一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统及使用方法技术方案

本发明专利技术公开一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统及使用方法，涉及供热装置技术领域，主要结构包括太阳能集热器、生活热水蓄热水箱、供暖蓄热水箱、热泵、第一换热器、第二换热器、低温热源侧水泵、集热泵、中间水泵、低温热源和控制器；通过控制器控制系统中各阀门以及泵的开启和关闭，生活热水蓄热水箱和供暖蓄热水箱通过串联运行或供暖蓄热水箱单独运行，能够形成不同的加热模式，从而充分利用太阳能同时为用户提供生活热水和供暖。

Solar energy coupled water source heat pump heating system and using method

The invention discloses a solar energy coupled water source heat pump heating system and its application method, which relates to the technical field of heating devices. The main structure includes solar collector, domestic hot water storage tank, heating storage tank, heat pump, first heat exchanger, second heat exchanger, side water pump of low temperature heat source, collector heat pump and intermediate water pump. Through the opening and closing of the valves and pumps in the controller control system, the domestic hot water storage tank and the heating storage tank can be operated in series or separately by the heating storage tank, which can form different heating modes and make full use of solar energy to provide domestic hot water and domestic hot water for users. Heating.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统及使用方法
本专利技术涉及供热装置
，特别是涉及一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统及使用方法。
技术介绍
随着建筑能耗的逐年增长，建筑节能以及可再生能源的利用技术已经成为众多学者关注的热点。水源热泵作为一种可再生能源的应用技术，其合理应用能够取得良好的节能环保效果。该技术利用江河湖海等地表水、地下水、或生活污水中的热量，供暖时通过输入少量的电能一般可获得2～4倍的热量；同时，利用太阳能这种容易获取的可再生能源辅助水源热泵系统为建筑供暖，对缓解我国化石能源枯竭以及日趋严重的雾霾等环境问题有非常重要的现实意义。太阳能耦合水源热泵技术的可行性已成为众多研究者的共识，研究表明，该双热源供暖技术一方面可以解决太阳能单独供暖时集热器面积过大的问题，另一方面可以提高热泵机组低温水源侧水温，进而提高机组的运行能效，降低系统的运行能耗。单一的水源热泵技术比较成熟，太阳能供暖系统也有技术规范指导，但关于太阳能-水源热泵联合系统在建筑供暖方面的研究，特别是在短期蓄热太阳能耦合水源热泵供暖方面的研究仍不充分。对于太阳能短期蓄热，由于太阳能具有昼夜间歇性和白天日照时间及强度的不规则性的特点，所以该联合系统的运行方式就成为提高该联合系统能效和可靠性的关键。当前太阳能耦合水源热泵的一般运行方式为：在太阳能蓄热的同时，根据蓄热水箱的出口水温实时地选择不同的运行模式，以充分利用水箱中的热水进行供暖。这种运行方式有效地提高了热泵低温水源侧的水温，热泵机组的运行能效随之提高，从而节约系统的运行能耗。但是，水箱中的热水被实时加以利用使得在系统供暖过程中蓄热水箱中的热水平均温度得不到充分提高，导致水箱中的热水被直接用于供暖的时间较短，或根本达不到直供的温度，因而热泵机组需要长时间的开机制热。这种运行方式看似能够及时地利用太阳能，但通过研究发现由于不能充分利用太阳能直接供暖的优势，因而并不能最大限度地提高系统的运行能效。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统及方法，能够同时为用户提供生活热水和供暖。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统，包括太阳能集热器、生活热水蓄热水箱、供暖蓄热水箱、热泵、第一换热器、第二换热器、低温热源侧水泵、集热泵、中间水泵、低温热源和和控制器；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述生活热水蓄热水箱的第一进水口通过第一管路相连通，所述生活热水蓄热水箱的第一出水口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口通过第二管路相连通，所述供暖蓄热水箱的第二出水口与所述太阳能集热器的主循环水进口通过第三管路相连通；所述主循环水出口与所述主循环水进口在所述太阳能集热器的内部相连通；所述第一进水口与所述第一出水口在所述生活热水蓄热水箱的内部相连通；所述第二进水口与所述第二出水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述热泵的第三进水口与所述第一换热器的第四出水口通过第五管路相连通，所述