一种双源热泵系统的制作方法

本实用新型涉及一种双源热泵系统，具体而言，涉及一种基于pvt的双源热泵系统。

背景技术：

空调系统运行在制热工况时，流经室外机换热器的工质温度很低，会导致室外机换热器的结霜现象。这种现象会严重恶化室外机换热器的换热，进而影响整个空调系统的制热性能。因此空调系统室外机换热器的除霜尤为重要。除霜过程中应首先保证室内持续制热，其次还应最大程度降低额外的能耗。

中国专利号为cn107023950a的专利“空调器不停机除霜运行方法”，采用两个室外换热器并联的方式，一个室外换热器用于制热循环、一个室外换热器用于除霜循环，实现空调系统除霜时室内机连续制热。但该系统的除霜热量来自压缩机耗功，增加额外能耗。中国专利号为cn108106054a的专利“一种采用节能化霜装置的空气源热泵机组”将多排除霜冷媒管置于蒸发器中，其中一排除霜冷媒管与除霜电加热器相连用于除霜，其余除霜冷媒管用于制热循环，除霜电加热器使用太阳能发电，既不中断热泵正常制热，又不消耗本地电网电能。该专利不增加额外的能耗，但在太阳能不足的情况下除霜能耗来源并未提及，而且蒸发器中有一排冷媒管只用于除霜，降低蒸发器效率。

技术实现要素：

鉴于此，针对以上问题，本实用新型提出使用pvt组件的热量和电量进行除霜，实现除霜时不间断制热。其中的pvt组件也称为光伏光热一体化组件。而且，在无需除霜工况下，太阳能可以被双源热泵系统充分利用，提高可再生能源利用效率，降低系统整体能耗。具体地：

一种双源热泵系统，包括：光伏光热组件，蓄热介质箱，分段空气源换热器，使用侧换热器，压缩机：

分段空气源换热器包括第一段空气源换热器和第二段空气源换热器，第一段空气源换热器包括进口m，出口m，第二段空气源换热器包括进口n，出口n；

蓄热介质箱具有介质箱进口a，出口a，进口b，出口b，光伏光热组件与介质箱进口a，出口a形成第一回路，通过第一回路用于向蓄热介质箱提供热量；

出口m，出口n与介质箱进口b并联连通，然后通过介质箱出口b与压缩机的进口p连通；出口m，出口n与压缩机的进口p并联连通；

压缩机的出口p与使用侧换热器的进口c连通；出口p同时与进口m，进口n并联连通，出口p与进口m之间形成有第四控制阀，出口p与进口n之间形成有第三控制阀；

进口m，进口n与使用侧换热器的出口c并联连通，使用侧换热器的出口c与进口m之间形成有第二控制阀，使用侧换热器出口c与进口n之间形成有第一控制阀。

优选地，还包括与压缩机连通的四通换向阀，通过四通换向阀的控制实现热泵系统中工质的换向。

优选地，还包括气液分离器，气液分离器与压缩机的进口p连通，用于分离工质。

优选地，光伏光热组件将其获得的部分太阳能转换为蓄电池的电能。

优选地，还包括辅助电加热器，用于向蓄热介质箱提供辅助加热。

优选地，还包括第一水泵，第一水泵用于向第一回路提供动力。

优选地，使用侧换热器具有进口d，出口d，进口d，出口d和用户侧装置形成第三回路，第三回路上有第三水泵，第三水泵用于向第三回路提供动力。

优选地，还包括控制光伏光热组件运转的控制器。

优选地，所述蓄热介质箱为蓄热水箱。

优选地，还包括介质换热器，介质换热器包括进口e，出口e，进口f，出口f，蓄热介质箱与介质换热器的进口e，出口e形成第二回路，第二回路上有第二水泵，第二水泵用于向第二回路提供动力；出口f与压缩机的进口p连通；

还包括与压缩机连通的四通换向阀，可通过四通换向阀的控制实现热泵系统中工质的换向；

还包括气液分离器，气液分离器与压缩机的进口p连通，用于分离工质；

进口m，进口n通过两个第一支路并联后通过第一管路与使用侧换热器的出口c连通，第一管路上形成有第一膨胀阀，两个第一支路上分别设有第一控制阀、第二控制阀；

进口m，进口n通过两个第二支路并联后通过第二管路与压缩机的出口p连通，两个第二支路上分别设有第三控制阀、第四控制阀；

出口m，出口n通过两个第三支路并联后通过第三管路与介质箱进口b连通，第三管路上形成有第三膨胀阀；

出口m，出口n通过两个第四支路并联后通过第四管路与进口f连通，第四管路上形成有第五控制阀；

第五管路上形成有第二膨胀阀，第五管路一端与使用侧换热器的出口c连通，第五管路另一端通过第一连接点连通在第四管路上，第一连接点位于第四管路上的第五控制阀与进口f之间；

