CN108253643B - 一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统，包括太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱，太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱并联连接在水循环回路中，即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱还并联连接在制冷剂循环回路中，制冷剂循环回路中还设有风冷蒸发器、压缩机、节流机构。本发明可以在三种运行模式下供应热水，分别是套管冷凝器即热式加热供应热水、盘管静态加热水箱供应热水和太阳能供应热水；盘管静态加热水箱和太阳能水箱为互补水箱，通过内循环可将太阳能热水与盘管静态加热水箱互补，提高系统储热水能力。

Description

一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统及控制方法

技术领域

本发明涉及热泵领域，尤其涉及一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统及控制方法。

背景技术

目前，太阳能热水系统在民用建筑中广泛应用，其应用过程中节能环保，但是其运行过程中受气象条件的影响较大，热水的供应稳定性受到很大影响。空气源热泵热水系统，以消耗部分电能，从自然界的空气侧吸取热量来加热生活热水，是一种节能的生活热水供应方案，但是始终还是需要消耗电能，无法充分应用清洁能源。

发明内容

本发明的目的是设计一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统，包括太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱，所述太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱并联连接在水循环回路中，所述太阳能集热器包括太阳能水箱，太阳能水箱内设有水温传感器，所述盘管静态加热式水箱为水温分层水箱，通过中间的隔板将盘管静态加热式水箱分为上下两层，上层为高温水，下层为常温水，隔板可在盘管静态加热式水箱内上下移动；所述水循环回路中设有自来水进水口、自来水出水口、循环水泵，通过第一二通阀控制即热式套管换热器中水流通断，第二二通阀控制盘管静态加热式水箱中水流通断，第三二通阀控制太阳能集热器中水流通断；第四二通阀、第五二通阀控制循环水泵的通断、短路；

所述即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱还并联连接在制冷剂循环回路中，制冷剂循环回路中还设有风冷蒸发器、压缩机、节流机构，第六二通阀控制即热式套管换热器中制冷剂通断，第七二通阀控制盘管静态加热式水箱中制冷剂通断；

盘管静态加热水箱和太阳能水箱为互补水箱，当太阳能充足时，通过内循环可将太阳能热水储存在盘管静态加热水箱，当太阳能不足时，通过内循环可将盘管静态加热水箱热水储存在太阳能水箱，提高系统储热水能力。

即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统的控制方法，具体如下：

运行方式一：当水温传感器检测太阳能水箱水温满足使用需求时，第三二通阀、第四二通阀开启，第一二通阀、第二二通阀、第五二通阀关闭，直接采用太阳能水箱供水；

运行方式二：当水温传感器检测太阳能水箱水温不满足使用需求时，第二二通阀开启，第一二通阀、第三二通阀、第四二通阀，第五二通阀关闭，采用盘管静态加热式水箱供水；

运行方式三：盘管静态加热式水箱供水中，当隔板上升到上层时，第一二通阀开启，第二二通阀、第三二通阀、第四二通阀、第五二通阀关闭，即热式套管换热器开始供水，同时开启第六二通阀，即热式套管换热器通入制冷剂；

运行方式四：即热式套管换热器供水情况下，停止用水后，若太阳能水箱中水温满足温度要求，开启循环水泵，将太阳能水箱热水补充至盘管静态加热式水箱；若太阳能水箱中水温不满足温度要求，启动盘管静态加热式水箱，开启第七二通阀，关闭第六二通阀，盘管静态加热式水箱中常温水被加热，当水温达到设定值，第二二通阀、第三二通阀和第五二通阀阀开启，关闭第四二通阀，启动循环水泵，将盘管静态加热式水箱中热水补充到太阳能水箱，直至太阳能水箱中水温满足温度要求。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以在三种运行模式下供应热水，分别是套管冷凝器即热式加热供应热水、盘管静态加热水箱供应热水和太阳能供应热水；

2、本发明盘管静态加热水箱和太阳能水箱为互补水箱，当太阳能充足时，通过内循环可将太阳能热水储存在盘管静态加热水箱，当太阳能不足时，通过内循环可将盘管静态加热水箱热水储存在太阳能水箱，提高系统储热水能力。

3、优先使用太阳能供应热水，太阳能不足时启用盘管静态加热水箱供应热水，当静态加热盘管水箱处于低水位时，直接启动即热式热泵单元供应热水，保证系统最优的节能运行方案。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为盘管静态加热式水箱结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、2所示，一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统，包括太阳能集热器8、即热式套管换热器2、盘管静态加热式水箱3，所述太阳能集热器8、即热式套管换热器2、盘管静态加热式水箱8并联连接在水循环回路A中，所述太阳能集热器8包括太阳能水箱9，太阳能水箱9内设有水温传感器(图中未示出)，所述盘管静态加热式水箱3为水温分层水箱，通过中间的隔板将盘管静态加热式水箱分为上下两层，上层为高温水，下层为常温水，隔板302可在盘管静态加热式水箱3内上下移动；所述水循环回路A中设有自来水进水口1、自来水出水口10、循环水泵7，通过第一二通阀S1控制即热式套管换热器2中水流通断，第二二通阀S2控制盘管静态加热式水箱3中水流通断，第三二通阀S3控制太阳能集热器8中水流通断；第四二通阀S4、第五二通阀S5控制循环水泵7的通断、短路。

