一种空气源热泵系统

1.本实用新型涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种空气源热泵系统。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.空气源热泵作为一种节能装置，利用高位能使热量从低位热源的空气流向高位热源，其具有节能清洁环保经济，受资源条件限制小等优点。然而，空气源热泵受气候环境影响较大，尤其在冬季，当室外换热器表面温度低于空气露点温度且位于零度以下时，换热器表面会结霜。霜层的存在使蒸发器传热系数下降，导致压缩机的压缩比过大、空气源热泵制热量下降等问题，制约其高效运行。所以如何高效快速除霜，减少高位能输出，增加低位能输入，提高空气源热泵工作性能与节能效益，是发展空气源热泵技术的关键。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种空气源热泵系统。
5.为解决以上技术问题，本实用新型的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
6.一种空气源热泵系统，包括第一级压缩热泵循环回路与第二级压缩热泵循环回路；
7.所述第一级压缩热泵循环回路串联有空气源换热器、第一太阳能集热器和第一换热器；
8.所述第二级压缩热泵循环回路包括制冷剂第一回路与制冷剂第二回路，制冷剂第一回路上依次串联设置有所述第一换热器、第二换热器、第二膨胀阀和第一控制阀；制冷剂第二回路上串联设置有太阳能蓄热循环回路、第二换热器、第二膨胀阀和第二控制阀，太阳能蓄热循环回路包括串联设置的蓄热水箱、第二太阳能集热器和第二水泵；
9.第一换热器与蓄热水箱并联，第一控制阀和第二控制阀并联。
10.与现有技术相比，本实用新型的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
11.本实用新型所提出的空气源热泵系统，可将空气中的低品位热能与太阳辐射能直接用于供暖，提升系统的能源利用效率；可实现白天
‑
夜晚双模式运行，蓄热水箱中的蓄热工质通过太阳能集热器吸收白天太阳能辐射能并储存起来，作为夜晚运行时的热源，解决了夜晚无法直接利用太阳能的问题，使系统可以近乎全天候运行，提高了系统的经济与节能效益。
12.可将空气中的低品位热能与太阳辐射能直接用于供暖，提升系统的能源利用效率；可实现白天
‑
夜晚双模式运行，太阳能蓄热循环回路通过吸收白天太阳能辐射能并储存起来，作为空气源热泵系统夜晚运行时的热源，解决了夜晚无法直接利用太阳能的问题，使
系统可以近乎全天候运行，提高了系统的经济与节能效益，同时采用双级压缩热泵循环装置保证了在低温环境下，压缩机压缩比不至于过大，保证其具有较高的压缩效率。
13.第一太阳能集热器辅助空气源换热器，吸收太阳辐射热量，同时阳光直接照射制冷剂管道，有效改善结霜问题。
附图说明
14.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
15.图1为本实用新型实施例的空气源热泵系统的结构示意图。
16.其中，1、第一级压缩热泵循环回路，11、空气源换热器，12、第一太阳能集热器，13、第一压缩机，14、第一水泵，15、第一膨胀阀；
17.2、第二级压缩热泵循环回路，21、制冷剂输出支路，22、制冷剂第一回路，23、制冷剂第二回路，24、第一控制阀，25、第二控制阀，26、冷凝管，27、第二压缩机，29、第二膨胀阀；
18.3、供暖热水回路，31、供热水箱，32、第四水泵；
19.4、第一换热器，5、第二换热器；
20.6、太阳能蓄热循环回路，61、蓄热水箱，62、第二太阳能集热器，63、第二水泵。
具体实施方式
21.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。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。
22.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。
