一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统

1.本实用新型属于太阳能热泵技术领域，具体涉及一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.太阳能空气源热泵可采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并从空气中吸收大量的热能；气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热而把水加热。太阳能具有间歇性和不稳定性等特点，这些特性使太阳能的大规模应用受到很大制约。空气源热泵在阴雨天或夜间虽能正常连续运行，但是与太阳能热泵相比其能效比较低，运行费用相比较高。目前技术中大多是将太阳能和空气源热泵结合起来，但一是由于太阳能具有不稳定性，难以保证持续使用，适用性差，制冷与制热的切换方式较为繁琐，极大影响了实际使用效果，无法保证工作效率。二是冬季空气源热泵容易结霜，导致系统性能下降，能耗增加。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，能够将太阳能和空气源热泵结合起来，可实现制冷、制热、制热水，通过新风单元和太阳能制热水单元辅助制热，保证了制热持续稳定，适应性强。
5.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
6.包括新风单元、太阳能制热水单元、热泵供暖单元；
7.所述新风单元包括第一温度检测器、第二风阀、第一风机、光伏光热集热器，所述光伏光热集热器一侧的两端设置空气管道，所述空气管道连接至房间内，一端空气管道上设置第一风机和第一风阀，另一端空气管道上设置第一温度检测器和第二风阀；
8.所述太阳能制热水单元包括第一水箱和第二水箱，所述光伏光热集热器的另一侧的两端通过第一水管与第一水箱的左侧连接，一端的第一水管上设置第一水泵；所述第一水箱内设置第一电加热器和第二电加热器；
9.所述热泵采暖单元包括空气源热泵，所述空气源热泵包括第二风机、蒸发器、四通换向阀、膨胀阀、冷凝器、压缩机；所述四通换向阀设有四个端口，所述蒸发器的左侧设置第二风机，所述蒸发器的上下两端分别连接四通换向阀的第一端口和膨胀阀的一端，所述膨胀阀的另一端与冷凝器的一端连接；所述四通换向阀的第二端口连接压缩机的一端，压缩机的另一端与第四端口连接；所述四通换向阀的第三端口与冷凝器的另一端连接。
10.进一步的，所述第一电加热器与交流电线路连接，所述第二电加热器与直流电线路连接，直流电线路与光伏光热集热器中的光伏板连接。
11.进一步的，所述第一水箱的右侧分别与第二水箱左侧的上部和第二水泵连接；第
第十一水阀，37-风机盘管，38-房间,39-空气管道，40-第一水管，41-交流电线路，42-直流电线路，43-冷媒管道，44-第二水管，45-光伏板，46-导热胶，47-集热板，48-水管，49-翅片。
具体实施方式
25.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
27.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.下面集合附图，对本实用新型进行详细说明，本实施例公开的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，如图1所示，包括新风单元、太阳能制热水单元、热泵供暖单元；
29.所述新风单元包括第一温度检测器4、第二风阀5、第一风机2、光伏光热集热器1，所述光伏光热集热器1一侧的两端设置空气管道39，所述空气管道39连接至房间38内，一端空气管道上设置第一风机2和第一风阀3，另一端空气管道上设置第一温度检测器4和第二风阀5；
30.所述太阳能制热水单元包括第一水箱8和第二水箱17，所述光伏光热集热器1的另一侧的两端通过第一水管40与第一水箱8的左侧连接，一端的第一水管40上设置第一水泵6；所述第一水箱8内设置第一电加热器7和第二电加热器9；
31.所述热泵采暖单元包括空气源热泵，所述空气源热泵包括第二风机21、蒸发器22、四通换向阀23、膨胀阀24、冷凝器25、压缩机26；所述四通换向阀23设有四个端口，所述蒸发器22的左侧设置第二风机21，所述蒸发器22的上下两端分别连接四通换向阀23的第一端口和膨胀阀24的一端，所述膨胀阀24的另一端与冷凝器25的一端连接；所述四通换向阀23的第二端口连接压缩机26的一端，压缩机26的另一端与第四端口连接；所述四通换向阀23的第三端口与冷凝器25的另一端连接。