所述即热式套管换热器2、盘管静态加热式水箱3还并联连接在制冷剂循环回路B中，制冷剂循环回路B中还设有风冷蒸发器5、压缩机6、节流机构4，第六二通阀a1控制即热式套管换热器2中制冷剂通断，第七二通阀a2控制盘管静态加热式水箱3中制冷剂通断。

即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统的控制方法，具体如下：

运行方式一：当水温传感器检测太阳能水箱9水温满足使用需求时，第三二通阀S3、第四二通阀S4开启，第一二通阀S1、第二二通阀S2、第五二通阀S5关闭，直接采用太阳能水箱9供水；

运行方式二：当水温传感器检测太阳能水箱9水温不满足使用需求时，第二二通阀S2开启，第一二通阀S1、第三二通阀S3、第四二通阀S4，第五二通阀S5关闭，采用盘管静态加热式水箱3供水；

运行方式三：盘管静态加热式水箱3供水中，当隔板302上升到上层B处时，第一二通阀S1开启，第二二通阀S2、第三二通阀S3、第四二通阀S4、第五二通阀S5关闭，即热式套管换热器2开始供水，同时开启第六二通阀a1，即热式套管换热器2通入制冷剂。

运行方式四：即热式套管换热器2供水情况下，停止用水后，若太阳能水箱9中水温满足温度要求，开启循环水泵7，将太阳能水箱9热水补充至盘管静态加热式水箱3；若太阳能水箱9中水温不满足温度要求，启动盘管静态加热式水箱9，开启第七二通阀a2，关闭第六二通阀a1，盘管静态加热式水箱3中常温水被加热，当水温达到设定值，第二二通阀S2、第三二通阀S3和第五二通阀S5开启，关闭第四二通阀S4，启动循环水泵7，将盘管静态加热式水箱3中热水补充到太阳能水箱9，直至太阳能水箱9中水温满足温度要求，提高系统储热水能力。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统，其特征在于，包括太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱，所述太阳能集热器、即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱并联连接在水循环回路中，所述太阳能集热器包括太阳能水箱，太阳能水箱内设有水温传感器，所述盘管静态加热式水箱为水温分层水箱，通过中间的隔板将盘管静态加热式水箱分为上下两层，上层为高温水，下层为常温水，隔板可在盘管静态加热式水箱内上下移动；所述水循环回路中设有自来水进水口、自来水出水口、循环水泵，通过第一二通阀控制即热式套管换热器中水流通断，第二二通阀控制盘管静态加热式水箱中水流通断，第三二通阀控制太阳能集热器中水流通断；第四二通阀、第五二通阀控制循环水泵的通断、短路；

所述即热式套管换热器、盘管静态加热式水箱还并联连接在制冷剂循环回路中，制冷剂循环回路中还设有风冷蒸发器、压缩机、节流机构，第六二通阀控制即热式套管换热器中制冷剂通断，第七二通阀控制盘管静态加热式水箱中制冷剂通断；

盘管静态加热水箱和太阳能水箱为互补水箱，当太阳能充足时，通过内循环可将太阳能热水储存在盘管静态加热水箱，当太阳能不足时，通过内循环可将盘管静态加热水箱热水储存在太阳能水箱，提高系统储热水能力。

2.根据权利要求1所述的即热蓄热热泵与太阳能耦合热水系统的控制方法，其特征在于，具体如下：

运行方式一：当水温传感器检测太阳能水箱水温满足使用需求时，第三二通阀、第四二通阀开启，第一二通阀、第二二通阀、第五二通阀关闭，直接采用太阳能水箱供水；

运行方式二：当水温传感器检测太阳能水箱水温不满足使用需求时，第二二通阀开启，第一二通阀、第三二通阀、第四二通阀，第五二通阀关闭，采用盘管静态加热式水箱供水；

运行方式三：盘管静态加热式水箱供水中，当隔板上升到上层时，第一二通阀开启，第二二通阀、第三二通阀、第四二通阀、第五二通阀关闭，即热式套管换热器开始供水，同时开启第六二通阀，即热式套管换热器通入制冷剂；

运行方式四：即热式套管换热器供水情况下，停止用水后，若太阳能水箱中水温满足温度要求，开启循环水泵，将太阳能水箱热水补充至盘管静态加热式水箱；若太阳能水箱中水温不满足温度要求，启动盘管静态加热式水箱，开启第七二通阀，关闭第六二通阀，盘管静态加热式水箱中常温水被加热，当水温达到设定值，第二二通阀、第三二通阀和第五二通阀阀开启，关闭第四二通阀，启动循环水泵，将盘管静态加热式水箱中热水补充到太阳能水箱，直至太阳能水箱中水温满足温度要求。

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