第六管路，第六管路的一端与进口p连通，另一端通过第二连接点连通在第五管路上，第二连接点位于第一连接点与第二膨胀阀之间，第六管路上形成有第六控制阀。

另外本实用新型还提供一种采用本实用新型热泵系统的控制方法，通过控制第一至第四控制阀的开启和关闭实现热泵系统在不同的工作状态之间的切换。

优选地，通过控制第一至第六控制阀的开启和关闭、第一至第三膨胀阀的开启和关闭，实现热泵系统在不同的工作状态之间的切换。

优选地，当光伏光热组件接收到的太阳能充足时，关闭第一至第六控制阀、关闭第一膨胀阀和第三膨胀阀，开启第二膨胀阀，热泵系统使用介质换热器作为热源，分段空气源换热器不运行；工质在介质换热器吸收太阳能热量后通过四通换向阀、气液分离器后进入压缩机压缩，压缩后进入使用侧换热器放热，供给用户热量，后经第二膨胀阀进入介质换热器进行下一次循环。

优选地，当太阳能不足或没有，且需要除霜时，系统启用除霜模式，其中，分段空气源换热器单独运行，介质换热器不运行，除霜模式具体的控制方式为：关闭第二控制阀和第三控制阀，开启第一控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀，开启第一膨胀阀和第三膨胀阀，关闭第二膨胀阀，工质从压缩机出口p出来后分为两路，一路进入使用侧换热器放热，后经过第一膨胀阀、第一控制阀进入第一段空气源换热器吸热，吸热后的工质通过四通换向阀、气液分离器后进入压缩机压缩后再次排出，从压缩机出口p出来的另一路工质经第四控制阀进入第二段空气源换热器放热，给第二段空气源换热器除霜，除霜后的这部分工质经第三膨胀阀进入蓄热介质箱吸热，吸热后的工质与第一路工质汇合，通过四通换向阀、气液分离器后进入压缩机压缩后再次排出，第二段空气源换热器除霜结束后，通过调节第一、第二、第三、第四控制阀给第一段空气源换热器除霜。

优选地，当太阳能不足但蓄热介质箱中蓄存有热量时，开启第一至第五控制阀，关闭第六控制阀，开启第一膨胀阀，关闭第二，第三膨胀阀，工质首先在分段空气源换热器中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀进入介质换热器中继续吸收太阳能热量，后通过四通换向阀、气液分离器后进入压缩机压缩，压缩后进入使用侧换热器放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀进入分段空气源换热器进行下一次循环。

优选地，当没有太阳能且蓄热介质箱没有蓄存热量时，开启第一至第六控制阀，开启第一膨胀阀，关闭第二、第三膨胀阀，工质在分段空气源换热器中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀、第六控制阀、四通换向阀、气液分离器后进入压缩机压缩，压缩后进入使用侧换热器放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀进入分段空气源换热器进行下一次循环。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型的热泵系统的原理图。

图2本实用新型的热泵系统的除霜模式示意图。

图3本实用新型的热泵系统的制热模式示意图。

图中：1-光伏光热组件、2-蓄热介质箱、3-介质换热器、4-分段空气源换热器、5-压缩机、61-第一膨胀阀、62-第二膨胀阀、63-第三膨胀阀、71-第一控制阀、72-第二控制阀、73第三控制阀、74-第四控制阀、75-第五控制阀、76-第六控制阀、81-第一水泵、82-第二水泵、83-第三水泵、9-四通换向阀、10-气液分离器、11-使用侧换热器、12-用户侧装置、13-风机、14-辅助电加热器、15-控制器、16-蓄电池。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1-3对本实用新型中的具体实施方式的内容进行详细描述：

一种双源热泵系统，包括：光伏光热组件1，蓄热介质箱2，分段空气源换热器4，使用侧换热器11，压缩机5：

分段空气源换热器4包括第一段空气源换热器和第二段空气源换热器，第一段空气源换热器包括进口m，出口m，第二段空气源换热器包括进口n，出口n；

蓄热介质箱2具有介质箱进口a，出口a，进口b，出口b，光伏光热组件1与介质箱进口a，出口a形成第一回路，通过第一回路用于向蓄热介质箱2提供热量；

出口m，出口n与介质箱进口b并联连通，然后通过介质箱出口b与压缩机5的进口p连通；出口m，出口n与压缩机5的进口p并联连通；

压缩机5的出口p与使用侧换热器11的进口c连通；出口p同时与进口m，进口n并联连通，出口p与进口m之间形成有第四控制阀74，出口p与进口n之间形成有第三控制阀73；

