专利名称：空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水源热泵技术领域，具体为空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置。
背景技术：
太阳能是一种可再生的环保能 源，有巨大的开发和应用价值，太阳能集热技术在采暖和制热水领域应用十分普遍，有节能环保、安全可靠、一劳永逸的优点。但是，太阳能是借助于太阳光的照射发热的，到了冬季太阳光日照度下降，制热效率降低，夜间通过水箱、管道会散去部分热量，如果不增加其他辅助热源提高水温，大部分时间的热水达不到用户所需的温度，长时间维持低温的热水容易滋生病菌。所以，应用受到季节、天气、太阳光照强度的制约。常用的空气源热泵通过吸收空气中的热能，实现冷热交换，是高效节能的冷暖设备。但是，冬季随着气温的下降，空气源热泵的COP下降，能耗上升；特别是冬季阴雨天气，蒸发温度过低，蒸发器翅片凝聚冰霜，无法吸收空气中的热能，系统不能运行。目前，有太阳能集热器与空气源热泵结合生产热水的方法，大多是作为两种独立的加热设备供热，即太阳能集热系统供热温度未达到用户要求时，由空气源热泵补充加热到用户所需温度。但太阳能集热器与空气源热泵冬季共同存在效率低下的缺陷，没有互补性，而且，采用两种独立的加热设备，增加了项目的投资成本；也有太阳能与电加热结合的供热方法，节省投资，但电耗增加。现有技术多是太阳能与水箱连接，寒冬季节防冻方式有检测系统温度，间隙性地水循环防冻；在系统薄弱点加管道伴热带防冻；这些防冻方式既耗费热能又耗费电。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于设计提供一种空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置的技术方案，可以实现太阳能、空气能同时供热，也可以选择性的供热，空气能、太阳能互相补充，避开劣势，显著提高了水源热泵的能效比值。所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，包括太阳能集热器、空气能换热器、水源热泵、供热水箱，水源热泵与供热水箱通过进出水管配合连接，其特征在于所述的水源热泵包括热泵型压缩机、板式换热器，热泵型压缩机外壁盘旋套接多通道热交换器，多通道热交换器内套接设置三根不同管径的内管、中管、外管，热泵型压缩机的高压管与板式换热器的氟里昂管进口相连接，板式换热器的氟里昂管出口与多通道热交换器的中管进口相连接，中管出口经过回气管与热泵型压缩机相连接；内管内径为防冻液通道，中管及外管之间的管腔为防冻液通道，防冻液通道进出口分别有三通接口 A和三通接口 B将其合二为一；空气能换热器内设置翅管式换热器和风机；太阳能集热器的高温端出水口与水泵A的进液口相连接，水泵A的出液口与多通道热交换器的三通接口 B相连，三通接口 A与翅管式换热器进液口相连，翅管式换热器出液口与太阳能集热器的低温端进液口相连接。所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于还包括蓄热水箱，蓄热水箱内设置管式换热器，管式换热器进液口与水泵A连接，管式换热器出液口与多通道热交换器的三通接口 B接口相连接；蓄热水箱的上端丝口与给水管相连接，丝口内侧装有浮球阀，蓄热水箱另一侧的上端丝口略低于浮球阀的补水口，蓄热水箱与供热水箱之间上端安装的连通管使两个水箱联通，两个水箱的水位相同；供热水箱下部的出水口通过水泵B与水源热泵的板式换热器进水口相连接，板式换热器出水口与供热水箱上部进水口相连接。所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于太阳能集热器的高温端出液口与水泵A进液口之间的管路上连接设置加液罐。所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于板式换热器的 氟里昂管出口与热力膨胀阀相连接，热力膨胀阀的另一侧与多通道热交换器的中管进口相连接。上述空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，结构简单、合理，安装、使用方便，可以实现太阳能、空气能同时供热，也可以选择性的供热，空气能、太阳能互相补充，当太阳能受到阴雨天气影响供热不足时，空气能同样可以满足水源热泵机组正常工作，避开劣势，显著提高了水源热泵的能效比值。