第一换热器的第四进水口与所述第二换热器的第五出水口通过第六管路相连通，所述第二换热器的第五进水口与所述热泵的第三出水口通过第七管路相连通；所述第三进水口与所述第三出水口在所述热泵的内部相连通；所述第四出水口与所述第四进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第五出水口与所述第五进水口在所述第二换热器的内部相连通；所述热泵的第六出水口与供暖用户通过第八管路相连通；所述热泵的第六进水口与供暖用户通过第九管路相连通；所述第六出水口和所述第六进水口在所述热泵的内部相连通；所述第二换热器的第七进水口和第七出水口均与所述低温热源相连通；所述第七进水口与所述第七出水口在所述第二换热器的内部相连通；所述第七进水口与所述低温热源之间设置有所述低温热源侧水泵；所述第一换热器的第八出水口与所述供暖蓄热水箱的第九进水口通过第十管路相连通，所述第一换热器的第八进水口与所述供暖蓄热水箱的第九出水口通过第十一管路相连通；所述第十一管路上设置有所述中间水泵；所述第九出水口与所述第八管路通过第十二管路相连通；所述第八出水口与所述第八进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第九出水口与所述第九进水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述第八出水口与所述第七管路通过第十三管路相连通；所述第七管路与所述第九管路通过第十四管路相连通；所述第五管路与所述第十一管路之间还设置有第十五管路，所述第十五管路上设置有第十三阀门；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口之间还设置有第四管路；所述第四管路上设置有第一阀门；所述第一管路上设置有第二阀门，所述第三管路上设置有第三阀门，所述第十管路上设置有第四阀门，所述第六管路上设置有第五阀门，所述第十三管路上设置有第六阀门，所述第七管路上设置有第七阀门，所述第十四管路上设置有第八阀门，所述第十二管路上设置有第九阀门，所述第十一管路上设置有第十阀门，所述第十五管路上设置有第十一阀门，所述第八管路上设置有第十二阀门，所述第九管路上设置有第十三阀门；所述控制器用于控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门、所述第八阀门、所述第九阀门、所述第十阀门、所述第十一阀门、所述第十二阀门、所述第十三阀门的开启和关闭；所述控制器与所述热泵、所述低温热源侧水泵、所述集热泵和所述中间水泵电连接。可选的，所述第八管路上设置有一末端循环水泵，所述末端循环水泵与所述控制器电连接。可选的，所述生活热水蓄热水箱上还设置有补水管和用户热水管。可选的，所述生活热水蓄热水箱上还设置有辅助电加热器，所述辅助电加热器与所述控制器电连接。可选的，所述第六管路上设置有二次循环泵，所述二次循环泵与所述控制器电连接。可选的，所述第一出水口和所述第二出水口处均设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接。本专利技术还提供一种上述太阳能耦合水源热泵供热采暖系统的使用方法，包括以下五种运行模式：第一种、太阳能直接加热生活热水模式：生活热水蓄热水箱的第一出水口的出水温度低于生活热水蓄热水箱的设定出水温度时，关闭第一阀门，开启第二阀门和第三阀门，开启集热泵，系统直接利用太阳能集热器加热生活热水蓄热水箱中的水，为热水用户提供生活热水；第二种、太阳能直接供暖模式：当供暖蓄热水箱的第二出水口水温T高于设定的直供启动温度Td时，系统直接利用太阳能热水进行供暖，此时，第一阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门、第八阀门和第九阀门均开启，第二阀门、第五阀门、第七阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门和第十三阀门均关闭，并开启末端循环水泵，关闭二次循环泵、热泵、低温热源侧水泵和中间水泵；第三种、太阳能间接加热热泵供暖模式：当供暖蓄热水箱出口温度T低于设定的直供启动温度Td，又高于热泵的最高工作温度Th时，此时，第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第十阀门、第十二阀门和第十三阀门均开启，第二阀门、第六阀门、第八阀门、第九阀门和第十一阀门均关闭，开启低温热源侧水泵、末端循环水泵、中间水泵、二次循环泵和热泵，供暖蓄热水箱内的热水经过第一换热器将热量传递给低温热源，提升低温热源水进入热泵中的水的温度，通过热泵对用户进行供暖；第四种、太阳能串联热泵供暖模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统，其特征在于，包括太阳能集热器、生活热水蓄热水箱、供暖蓄热水箱、热泵、第一换热器、第二换热器、低温热源侧水泵、集热泵、中间水泵、低温热源和和控制器；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述生活热水蓄热水箱的第一进水口通过第一管路相连通，所述生活热水蓄热水箱的第一出水口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口通过第二管路相连通，所述供暖蓄热水箱的第二出水口与所述太阳能集热器的主循环水进口通过第三管路相连通；所述主循环水出口与所述主循环水进口在所述太阳能集热器的内部相连通；所述第一进水口与所述第一出水口在所述生活热水蓄热水箱的内部相连通；所述第二进水口与所述第二出水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述热泵的第三进水口与所述第一换热器的第四出水口通过第五管路相连通，所述第一换热器的第四进水口与所述第二换热器的第五出水口通过第六管路相连通，所述第二换热器的第五进水口与所述热泵的第三出水口通过第七管路相连通；所述第三进水口与所述第三出水口在所述热泵的内部相连通；所述第四出水口与所述第四进