进口m，进口n与使用侧换热器11的出口c并联连通，使用侧换热器11的出口c与进口m之间形成有第二控制阀72，使用侧换热器11出口c与进口n之间形成有第一控制阀71。

优选地，还包括与压缩机5连通的四通换向阀9，通过四通换向阀9的控制实现热泵系统中工质的换向。

优选地，还包括气液分离器10，气液分离器10与压缩机5的进口p连通，用于分离工质。

优选地，光伏光热组件1将其获得的部分太阳能转换为蓄电池16的电能。

优选地，还包括辅助电加热器14，用于向蓄热介质箱2提供辅助加热。

优选地，还包括第一水泵81，第一水泵81用于向第一回路提供动力。

优选地，使用侧换热器11具有进口d，出口d，进口d，出口d和用户侧装置12形成第三回路，第三回路上有第三水泵83，第三水泵83用于向第三回路提供动力。

优选地，还包括控制光伏光热组件1运转的控制器15。

优选地，所述蓄热介质箱2为蓄热水箱。

优选地，还包括介质换热器3，介质换热器3包括进口e，出口e，进口f，出口f，蓄热介质箱2与介质换热器3的进口e，出口e形成第二回路，第二回路上有第二水泵82，第二水泵82用于向第二回路提供动力；出口f与压缩机5的进口p连通；

还包括与压缩机5连通的四通换向阀9，可通过四通换向阀9的控制实现热泵系统中工质的换向；

还包括气液分离器10，气液分离器10与压缩机5的进口p连通，用于分离工质；

进口m，进口n通过两个第一支路并联后通过第一管路与使用侧换热器11的出口c连通，第一管路上形成有第一膨胀阀61，两个第一支路上分别设有第一控制阀71、第二控制阀72；

进口m，进口n通过两个第二支路并联后通过第二管路与压缩机5的出口p连通，两个第二支路上分别设有第三控制阀73、第四控制阀74；

出口m，出口n通过两个第三支路并联后通过第三管路与介质箱进口b连通，第三管路上形成有第三膨胀阀63；

出口m，出口n通过两个第四支路并联后通过第四管路与进口f连通，第四管路上形成有第五控制阀75；

第五管路上形成有第二膨胀阀62，第五管路一端与使用侧换热器11的出口c连通，第五管路另一端通过第一连接点连通在第四管路上，第一连接点位于第四管路上的第五控制阀75与进口f之间；

第六管路，第六管路的一端与进口p连通，另一端通过第二连接点连通在第五管路上，第二连接点位于第一连接点与第二膨胀阀62之间，第六管路上形成有第六控制阀76。

另外本实用新型还提供一种采用本实用新型热泵系统的控制方法，通过控制第一至第四控制阀74的开启和关闭实现热泵系统在不同的工作状态之间的切换。即可通过第一至第四控制阀74的开启或关闭实现第一、第二段空气源换热器的先后除霜。

优选地，通过控制第一至第六控制阀76的开启和关闭、第一至第三膨胀阀63的开启和关闭，实现热泵系统在不同的工作状态之间的切换。

优选地，当光伏光热组件1接收到的太阳能充足时，关闭第一至第六控制阀76、关闭第一膨胀阀61和第三膨胀阀63，开启第二膨胀阀62，热泵系统使用介质换热器3作为热源，分段空气源换热器4不运行；工质在介质换热器3吸收太阳能热量后通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第二膨胀阀62进入介质换热器3进行下一次循环。

优选地，当太阳能不足或没有，且需要除霜时，系统启用除霜模式，其中，分段空气源换热器4单独运行，介质换热器3不运行，除霜模式具体的控制方式为：关闭第二控制阀72和第三控制阀73，开启第一控制阀71、第四控制阀74、第五控制阀75和第六控制阀76，开启第一膨胀阀61和第三膨胀阀63，关闭第二膨胀阀62，工质从压缩机5出口p出来后分为两路，一路进入使用侧换热器11放热，后经过第一膨胀阀61、第一控制阀71进入第一段空气源换热器吸热，吸热后的工质通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩后再次排出。从压缩机5出口p出来的另一路工质经第四控制阀74进入第二段空气源换热器放热，给第二段空气源换热器除霜，除霜后的这部分工质经第三膨胀阀63进入蓄热介质箱2吸热，吸热后的工质与第一路工质汇合，通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩后再次排出。第二段空气源换热器除霜结束后，通过调节第一、第二、第三、第四控制阀74给第一段空气源换热器除霜。

