，为建筑供暖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制热领域，特别指一种复叠式超低温空气源热泵及其制热方法。
技术介绍
国家标准GB/T18430.1-2007《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第1部分工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》、GB/T18430.2-2007《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第2部分户用及类似用途的冷水（热泵）机组》规定的空气源热泵制热运行标准工况为环境温度7℃，制取45℃的热水，最低环境温度到-7℃可运行；国家标准GB/T25127.1-2010《低环境温度空气源热泵（冷水）机组第1部分：工业或商业用及类似用途的热泵（冷水）机组》、GB/T25127.2-2010《低环境温度空气源热泵（冷水）机组第2部分：户用及类似用途的热泵（冷水）机组》规定的低环温空气源热泵制热运行的标准工况为环境温度-12℃，制取41℃热水，最低环境温度到-20℃时可运行。但是北方地区，冬季的环境温度往往低于-20℃，而满足上述标准的空气源热泵无法在这些地区运行。太阳能作为可再生能源，以光热、光电转换的形式被利用，但是由于受到季节、昼夜和阴雨天气的影响，呈现出间断性和不稳定性的特点，在冬季温度低于-20℃的地区很少被用于供暖。我国西北部地区冬季寒冷、昼夜温差较大而太阳辐射远高于我国其他大部分区域，应用太阳能作为辅助热源的复叠式超低环温空气源热泵作为上述地区进行供暖，具有非常好的可行性及市场推广前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种可在低于-20℃的超低温环境下，吸收环境温度的低焓值热量，经过复叠式超低环温空气源热泵提升热量，制取45℃的热水，并通过风机盘管或地板辐射等末端为建筑供暖的复叠式超低温空气源热泵及其制热方法。本专利技术采取的技术方案如下：一种复叠式超低温空气源热泵，包括太阳能集热器、贮热水箱、换热器、表冷器、冷凝器、压缩机及供暖末端，其中，上述太阳能集热器、贮热水箱及换热器通过管道依此串联，且贮热水箱并与太阳能集热器之间形成流体回路，换热器与贮热水箱之间形成流体回路；上述表冷器与换热器并联连接，两者的进出端分别连接在冷凝器上，且出水端串联有压缩机；冷凝器通过管道连接在供暖末端上，并与供暖末端之间形成流体回路。优选地，所述的太阳能集热器与贮热水箱之间的出水管道上设有第一水泵；贮热水箱与换热器之间的出水管道上依此设有第三水泵及第三电磁阀。优选地，所述的换热器与表冷器之间并联连接，换热器的进水管路上设有第一电磁阀，表冷器的进水管路上设有第二电磁阀；上述压缩机设置在换热器与表冷器的出水管路上。优选地，所述的冷凝器与供暖末端之间的回水管道上依此设有第四电磁阀及第二水泵。优选地，所述的贮热水箱分别通过管道连接在冷凝器及供暖末端之间的回水管道及出水管道上；设置在贮热水箱与上述出水管道之间的管道上设有第四电池阀；设置在贮热水箱与上述回水管带之间的管道上设有第六电磁阀。一种复叠式超低温空气源热泵的制热方法，包括太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠制热工艺、太阳能集热器制热系统直接制热供暖工艺及空气源热泵直接制热供暖工艺。优选地，所述的太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠制热工艺包括以下步骤：A1、关闭第二电磁阀、第四电磁阀及第六电池阀；A2、太阳能集热器制热系统吸收太阳能辐射的辐射热量，通过第一水泵传输至贮热水箱内，贮热水箱通过第三水泵及第三电磁阀将热水传递至换热器；A3、换热器对热水进行冷凝放热后，将温度降低的水流回流至贮热水箱内，温度升高的水流导入表冷器；A4、表冷器内的制冷剂R404a吸收经换热器传递的热量，蒸发后经压缩机压缩成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽导入冷凝器内，蒸汽在冷凝器内将热量传递给使用侧水，并传输至供暖末端；A5、步骤A4中使用侧水在冷凝器内加热至45℃，并经供暖末端用户建筑供暖，水在供暖末端内温度降低至40℃，40℃回水经第二水泵及第四电磁阀回流至冷凝器。优选地，太阳集热器供热系统直接制热供暖工艺包括以下步骤：B1、打开第一水泵、第二水泵、第四电磁阀及第六电磁阀，同时，关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第五电磁阀；B2、太阳能集热器制热系统吸收太阳能辐射的辐射热量，通过第一水泵传输至贮热水箱内，贮热水箱通过第四电磁阀直接将热水导入供暖末端内；B3、供暖末端内产生的回水通过第二水泵及第六电磁阀导回至贮热水箱内。优选地，空气源热泵直接制热供暖工艺包括以下步骤：C1、关闭第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第六电磁阀及第三水泵；C2、表冷器内的制冷剂R404a吸收环境温度的低焓值热量，蒸发后传输至压缩机；C3、制冷剂R404a在压缩机内压缩成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽传输至冷凝器内，在冷凝器内将热量传递给使用侧水，使用侧水温加热至45℃，经过管道输送至供暖末端用于建筑供暖；C4、供暖末端内产生的40℃经过第二水泵及第五电磁阀回流至冷凝器内，与冷凝器内的制冷剂R404a发生热交换，形成循环。本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对现有技术进行改进创新，设计了一种集成太阳能集热器制热系统和空气源热泵制热系统的复叠式超低温空气源热泵，由两个制热系统复叠组成；太阳能集热器制热系统和空气源热泵制热系统之间通过换热器和冷凝器的并联进行复叠。