一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统，包括热泵系统、太阳能集热器系统、热水箱、供暖水箱、储热水箱和热泵工质预热器；太阳能集热器系统包括太阳能集热器、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀及换热管路；热泵系统包括第一闭合回路和第二闭合回路，第一闭合回路包括热泵蒸发器、热泵冷凝器、压缩机和膨胀阀，热泵蒸发器置于储热水箱内上部；第二闭合回路为热水箱、供暖水箱提供热量。本实用新型专利技术在太阳能集热器回路中位于用户端与储热水箱之间增设一个热泵工质预热器，既做到太阳能集热器回路吸收的热更大程度得到利用，又提高了热泵回路工质在进入热泵冷凝器前的温度，提高了热泵系统整体的运行效率，节能降耗。降耗。降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统


[0001]本技术属于热泵领域，具体涉及一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统。

技术介绍

[0002]随着供热需求的不断增长，目前投入到供热方面的能源量也在日益增加。传统供热方式多采用煤炭等原料进行供暖，这不仅需要消耗大量化石能源，造成能源紧张，还会导致气候变暖、雾霾天气频出等环境问题。热泵技术通过消耗少部分电能，将低品位的热能转化成高品位的热能加以利用，具有环保节能及能效比高等优势，因此利用热泵技术供热已经被国内外专家学者的广泛研究。我国也在积极推进这一清洁取暖方式，积极开展“煤改电”行动，着力推进清洁取暖工程。
[0003]目前，热泵供热技术按照低品位热源的不同，主要分为以下几种类型：空气源热泵：空气源热泵通过消耗一部分电能将空气中的低品位热源提取转换为可利用的高品位热源来供热。空气源热泵的设备投资成本相较于其他类型的热泵较低，并且由于其热源来自环境中的空气，所以在设备的地域要求上没有特殊要求；水源热泵：水源热泵多采用地表的湖泊水或地下水作为热源，利用热泵系统，将自然界水中的低品位热能转换成可利用的高品位热能，水源热泵的热源温度一般较为稳定(尤其是地下水)，机组系统的性能系数也相对较高；地源热泵：这里说的主要是带有钻探探头的地源热泵系统，它以中深层的地层土壤为热源，将地下的低品位热提取出来转换为可供热利用的热能。由于地温的相对稳定性和相对与环境气温的逆变性，这种地源热泵的机组性能系数一般较高。
[0004]上述现有技术存在有一些问题：空气源热泵系统由于其热源为空气，因此受到环境温度的影响很大，尤其是在冬季，环境温度低，热泵不能高效稳定的运行，造成了供暖不舒适、压缩机频繁启停等问题，因此其年综合性能系数较低。此外，空气源热泵还存在噪音问题，相较于其它种类的热泵，空气源热泵的噪音较大，这些都是限制其发展的重要因素；水源热泵系统受地域限制影响较大，在地表及地下水资源匮乏地区，难以普及，此外，由于环保要求及当地政策规定，在利用水源做热源建立热泵供热系统前，还需要取得地方政府的许可；地源热泵系统在建造时由于需要钻探，因此整个机组成本较高，地下土壤的热平衡问题及地埋管的换热问题相对来说也较为复杂。此外，由于存在钻探操作，地源热泵不是在何处都可以进行的，尤其是城市地区。
[0005]综上，亟待研究一种环保供热技术，即研究一种地域及季节限制性较小、成本较低且全年性能系数较高的低品位热源。