32.新风单元：当冬天时，第一温度检测器4检测到空气温度高于18度时，第二风阀5，第一风机2开启，新风系统辅助空气源热泵进行供暖，通过空气管道39将热风吹进房间38内。
33.太阳能制热水单元：第一水阀10，第二水泵13开启，自来水进入第一水箱8。太阳辐射充足时，第一水泵6开启，第一电加热器7利用光伏光热集热器产生的直流电对第一水箱8中的水进行加热，第二电加热器9连接外界交流电辅助加热保证水温，当第二温度检测器11检测到水温达到45度后，第二水阀12开启，热水进入第二水箱中储存。
34.热泵单元：热泵单元具有制热、制冷和两种运行模式。其中，制热制冷模式之间的切换可通过切换四通换向阀23流向以及各截止阀的开关予以实现。图中四通换向阀23上所
示的虚线为制冷，实线为制热。夏季时，第九水阀31关闭，冷水流经风机排管37，中央空调制冷。冬季时，产生的热水一方面流经风机盘管对屋内进行供暖，另一方面，当太阳辐射不足时，第九水阀31打开，作为生活用水投入使用。
35.如图1所示，四通换向阀23上标注有ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，其中ⅰ表示第一端口，ⅱ表示第二端口，ⅲ表示第三端口，ⅳ表示第四端口。所述新风单元各部件连接的管路为空气管道，太阳能制热水单元连接各部件的管路为第一水管40，热泵供暖单元的空气源热泵具有的部件之间采用冷媒管道连接，在空气源热泵和房间之间设置的各部件采用第二水管44连接。
36.冬季制热时，空气作为低温热源，第三水箱30中的水作为高温热源。热泵供暖单元中四通换向阀23的ⅰ与ⅱ，ⅲ与ⅳ间的阀门打开，ⅱ与ⅲ，ⅳ与ⅰ间的阀门关闭。制冷工质顺着实线进行逆向卡诺循环：制冷工质流经蒸发器22吸热后，变成接近干饱和蒸汽的状态进入压缩机26，升压后在进入冷凝器25向水散热，产生生活热水，在冷凝器25内的过热制冷工质蒸汽降温冷凝至液体状态进入膨胀阀24，节流降温降压，再进入蒸发器进行下一次循环。
37.卡诺循环包括四个步骤:等温吸热，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量；绝热膨胀，在这个过程中系统对环境做功，温度降低；等温放热，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温放热和绝热压缩过程中系统对环境作负功。
38.夏季制冷时四通换向阀23中的ⅰ与ⅱ，ⅲ与ⅳ间的阀门关闭，ⅱ与ⅲ，ⅳ与ⅰ间的阀门打开，第九水阀31关闭。相比于制热时，制冷工质流向改变，空气变成高温热源，第三水箱30则变成低温热源。原先的蒸发器变成冷凝器，冷凝器变成蒸发器。
39.所述第一电加热器7与交流电线路连接，所述第二电加热器9与直流电线路连接，直流电线路与光伏光热集热器的光伏板45连接。通过第一加热器7和第二加热器9配合辅助加热，即使在太阳能不足的情况下也可进行加热制得热水，保证了制热的稳定性。
40.所述第一水箱8的右侧分别与第二水箱17左侧的上部和第二水泵13连接；第一水箱8和第二水箱17之间通过第一水管连接，第一水管上依次设置第二温度检测器11、第二水阀12、第三水泵14、第四水阀16；第一水箱8和第二水泵13之间通过第一水管连接，第一水管上设置第一水阀10。
41.所述第二水箱17的右侧通过第一水管与房间38连通，第二水箱17与房间38连通的第一水管上依次设置第五水阀18、第五水泵19、第六水阀20。所述第二水箱17左侧的下部依次设置第三水阀15、第六水泵32、第九水阀31，第三水阀15、第六水泵32、第九水阀31之间通过第一水管连接。
42.所述热泵采暖单元还包括第三水箱30，所述冷凝器25右侧的上下端通过第二水管44与第三水箱30连接，连接冷凝器25和第三水箱30上端的第二水管上设置第七水阀27，下端的第二水管上设置第八水阀28。所述第三水箱30右侧的上下端通过第二水管与风机盘管37连接；连接第三水箱30和风机盘管37上端的第二水管上依次设置第三温度检测器29、第四温度检测器34、第十水阀35，下端的第二水管上依次设置第七水泵33和第十一水阀36。
43.所述连接第三水阀15、第六水泵32、第九水阀31的第一水管与连接第三温度检测器29、第四温度检测器34、第十水阀的第二水管连通。通过第三温度检测器29检测第三水箱30出口的热水温度，通过第四温度检测器34检测进入风机盘管37的热水温度。
44.如图2所示，所述光伏光热集热器由上至下依次设置光伏板45、导热胶46、集热板
47、水管48、翅片49。所述导热胶46设置在光伏板45和集热板47之间，导热胶与光伏板和集热板固定连接。水管48在集热板47下方吸收热量，翅片49在最下方使空气更好进行对流换热。
45.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