一般情况下采用太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠运行模式，太阳能集热器吸收太阳光辐射加热贮热水箱，并将热量通过换热器传递给空气源热泵的制冷剂R404a，通过压缩机压缩成高温高压蒸汽，并通过冷凝器将热量传递给使用侧水，最终使用侧水水温升高至45℃，为建筑供暖。当太阳光照丰富时，采用太阳能集热器制热系统直接供暖模式，当太阳光照不足时，采用空气源热泵制热系统直接供暖模式；本专利技术的复叠式超低环温空气源热泵可在-20℃低温的工况下高效制热。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠运行供暖模式的原理图。图3为本专利技术太阳能集热器制热系统直接供暖模式的原理图。图4为本专利技术空气热源泵直接供暖模式的原理图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步描述：如图1至图4所示，本专利技术采取的技术方案如下：一种复叠式超低温空气源热泵，包括太阳能集热器1、贮热水箱2、换热器3、表冷器4、冷凝器5、压缩机6及供暖末端7，其中，上述太阳能集热器1、贮热水箱2及换热器3通过管道依此串联，且贮热水箱2并与太阳能集热器1之间形成流体回路，换热器3与贮热水箱2之间形成流体回路；上述表冷器4与换热器3并联连接，两者的进出端分别连接在冷凝器5上，且出水端串联有压缩机6；冷凝器5通过管道连接在供暖末端7上，并与供暖末端7之间形成流体回路。太阳能集热器1与贮热水箱2之间的出水管道上设有第一水泵14；贮热水箱2与换热器3之间的出水管道上依此设有第三水泵16及第三电磁阀10。换热器3与表冷器4之间并联连接，换热器3的进水管路上设有第一电磁阀8，表冷器4的进水管路上设有第二电磁阀9；上述压缩机6设置在换热器3与表冷器4的出水管路上。冷凝器5与供暖末端7之间的回水管道上依此设有第四电磁阀12及第二水泵15。贮热水箱2分别通过管道连接在冷凝器5及供暖末端7之间的回水管道及出水管道上；设置在贮热水箱2与上述出水管道之间的管道上设有第四电池阀11；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：包括太阳能集热器（1）、贮热水箱（2）、换热器（3）、表冷器（4）、冷凝器（5）、压缩机（6）及供暖末端（7），其中，上述太阳能集热器（1）、贮热水箱（2）及换热器（3）通过管道依此串联，且贮热水箱（2）并与太阳能集热器（1）之间形成流体回路，换热器（3）与贮热水箱（2）之间形成流体回路；上述表冷器（4）与换热器（3）并联连接，两者的进出端分别连接在冷凝器（5）上，且出水端串联有压缩机（6）；冷凝器（5）通过管道连接在供暖末端（7）上，并与供暖末端（7）之间形成流体回路。

【技术特征摘要】
1.一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：包括太阳能集热器（1）、贮热水箱（2）、换热器（3）、表冷器（4）、冷凝器（5）、压缩机（6）及供暖末端（7），其中，上述太阳能集热器（1）、贮热水箱（2）及换热器（3）通过管道依此串联，且贮热水箱（2）并与太阳能集热器（1）之间形成流体回路，换热器（3）与贮热水箱（2）之间形成流体回路；上述表冷器（4）与换热器（3）并联连接，两者的进出端分别连接在冷凝器（5）上，且出水端串联有压缩机（6）；冷凝器（5）通过管道连接在供暖末端（7）上，并与供暖末端（7）之间形成流体回路。2.根据权利要求1所述的一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：所述的太阳能集热器（1）与贮热水箱（2）之间的出水管道上设有第一水泵（14）；贮热水箱（2）与换热器（3）之间的出水管道上依此设有第三水泵（16）及第三电磁阀（10）。3.根据权利要求2所述的一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：所述的换热器（3）与表冷器（4）之间并联连接，换热器（3）的进水管路上设有第一电磁阀（8），表冷器（4）的进水管路上设有第二电磁阀（9）；上述压缩机（6）设置在换热器（3）与表冷器（4）的出水管路上。4.根据权利要求3所述的一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：所述的冷凝器（5）与供暖末端（7）之间的回水管道上依此设有第四电磁阀（12）及第二水泵（15）。5.根据权利要求4所述的一种复叠式超低温空气源热泵，其特征在于：所述的贮热水箱（2）分别通过管道连接在冷凝器（5）及供暖末端（7）之间的回水管道及出水管道上；设置在贮热水箱（2）与上述出水管道之间的管道上设有第四电池阀（11）；设置在贮热水箱（2）与上述回水管带之间的管道上设有第六电磁阀（13）。6.一种如权利要求1所述的复叠式超低温空气源热泵的制热方法，其特征在于：包括太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠制热工艺、太阳能集热器制热系统直接制热供暖工艺及空气源热泵直接制热供暖工艺。7.根据权利要求6所述的复叠式超低温空气源热泵的制热方法，其特征在于，所述的太阳能集热器制热系统与空气源热泵制热系统复叠制热工艺包括以下步骤：A1、关闭第二电磁阀（9）、第四电磁阀（11）及第六电池阀（13）；A2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶杰，
申请(专利权)人：北京嘉孚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11