优选地，当太阳能不足但蓄热介质箱2中蓄存有热量时，开启第一至第五控制阀75，关闭第六控制阀76，开启第一膨胀阀61，关闭第二，第三膨胀阀63。工质首先在分段空气源换热器4中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀75进入介质换热器3中继续吸收太阳能热量，后通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀61进入分段空气源换热器4进行下一次循环。

优选地，当没有太阳能且蓄热介质箱2没有蓄存热量时，开启第一至第六控制阀76，开启第一膨胀阀61，关闭第二、第三膨胀阀63。工质在分段空气源换热器4中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀75、第六控制阀76、四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀61进入分段空气源换热器4进行下一次循环。

优选地，本实用新型的介质换热器3为水源换热器。

优选地，本实用新型的第一膨胀阀61为第一电子膨胀阀，第二膨胀阀62为第二电子膨胀阀，第三膨胀阀63为第三电子膨胀阀。

优选地，本实用新型的光伏光热组件1为pvt组件。

优选地，分段空气源换热器4具有换热用风机13。

优选地，本实用新型的工质为制冷剂。

下面对本实用新型的原理和过程作一描述：

基于pvt的除霜不间断制热的双源热泵系统原理如图1所示，系统采用介质换热器3和分段空气源换热器4两个室外换热器，既可以通过控制分段空气源换热器4实现不间断制热的同时利用可再生能源除霜，又可以在不除霜时通过控制介质换热器3和分段空气源换热器4的使用充分利用pvt组件的发电量和集热量给用户制热。

除霜模式系统控制策略为：

1)当太阳能充足时，系统使用介质换热器3作为热源，分段空气源换热器4不运行，无需除霜。

2)如图2所示，当太阳能不足或没有，且需要除霜时，系统启用除霜模式，其中，分段空气源换热器4单独运行，介质换热器3不运行，除霜模式具体的控制方式为：关闭第二控制阀72和第三控制阀73，开启第一控制阀71、第四控制阀74、第五控制阀75和第六控制阀76，开启第一膨胀阀61和第三膨胀阀63，关闭第二膨胀阀62，工质从压缩机5出口p出来后分为两路，一路进入使用侧换热器11放热，后经过第一膨胀阀61、第一控制阀71进入第一段空气源换热器吸热，吸热后的工质通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩后再次排出。从压缩机5出口p出来的另一路工质经第四控制阀74进入第二段空气源换热器放热，给第二段空气源换热器除霜，除霜后的这部分工质经第三膨胀阀63进入蓄热介质箱2吸热，吸热后的工质与第一路工质汇合，通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩后再次排出。第二段空气源换热器除霜结束后，通过调节第一、第二、第三、第四控制阀74给第一段空气源换热器除霜。

pvt组件接收太阳能，一部分用来发电，一部分用来蓄热，当蓄热量不满足热泵系统需要时，pvt组件给辅助电加热器14供电。pvt发电也可用于供给其他任何需要供电的设备，当有多余电量时，储存在蓄电池16中。当pvt组件发电量不足且蓄热量也不足时，通过控制方法优先使用蓄电池16电量供给辅助电加热器14，其次使用夜晚谷电，最后再使用白天市电。

无需除霜的制热模式系统控制策略为：

1)如图3所示，当光伏光热组件1接收到的太阳能充足时，关闭第一至第六控制阀76、关闭第一膨胀阀61和第三膨胀阀63，开启第二膨胀阀62，热泵系统使用介质换热器3作为热源，分段空气源换热器4不运行。工质在介质换热器3吸收太阳能热量后通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第二膨胀阀62进入介质换热器3进行下一次循环。

2)如图3所示，当太阳能不足但蓄热介质箱2中蓄存有热量时，开启第一至第五控制阀75，关闭第六控制阀76，开启第一膨胀阀61，关闭第二，第三膨胀阀63。工质首先在分段空气源换热器4中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀75进入介质换热器3中继续吸收太阳能热量，后通过四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀61进入分段空气源换热器4进行下一次循环。

3)如图3所示，当没有太阳能且蓄热介质箱2没有蓄存热量时，开启第一至第六控制阀76，开启第一膨胀阀61，关闭第二、第三膨胀阀63。工质在分段空气源换热器4中吸收空气中热量，然后通过第五控制阀75、第六控制阀76、四通换向阀9、气液分离器10后进入压缩机5压缩，压缩后进入使用侧换热器11放热，供给用户热量，后经第一膨胀阀61进入分段空气源换热器4进行下一次循环。

通过上述设置，本实用新型在化霜的同时，可保证不间断制热，同时可充分用太阳能，节约能源，提高效率。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。