技术特征：
1.一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，包括新风单元、太阳能制热水单元、热泵供暖单元；所述新风单元包括第一温度检测器、第二风阀、第一风机、光伏光热集热器，所述光伏光热集热器一侧的两端设置空气管道，所述空气管道连接至房间内，一端空气管道上设置第一风机和第一风阀，另一端空气管道上设置第一温度检测器和第二风阀；所述太阳能制热水单元包括第一水箱和第二水箱，所述光伏光热集热器的另一侧的两端通过第一水管与第一水箱的左侧连接，一端的第一水管上设置第一水泵；所述第一水箱内设置第一电加热器和第二电加热器；所述热泵采暖单元包括空气源热泵，所述空气源热泵包括第二风机、蒸发器、四通换向阀、膨胀阀、冷凝器、压缩机；所述四通换向阀设有四个端口，所述蒸发器的左侧设置第二风机，所述蒸发器的上下两端分别连接四通换向阀的第一端口和膨胀阀的一端，所述膨胀阀的另一端与冷凝器的一端连接；所述四通换向阀的第二端口连接压缩机的一端，压缩机的另一端与第四端口连接；所述四通换向阀的第三端口与冷凝器的另一端连接。2.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述第一电加热器与交流电线路连接，所述第二电加热器与直流电线路连接，直流电线路与光伏光热集热器中的光伏板连接。3.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述第一水箱的右侧分别与第二水箱左侧的上部和第二水泵连接；第一水箱和第二水箱之间通过第一水管连接，第一水管上依次设置第二温度检测器、第二水阀、第三水泵、第四水阀；第一水箱和第二水泵之间通过第一水管连接，第一水管上设置第一水阀。4.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述第二水箱的右侧通过第一水管与房间连通，第二水箱与房间连通的第一水管上依次设置第五水阀、第五水泵、第六水阀。5.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述第二水箱左侧的下部依次设置第三水阀、第六水泵、第九水阀，第三水阀、第六水泵、第九水阀之间通过第一水管连接。6.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述热泵采暖单元还包括第三水箱，所述冷凝器右侧的上下端通过第二水管与第三水箱连接，连接冷凝器和第三水箱上端的第二水管上设置第七水阀，下端的第二水管上设置第八水阀。7.如权利要求6所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述第三水箱右侧的上下端通过第二水管与风机盘管连接；连接第三水箱和风机盘管上端的第二水管上依次设置第三温度检测器、第四温度检测器、第十水阀，下端的第二水管上依次设置第七水泵和第十一水阀。8.如权利要求5或7所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述连接第三水阀、第六水泵、第九水阀的第一水管与连接第三温度检测器、第四温度检测器、第十水阀的第二水管连通。9.如权利要求1所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述光伏光热集热器由上至下依次设置光伏板、导热胶、集热板、水管、翅片。10.如权利要求9所述的一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，其特征在于，所述导
热胶设置在光伏板和集热板之间，导热胶与光伏板和集热板固定连接。

技术总结
本实用新型公开了一种冷热两用的太阳能空气源热泵系统，包括所述新风单元包括第一温度检测器、第二风阀、第一风机、光伏光热集热器，所述光伏光热集热器一侧的两端设置空气管道，所述空气管道连接至房间内，空气管道上设置第一温度检测器和第二风阀；所述太阳能制热水单元包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱内设置第一电加热器和第二电加热器；所述热泵采暖单元包括空气源热泵，所述空气源热泵包括第二风机、蒸发器、四通换向阀、膨胀阀、冷凝器、压缩机；所述四通换向阀设有四个端口。能够将太阳能和空气源热泵结合起来，可实现制冷、制热、制热水，通过新风单元和太阳能制热水单元辅助制热，保证了制热持续稳定，适应性强。适应性强。适应性强。


技术研发人员：张海楚 郝文刚 董淼 王磊 刘畅
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/8/9