适用于轨道交通基地的空气源热泵辅助太阳能热水系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适用于轨道交通基地的空气源热泵辅助太阳能热 水系统，包括：一个蓄热水箱(2)，一个连接蓄热水箱(2)的太阳能集热 器阵列(1)；还包括：一个空气源热泵(4)，一个串接在蓄热水箱(2)和 用户之间的缓冲热水箱(3)；所述的空气源热泵(4)与缓冲热水箱(3) 相接；本实用新型专利技术的有益效果是：能够提高太阳能利用率，节约能源消耗， 并随时保证热水供应能满足需求。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轨道交通节能
以及太阳能热利用
， 尤其涉及轨道交通车辆基地动态热水需求下的热泵辅助太阳能热水系统。
技术介绍
全球性石化能源的紧缺以及温室效应的加剧给环境和社会发展带来了 很多负担，作为应对，近年来太阳能等可再生能源的开发及利用发展迅速。在建筑能源消耗构成中，热水使用造成的能耗约占30%左右，而采用太阳能 热水系统能使热水能耗降低到先前的30% 70%左右。虽然太阳能热水系统 具有如此的节能潜力，但它同时也存在一些问题。太阳能热水器以太阳能 为热源，而太阳能具有很强的变动性，夜间或者阴雨天气下能不能有效的 工作。因此，尽管太阳能热水器在住宅中的普及率已经较高，但是在其他 场合，由于对供热稳定性要求较高，独立的太阳能热水系统并不常见，而 是与其他辅助热源协同运作，包括电加热、燃气锅炉及空气源热泵等。研 究表明目前情况下，与其他几种类型的辅助加热相比，空气源热泵系统产 出生活热水时在经济性和加热效率方面具有优势，同时其应用场合及时间 也不受限制。因此热泵辅助的太阳能热水系统已经有了不少设计及应用， 比如申请号CN200720081186. 3的专利给出了一种空气源热泵辅助加热太阳 能热水设备。该设备采用空气源热泵进一步加热空气太阳能集热器热水箱 中的热水，达到需求的热水温度。这种空气源热泵辅助太阳能热水系统以 及其它类似的装置或系统，面向的对象都以家庭为主，适用于单一的小量 的热水需求，而在其他应用场合的效果并不理想。3对于轨道交通地铁车辆基地来说，其对热水的要求有很多自身特点 一是热水需求时间长，车辆维护工作要求一天24小时都有充足的工作热水 及洗浴热水；二是热水消耗量的动态性强，这与车辆维护工作自身较大的 随机性有关，热水消耗量时大时小；三是热水消耗量大，这由车辆维护工 作特点决定。针对以上这些特点，车辆的基地的热水系统与一般性的太阳 能热水系统在结构上有所差异，热水量需求大的特点决定系统应该能够充 分利用太阳能以获得较高的节能及经济效益，热水需求的持续性及动态性 又要求系统的辅助热源具有较快的反应速度以及灵活性。如何设计一种能够有效的满足上述需求的适用于轨道交通基地的空气 源热泵辅助太阳能热水系统是技术人员要解决的问题。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供了一种适用于轨道交通基地的 空气源热泵辅助太阳能热水系统，旨在解决上述的问题。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的本技术包括 一个蓄热水箱， 一个连接蓄热水箱的太阳能集热器 阵列；还包括 一个空气源热泵， 一个串接在蓄热水箱和用户之间的缓冲 热水箱；所述的空气源热泵与缓冲热水箱相接。与现有技术相比，本技术的有益效果是能够提高太阳能利用率， 节约能源消耗，并随时保证热水供应能满足需求。附图说明图l为本技术结构示意图2为图1中太阳能集热器阵列示意图3为图2中单个太阳能集热器结构示意图4为图1中中缓冲热水箱结构示意图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述 由图l可见本技术包括 一个蓄热水箱2， 一个连接蓄热水箱2 的太阳能集热器阵列l;还包括 一个空气源热泵4， 一个串接在蓄热水箱 2和用户之间的缓冲热水箱3;所述的空气源热泵4与缓冲热水箱3相接；在太阳能集热器阵列1、蓄热水箱2以及缓冲热水箱3中分别安置一个连接监控中心的温度传感器(图中未示)；所述的安置在太阳能集热器阵列1中的温度传感器是在位于与太阳能集热器阵列1出口最接近的水箱中；所述的安置在蓄热水箱2中的温度传感器是在位于蓄热水箱上部，液面之下接近液面处；所述的安置在缓冲热水箱3中的温度传感器是在缓冲热水箱中部；所述的太阳能集热器阵列1是平板集热器或真空管集热器； 所述的太阳能集热器阵列1与蓄热水箱2的连接是通过一个管道上的集热泵5连接的；所述的集热泵5在蓄热水箱2下部出口与太阳能集热器阵列l之间；所述的蓄热水箱2与缓冲热水箱3连接是通过一个连通管6连接的； 所述的连通管6与蓄热水箱2相连的一端低于与缓冲热水箱3相连的一端； 所述的蓄热水箱2和缓冲热水箱3的液面高度相同。 