图I为本实用新型的系统结构示意图；图2为水源热泵的结构示意图；图3为多通道热交换器的局部结构示意图；图中1-太阳能集热装置、2-加液罐A、3_水泵A、4_给水管、5-浮球阀、6-蓄热水箱、7-管式换热器、8-连通管、9-供热水箱、10-热水供应管、11-水泵B、12-水源热泵、12a-热泵型压缩机、12b-高压管、12c-板式换热器、12d-热力膨胀阀、12e-外管、12f-内管、12g-中管、12h-三通接口 A、12i-多通道热交换器、12 j-三通接口 B、12k-回气管、13-空气能换热器、13a-翅管式换热器、13b-风机。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。如图所示，该空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，包括太阳能集热器I、空气能换热器13、水源热泵12、供热水箱9，水源热泵12与供热水箱9通过进出水管配合连接。所述的水源热泵12包括热泵型压缩机12a、板式换热器12c，热泵型压缩机12a外壁盘旋套接多通道热交换器12i，多通道热交换器12i内套接设置三根不同管径的内管12f、中管12g、外管12e，热泵型压缩机12a的高压管12b与板式换热器12c的氟里昂管进口相连接，板式换热器12c的氟里昂管出口与多通道热交换器12i的中管12g进口相连接，中管12g出口经过回气管12k与热泵型压缩机12a相连接；内管12f内径、中管12g、外管12e之间的管腔为防冻液通道，防冻液通道进出口分别有三通接口 A12h和三通接口 B12j将其合二为一；空气能换热器13内设置翅管式换热器13a和风机13b ;太阳能集热器I的高温端出水口与水泵A3的进液口相连接，水泵A3的出液口与多通道热交换器12i的三通接口 B12j相连，三通接口 A12h与翅管式换热器13a进液口相连，翅管式换热器13a出液口与太阳能集热器I的低温端进液口相连接。还包括蓄热水箱6，蓄热水箱6内设置管式换热器7，管式换热器7进液口与水泵A3连接，管式换热器7出液口与多通道热交换器12i的三通接口B12j接口相连接；蓄热水箱6的上端丝口与给水管4相连接，丝口内侧装有浮球阀5，蓄热水箱6另一侧的上端丝口略低于浮球阀5的补水口，蓄热水箱6与供热水箱9之间上端安装的连通管8使两个水箱联通，两个水箱的水位相同；供热水箱9下部的出水口通过水泵Bll与水源热泵12的板式换热器12c进水口相连接，板式换热器12c出水口与供热水箱9上部进水口相连接。供热水箱9的3/2高度装有热水供应管10，通往热水使用网点，供热水箱9的水位下降时，蓄热水箱6通过连通管8溢流至平衡，所以，蓄热水箱6是供热水箱9的补水箱。太阳能集热器I的高温端出液口与水泵A3进液口之间的管路上连接设置加液罐A2。板式换热器12c的氟里昂管出口与热力膨胀阀12d相连接，热力膨胀阀12d的另一侧与多通道热交换器12i的中管12g进口相连接。本实用新型是利用空气能和太阳能叠加方式给水源热泵12供热，即水泵A3与水源热泵12机组同步启动，防冻液同时在内管12f内径、中管12g、外管12e之间的管腔内流动，与内管12f外径与中管12g内径之间的管腔内流动的氟里昂热交换，此时的防冻液因消耗热能而温度下降，经过翅管式换热器13a用风机13b强行对流使防冻液获得热能，再经过太阳能集热器I使防冻液进一步获得热能后，重新与氟里昂热交。当太阳能供热充足时，水源热泵12已获得最佳的效能，风机13b停止运行；当太阳能供热不足时，经过翅管式换热器13a用风机13b强行对流使防冻液获得的热能，足以供水源热泵12正常运行所需。工作原理如下所述热泵型压缩机12a排出氟利昂为高温高压蒸汽，板式换热器12c同时流过的氟利昂与水进行热交换，供热水箱9通过水泵Bll使水循环，当供热水箱9的水温达到设定温度，水源热泵12停机，水泵Bll随即也停机，氟利昂与水的热交换停止；当供热水箱9的水温未达到设定温度，水源热泵12与水泵Bll同时启动，氟利昂与水继续热交换；氟利昂热量被换出，经过热力膨胀阀12d节流，在多通道热交换器12i的内管12f外径与中管12g内径之间的管腔内蒸发吸热；多通道热交换器12i是由内管12f、中管12g、外管12e三根不同管径的铜管套合盘旋成椭圆状，椭圆状内环正好可以装下热泵型压缩机12a，热泵型压缩机12a工作时会产生大量热，大部分热被多通道热交换器12i吸收，既获得一定量的热能，又能可以给热泵型压缩机12a降温。