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第五出水口与所述第五进水口在所述第二换热器的内部相连通；所述热泵的第六出水口与供暖用户通过第八管路相连通；所述热泵的第六进水口与供暖用户通过第九管路相连通；所述第六出水口和所述第六进水口在所述热泵的内部相连通；所述第二换热器的第七进水口和第七出水口均与所述低温热源相连通；所述第七进水口与所述第七出水口在所述第二换热器的内部相连通；所述第七进水口与所述低温热源之间设置有所述低温热源侧水泵；所述第一换热器的第八出水口与所述供暖蓄热水箱的第九进水口通过第十管路相连通，所述第一换热器的第八进水口与所述供暖蓄热水箱的第九出水口通过第十一管路相连通；所述第十一管路上设置有所述中间水泵；所述第九出水口与所述第八管路通过第十二管路相连通；所述第八出水口与所述第八进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第九出水口与所述第九进水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述第八出水口与所述第七管路通过第十三管路相连通；所述第七管路与所述第九管路通过第十四管路相连通；所述第五管路与所述第十一管路之间还设置有第十五管路，所述第十五管路上设置有第十三阀门；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口之间还设置有第四管路；所述第四管路上设置有第一阀门；所述第一管路上设置有第二阀门，所述第三管路上设置有第三阀门，所述第十管路上设置有第四阀门，所述第六管路上设置有第五阀门，所述第十三管路上设置有第六阀门，所述第七管路上设置有第七阀门，所述第十四管路上设置有第八阀门，所述第十二管路上设置有第九阀门，所述第十一管路上设置有第十阀门，所述第十五管路上设置有第十一阀门，所述第八管路上设置有第十二阀门，所述第九管路上设置有第十三阀门；所述控制器用于控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门、所述第八阀门、所述第九阀门、所述第十阀门、所述第十一阀门、所述第十二阀门、所述第十三阀门的开启和关闭；所述控制器与所述热泵、所述低温热源侧水泵、所述集热泵和所述中间水泵电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能耦合水源热泵供热采暖系统，其特征在于，包括太阳能集热器、生活热水蓄热水箱、供暖蓄热水箱、热泵、第一换热器、第二换热器、低温热源侧水泵、集热泵、中间水泵、低温热源和和控制器；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述生活热水蓄热水箱的第一进水口通过第一管路相连通，所述生活热水蓄热水箱的第一出水口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口通过第二管路相连通，所述供暖蓄热水箱的第二出水口与所述太阳能集热器的主循环水进口通过第三管路相连通；所述主循环水出口与所述主循环水进口在所述太阳能集热器的内部相连通；所述第一进水口与所述第一出水口在所述生活热水蓄热水箱的内部相连通；所述第二进水口与所述第二出水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述热泵的第三进水口与所述第一换热器的第四出水口通过第五管路相连通，所述第一换热器的第四进水口与所述第二换热器的第五出水口通过第六管路相连通，所述第二换热器的第五进水口与所述热泵的第三出水口通过第七管路相连通；所述第三进水口与所述第三出水口在所述热泵的内部相连通；所述第四出水口与所述第四进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第五出水口与所述第五进水口在所述第二换热器的内部相连通；所述热泵的第六出水口与供暖用户通过第八管路相连通；所述热泵的第六进水口与供暖用户通过第九管路相连通；所述第六出水口和所述第六进水口在所述热泵的内部相连通；所述第二换热器的第七进水口和第七出水口均与所述低温热源相连通；所述第七进水口与所述第七出水口在所述第二换热器的内部相连通；所述第七进水口与所述低温热源之间设置有所述低温热源侧水泵；所述第一换热器的第八出水口与所述供暖蓄热水箱的第九进水口通过第十管路相连通，所述第一换热器的第八进水口与所述供暖蓄热水箱的第九出水口通过第十一管路相连通；所述第十一管路上设置有所述中间水泵；所述第九出水口与所述第八管路通过第十二管路相连通；所述第八出水口与所述第八进水口在所述第一换热器的内部相连通；所述第九出水口与所述第九进水口在所述供暖蓄热水箱的内部相连通；所述第八出水口与所述第七管路通过第十三管路相连通；所述第七管路与所述第九管路通过第十四管路相连通；所述第五管路与所述第十一管路之间还设置有第十五管路，所述第十五管路上设置有第十三阀门；所述太阳能集热器的主循环水出口与所述供暖蓄热水箱的第二进水口之间还设置有第四管路；所述第四管路上设置有第一阀门；所述第一管路上设置有第二阀门，所述第三管路上设置有第三阀门，所述第十管路上设置有第四阀门，所述第六管路上设置有第五阀门，所述第十三管路上设置有第六阀门，所述第七管路上设置有第七阀门，所述第十四管路上设置有第八阀门，所述第十二管路上设置有第九阀门，所述第十一管路上设置有第十阀门，所述第十五管路上设置有第十一阀门，所述第八管路上设置有第十二阀门，所述第九管路上设置有第十三阀门；所述控制器用于控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门、所述第八阀门、所述第九阀门、所述第十阀门、所述第十一阀门、所述第十二阀门、所述第十三阀门的开启和关闭；所述控制器与所述热泵、所述低温热源侧水泵、所述集...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒海文，张宏亮，姜珊，郭晓东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21