本技术主要原理是通过太阳能集热器和大型蓄热水箱来尽可能的 收集利用免费、清洁的太阳能，并将能量续存在蓄热水箱中。由于太阳能 在不同天气、不同时刻下强度不同，因此其供热能力也有所差异，为了保 证在强太阳辐照和弱太阳辐照天气下太阳能都能得到充分的利用，蓄热水 箱的蓄热容量相对较大。所以在长期连续运行的系统中，其中大部分时间 下蓄热水箱的温度并不能满足使用需求。为此，本技术中设置了一台 空气源热泵来辅助供热，保证末端热水温度。太阳能集热和热泵联合运作 模式下，二者的工作状态需要协调好。由于太阳能热水在运行期间基本上是免费的，而热泵热水则需要按产热比例消耗一定的电能，所以联合运行 时，应该以太阳能为主、热泵为辅，才能具有较高的经济收益及节能效果。 然而，前面提到在系统运行的大部分时间，单靠太阳能集热器并不能保证 热水温度，所以作为辅助的空气源热泵的运行需要遵循两个原则其一是 开启时间要少，尽量保证太阳能负担主要负荷；其二是要保证系统出水温度 满足末端需求。上述两条原则在实际运行时有一定的矛盾性，由于太阳能 对蓄热水箱的加热是一个逐渐进行的过程，如果空气源热泵随时保证蓄热 水箱的温度达到使用要求，则在晴天午间等辐照强烈的时刻，由于太阳能 得热大大提高导致蓄热水箱的温度过高，这样不但系统漏热增加，而且过 高的热水温度会降低太阳能集热器的集热效率，就是说在这种情况下太阳 能的利用度被降低了，在总供热负荷相当的情况下，相应的热泵消耗的电 量就增加了，降低了系统的经济性和节能效果。在这种规模的太阳能热水 系统中，目前对于太阳辐射强度的变化还无法给予较为准确的预测，就是 说采用前馈预测控制的方法来控制热泵运行的方案在复杂度和可行性方面 是不现实的。针对这种情况，本技术采用了串联在系统中的缓冲热水 箱来应对。缓冲热水箱串联在蓄热水箱和用户之间，容量相对蓄热水箱来 说要小很多，水箱的液面之下，设置了螺旋形盘管，作为空气源热泵机组 的冷凝器。当缓冲热水箱的温度低于末端需求温度时，热泵机组开始运行， 通过冷凝器盘管迅速加热缓冲热水箱中的热水，直到达到设定温度为止。 缓冲水箱通过一个连通管道与蓄热水箱相连，在缓冲热水箱的热水被消耗 之后，根据连通器原理，蓄热水箱中的热水会从该联通管道进入缓冲热水 箱对消耗掉的热水进行补充。如此，在太阳能集热效率和利用度都较高的 同时，末端的热水温度也得到了保证。太阳能集热器可以采用平板集热器或真空管集热器或其他类型的集热 器。实际应该采用何种集热器需要根据系统规模、使用要求以及当地气候决定。 一般情况下，对于该系统比较适合的集热器形式为平板集热器。由 于蓄热水箱的温度较低，此时平板集热器一般比真空管等其他形式的集热 器具有更高的效率。根据系统设计热负荷，在楼顶或其他空旷地带设置集 热器阵列。轨道交通车辆基地一般面积较大并且以低层建筑为主，所以具 有足够的空间来放置集热器阵列。集热器阵列由若干独立的集热器按照一 定的串联、并联形式组成。每个集热器上部自身带有独立小水箱，水箱内 部沿水平方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于轨道交通基地的空气源热泵辅助太阳能热水系统，包括：一个蓄热水箱（２），一个连接蓄热水箱（２）的太阳能集热器阵列（１）；其特征在于还包括：一个空气源热泵（４），一个串接在蓄热水箱（２）和用户之间的缓冲热水箱（３）；所述的空气源热泵（４）与缓冲热水箱（３）相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓保，宋兆培，温清，翟晓强，
申请(专利权)人：王晓保，宋兆培，温清，翟晓强，
类型：实用新型
国别省市：31