多通道热交换器12i的两端用银钎焊焊成三个通口分别与铜管内腔之间呈现空隙相通，在内管12f内径、中管12g与外管12e之间的管腔为防冻液通道，防冻液通道进出口分别有三通接口 A12h和三通接口 B12j将其合二为一，防冻液是从加液罐2上口加入,加液罐2为柱状开式系统，起到加注防冻液、系统排气、液体膨胀的作用；防冻液与氟利昂的流动方向相反；防冻液在水泵A3的作用下流过内管12f内径、中管12g与外管12e之间的管腔，氟利昂在热泵型压缩机12a的作用下流过内管12f外径与中管12g内径之间的管腔内完成热交换，此时的防冻液因消耗热能而温度下降，经过翅管式换热器13a用风机13b强行对流使防冻液获得热能，经过太阳能集热器I加热，再经过蓄热水箱6的管式换热器7热交换，防冻液温度上升；管式换热器7的温度变化会对蓄热水箱6内的水具有吸热和放热的功能，当太阳能集热器I产生的热量大于水源热泵12所消耗的热量或水源热泵12停止运行时，太阳能集热系统热能积聚，防冻液流过管式换热器7的温度高，对蓄热水箱6内的水放热，当太阳能集热器I产生的热量小于水源热泵12所消耗的热量时，防冻液流过管式换热器7的温度低，对蓄热水箱6内的水吸热，这种放热和吸热功能可以缓解水源热泵12换热的温度变化过快，当太阳能供热不足时，可以通过放热延长供热时间，管式换热器7装在蓄热水箱6的3/1高度的水平位置，管式换热器7放热时热水向上升，管式换热器7吸热时上升的热水不会立刻向下；蓄热水箱6与供热水箱9之间上端安装的连通管8使两个水箱联通，水位相同，蓄热水箱6向供热水箱9溢流，上端为相对较热的水流向供热水箱9 ;翅管式换热器13a是由铝片与铜管穿管、涨管而成，通过风扇13b强制换热(翅管式换热器13a的结构与现有技术中空气源热泵的蒸发器相同)，使防冻液温度上升，当太阳能供热不足，蓄热水箱6的热量消耗殆尽，经过翅管式换热器13a用风机13b强行对流使防冻液获得的热能，足以供水源热泵12正常运行所需。空气能系 统自动检测翅管式换热器13a的翅片温度，与空气温度比对，当空气温度>翅管温度，风机13b启动；当空气温度<翅管温度，风机13b停止运行。本实用新型所述产品与现有产品相比，具有以下优点水源热泵12特有的多通道热交换器12i是采用三层套管，与现有产品两层套管相比，同样管径、长度的换热面积可增加90%以上，换热效率大大提闻，可以实现太阳能、空气能的置加供热，与单一热源供热相t匕，当单一热源处于劣势时，使热泵机组COP下降或者不能正常工作，而叠加供热也就是两种取热方法的优势互补，充分满足水源热泵12热能消耗；椭圆状内环中安装热泵型压缩机12a，使机构紧凑，热泵型压缩机12a工作时产生的热量，大部分热能被多通道热交换器12i吸收，既可以提高介质温度与氟利昂的换热效果，又能可以给热泵型压缩机12a降温，延长热泵型压缩机12a的使用寿命，测试显示，热泵型压缩机12a工作时机壳热量，在椭圆状内环中吸收与自然散热相比，前者可使机壳温度降低5-6度；本实用新型的空气能换热器13与现有的空气源热泵的蒸发器结构相同，翅管式换热器13a是由铝片穿铜管、涨管而成，通过风扇13b强制换热；但是，现有的空气源热泵的蒸发器是一个密闭的氟利昂循环与空气换热部件，而翅管式换热器13a是一个开式的防冻液循环与空气换热部件，采用防冻液是为了防止与氟利昂热交换时受冷结冰，这样的介质换热与蒸发器直接换热相比，从换热理论来讲确实不如后者，但是空气源热泵冬季运行能效比下降，蒸发温度过低，蒸发器翅片产生结霜、积冰，无法与空气正常运行等问题相比，采用介质换热因为存在温度差，翅管式换热器不容易结霜、积冰，只要适当增加翅管式换热器13a的有效换热面积，提高介质的循环流量；空气能系统自动检测翅管式换热器13a的翅片温度，与空气温度比对，当空气温度>翅管温度，风机13b启动；当空气温度<翅管温度，风机13b停止运行，防止逆向换热；太阳能集热系统采用防冻液作为介质换热，一方面是为了防止与氟利昂热交换时受冷结冰，另一方面是寒冬季节太阳能集热系统的防冻；太阳能系统用防冻处理，节能节电又安全；太阳能系统没有和自来水直接接触，不会产生锈蚀和水垢；管式换热器7因为无水垢阻热，保持较好的换热效果；防冻液介质循环与蓄热水箱6结合的换热方式，可以延长太阳不足时的供热时间；当太阳能较好时，给水源热泵12供热的同时，还能把多余热储存到蓄热水箱6 ;当太阳能较差时了，吸收蓄热水箱6的热量给水源热泵12供热；蓄热水箱6上端的热水通过连通管8溢流到供热水箱9 ;空气能、太阳能系统循环与水源热泵12热交换共用一台水泵A3，简化了结构，即提高水泵A3的工效；加液罐2为柱状开式系统，起到加注防冻液、系统排气、液体膨胀的作用；太阳能和空气能都是可再生的环保能源，本实用新型将太阳能和空气能结合，发挥各能源的优势为水源热泵12供热，从而提高热泵机组的COP值；空气能、太阳能互相补充，当太阳能受到阴雨天气影响供 热不足时，空气能同样可以满足水源热泵12机组正常工作，太阳能和空气能组合供热于水源热泵12的装置全年平均COP值可以达到普通空气源热泵的一倍以上，结构简单，维护方便。