技术实现思路

[0006]针对现有热泵系统中由于热源所具不足对热泵供热的应用带来的不利影响，本技术的目的在于，提供一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统。
[0007]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案予以解决：
[0008]一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统，包括热泵系统、太阳能集热器系统、热
水箱、供暖水箱、储热水箱和热泵工质预热器；其中：
[0009]所述太阳能集热器系统包括太阳能集热器、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀及换热管路，其中，第一三通阀设置在太阳能集热器的出水口处，第一三通阀的第2端口通过换热管路连接第二三通阀，第二三通阀的第2端口和第3端口连接的换热管路分别经过热水箱及供暖水箱后，连接第三三通阀的第3端口；第三三通阀的第2端口连接的换热管路依次经过热泵工质预热器、储热水箱后连接太阳能集热器的入水口；第三三通阀的第1端口连接第一三通阀的第3端口；
[0010]所述热泵系统包括第一闭合回路和第二闭合回路，其中，所述第一闭合回路包括热泵蒸发器、热泵冷凝器、压缩机和膨胀阀，所述热泵蒸发器置于储热水箱内上部，所述热泵工质预热器位于热泵蒸发器和压缩机之间的管路上；由所述热泵蒸发器的出水口的管路经热泵工质预热器和热泵蒸发器后连接压缩机入口，所述压缩机出口管路连接热泵冷凝器，所述热泵冷凝器出口管路经膨胀阀连接热泵蒸发器的入水口，形成第一闭合回路；
[0011]所述第二闭合回路为热水箱、供暖水箱提供热量。
[0012]进一步的，所述第二闭合回路包括第四三通阀，由所述热泵冷凝器的出口换热管路经所述第四三通阀分别连接热水箱、供暖水箱的进水管路后，所述热水箱、供暖水箱的出水管路连接热泵冷凝器的入口。
[0013]进一步的，所述储热水箱中，热泵蒸发器的管路设置在太阳能集热器系统管路的上方。
[0014]进一步的，在所述热水箱和供暖水箱处均安装温度传感器。
[0015]进一步的，所述热泵系统的第一闭合回路中工质类型为R134a。
[0016]相较于现有的热泵系统，本技术的有益效果如下：
[0017]1、将太阳能作为热泵的唯一低温热源来源，在热量终端处独立布置了热水管路系统和供暖管路系统，同时实现供暖和供热水。
[0018]2、采用本技术的系统，夏季单独利用太阳能集热器供热基本可满足住户需求，冬季太阳能集热器吸收的热达不到使用要求，会先储存在储热水箱中，后作为热泵的低品位热源，这样提高了热泵的蒸发温度，优化其运行性能，节约能源。
[0019]3、储热水箱中采用热泵蒸发器在上、太阳能换热器在下的布置方式，这样底部的水被加热后向上流动，利用冷热水的自然对流，优化换热效果，相较于传统的并排布置优化了性能。
[0020]4、增设一个换热设备(即热泵工质预热器)达到热能梯级利用目的，提高能量利用率。换热设备在太阳能集热器回路中位于用户端与储热水箱之间，即生活用热使用之后，先在换热器中作为高温侧提供热量，再将剩下的热量储存在储热水箱中。在热泵回路中，该换热设备位于热泵蒸发器和压缩机中间，即热泵回路中的工质在热泵蒸发器中吸热后，继续流经换热设备(热泵工质预热器)进一步吸热。这样既做到太阳能集热器回路吸收的热更大程度得到利用，又提高了热泵回路工质在进入热泵冷凝器前的温度，提高了热泵系统整体的运行效率，节能降耗。
[0021]本技术将热泵供热技术与太阳能供热技术结合利用，得到一种以太阳能集热器为唯一热源的供热系统，两者优势互补，达到1+1>2的目的。新系统实现了降低成本、提高效率及稳定性、减少结霜的目的，且该系统的建造门槛较低，一般城市及农村地区均可建
造。
附图说明
[0022]图1是本技术的结构示意图。
[0023]图2是用户端换热器中换热前后两侧工质的温度变化示意图。
[0024]以下结合附图和具体实施方式对本技术进一步解释说明。
具体实施方式
[0025]如图1所示，本技术给出的太阳能集热器热源的混联式热泵系统，包括热泵系统、太阳能集热器系统、热水箱、供暖水箱、储热水箱、热泵工质预热器。
[0026]太阳能集热器系统包括太阳能集热器、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀及换热管路。其中，第一三通阀设置在太阳能集热器的出水口处，第一三通阀的第2端口通过换热管路连接第二三通阀，第二三通阀的第2端口和第3端口连接的换热管路分别经过热水箱及供暖水箱后，连接第三三通阀的第3端口；第三三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热器热源的混联式热泵系统，其特征在于，包括热泵系统、太阳能集热器系统、热水箱、供暖水箱、储热水箱和热泵工质预热器；其中：所述太阳能集热器系统包括太阳能集热器、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀及换热管路，其中，第一三通阀设置在太阳能集热器的出水口处，第一三通阀的第2端口通过换热管路连接第二三通阀，第二三通阀的第2端口和第3端口连接的换热管路分别经过热水箱及供暖水箱后，连接第三三通阀的第3端口；第三三通阀的第2端口连接的换热管路依次经过热泵工质预热器、储热水箱后连接太阳能集热器的入水口；第三三通阀的第1端口连接第一三通阀的第3端口；所述热泵系统包括第一闭合回路和第二闭合回路，其中，所述第一闭合回路包括热泵蒸发器、热泵冷凝器、压缩机和膨胀阀，所述热泵蒸发器置于储热水箱内上部，所述热泵工质预热器位于热泵蒸发器和压缩机之间的管路上；由所述热泵蒸发器的出水口的管路经热泵工质预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹佳佳，周向民，蒋荣辉，段纪成，杨博，田玉宝，张立臣，
申请(专利权)人：西安联创分布式可再生能源研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：