权利要求1.空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，包括太阳能集热器(I)、空气能换热器(13)、水源热泵(12)、供热水箱(9)，水源热泵(12)与供热水箱(9)通过进出水管配合连接，其特征在于 所述的水源热泵(12)包括热泵型压缩机(12a)、板式换热器(12c)，热泵型压缩机(12a)外壁盘旋套接多通道热交换器(12i )，多通道热交换器(12i )内套接设置三根不同管径的内管(12f)、中管(12g)、外管(12e)，热泵型压缩机(12a)的高压管(12b)与板式换热器(12c)的氟里昂管进口相连接，板式换热器(12c)的氟里昂管出口与多通道热交换器(12i)的中管(12g)进口相连接，中管(12g)出口经过回气管(12k)与热泵型压缩机(12a)相连接；内管(12f)内径为防冻液通道，中管(12g)及外管(12e)之间的管腔为防冻液通道，防冻液通道进出口分别有三通接口 A (12h)和三通接口 B (12j)将其合二为一； 空气能换热器(13)内设置翅管式换热器(13a)和风机(13b)； 太阳能集热器(I)的高温端出水口与水泵A (3)的进液口相连接，水泵A (3)的出液口与多通道热交换器(12i)的三通接口 B (12j)相连，三通接口 A (12h)与翅管式换热器(13a)进液口相连，翅管式换热器(13a)出液口与太阳能集热器(I)的低温端进液口相连接。
2.如权利要求I所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于还包括蓄热水箱(6 )，蓄热水箱(6 )内设置管式换热器(7 )，管式换热器(7 )进液口与水泵A( 3 )连接，管式换热器(7)出液口与多通道热交换器(12i)的三通接口 B (12j)接口相连接； 蓄热水箱(6 )的上端丝口与给水管(4 )相连接，丝口内侧装有浮球阀(5 )，蓄热水箱(6 )另一侧的上端丝口略低于浮球阀(5 )的补水口，蓄热水箱(6 )与供热水箱(9 )之间上端安装的连通管(8)使两个水箱联通，两个水箱的水位相同；供热水箱(9)下部的出水口通过水泵B (11)与水源热泵(12)的板式换热器(12c)进水口相连接，板式换热器(12c)出水口与供热水箱(9)上部进水口相连接。
3.如权利要求I所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于:太阳能集热器(I)的高温端出液口与水泵A (3)进液口之间的管路上连接设置加液罐(2)。
4.如权利要求I所述的空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，其特征在于板式换热器(12c)的氟里昂管出口与热力膨胀阀(12d)相连接，热力膨胀阀(12d)的另一侧与多通道热交换器(12i)的中管(12g)进口相连接。
专利摘要空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，属于水源热泵技术领域。包括太阳能集热器、空气能换热器、水源热泵、供热水箱，水源热泵与供热水箱通过进出水管配合连接，太阳能集热器和空气能换热器叠加给水源热泵供热。上述空气能和太阳能叠加给水源热泵供热的装置，结构简单、合理，安装、使用方便，可以实现太阳能、空气能同时供热，也可以选择性的供热，空气能、太阳能互相补充，当太阳能受到阴雨天气影响供热不足时，空气能同样可以满足水源热泵机组正常工作，避开劣势，显著提高了水源热泵的能效比值。
文档编号F24H4/02GK202648133SQ20122023787
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者赵贤池 申请人:浙江和盛节能科技有限公司