23.一种空气源热泵系统，包括第一级压缩热泵循环回路与第二级压缩热泵循环回路；
24.所述第一级压缩热泵循环回路串联有空气源换热器、第一太阳能集热器和第一换热器；
25.所述第二级压缩热泵循环回路包括制冷剂第一回路与制冷剂第二回路，制冷剂第一回路上依次串联设置有所述第一换热器、第二换热器、第二膨胀阀和第一控制阀；制冷剂第二回路上串联设置有太阳能蓄热循环回路、第二换热器、第二膨胀阀和第二控制阀，太阳能蓄热循环回路包括串联设置的蓄热水箱、第二太阳能集热器和第二水泵；
26.第一换热器与蓄热水箱并联，第一控制阀和第二控制阀并联。
27.在一些实施例中，还包括供暖热水回路，其包括依次串联设置的供热水箱、第四水泵、所述第二换热器和出水阀门。
28.在一些实施例中，第一级压缩热泵循环回路上还设置有第一膨胀阀。
29.进一步的，第一膨胀阀位于空气源换热器与第一换热器之间。
30.进一步的，第一膨胀阀与空气源换热器之间设置有第一水泵。
31.在一些实施例中，第一太阳能集热器与第一换热器之间设置有第一压缩机。
32.在一些实施例中，所述蓄热水箱中设置有冷凝管，冷凝管串联设置于制冷剂第二回路上。
33.进一步的，所述冷凝管为蛇形管。
34.可选的，所述第二换热器为冷凝器。
35.在一些实施例中，制冷剂第一回路与制冷剂第二回路均设置有压缩机。
36.实施例
37.一种空气源热泵系统，如图1所示，所述空气源热泵系统包括双级压缩热泵循环装置与供暖热水回路3；所述双级压缩热泵循环装置包括第一级压缩热泵循环回路1与第二级压缩热泵循环回路2；所述第一级压缩热泵循环回路1设置有空气源换热器11；所述第二级压缩热泵循环回路2设置有制冷剂输出支路21、制冷剂第一回路22与制冷剂第二回路23，所述制冷剂输出支路21分别和所述制冷剂第一回路22与所述制冷剂第二回路23串联连接；所述制冷剂第一回路22与所述制冷剂第二回路23分别设置有第一控制阀24与第二控制阀25；所述第一级压缩热泵循环回路与所述制冷剂第一回路设置有第一换热器4；所述制冷剂第二回路设置有太阳能蓄热循环回路6；所述制冷剂输出支路与所述供暖热水回路设置有第二换热器5。
38.可选的，所述第二换热器5为冷凝器。所述第一控制阀24用于控制制冷剂第一回路22与制冷剂输出支路21之间的连通，所述第二控制阀25用于控制制冷剂第二回路23与制冷剂输出支路21之间的连通，所述第一控制阀24与所述第二控制阀25处于不同的开关状态。
39.其中，第二级压缩热泵循环回路为双模式，例如白天与夜晚采用不同的工作模式，白天采用的工作模式下，制冷剂第一回路22通过第一控制阀24与制冷剂输出支路21构成第二级压缩热泵循环回路，此时制冷剂第二回路23与制冷剂输出支路21不构成循环回路，同时第一换热器4工作，太阳能蓄热循环回路用于通过太阳能进行蓄热；夜晚采用的工作模式下，制冷剂第二回路23通过第二控制阀25与制冷剂输出支路21构成第二级压缩热泵循环回路，制冷剂第一回路22与制冷剂输出支路21之间断开，此时太阳能蓄热循环回路工作。
40.为了对空气源热泵系统进行高效除霜，第一级压缩热泵循环回路还设置有第一太阳能集热器。也就是说，采用第一太阳能集热器辅助空气源换热器，吸收太阳辐射热量，同时阳光直接照射制冷剂管道，有效改善结霜问题。其中，第一太阳能集热器可以是太阳能平板集热器。
41.第一级压缩热泵循环回路还设置有第一压缩机13、第一水泵14与第一膨胀阀15；所述空气源换热器、所述第一太阳能集热器、所述第一压缩机、所述第一换热器、所述第一膨胀阀、所述第一水泵与所述空气源换热器串联连接。
42.第一级压缩热泵循环回路由第一太阳能集热器、空气源换热器、第一水泵、第一压缩机、第一膨胀阀、第一换热器组成。空气源换热器通过铜管与第一太阳能集热器串联连接。
43.第一级压缩热泵循环回路中采取r134a作为制冷剂，液态制冷剂在第一水泵的驱动下依次流经空气源换热器与第一太阳能集热器，吸收空气中的热量与太阳辐射能并发生相变变为气态。在第一压缩机的做功下，气态制冷剂变为高温高压的过热蒸汽，通过第一换
热器进行凝结放热，将热量传递给第二级制冷剂。
44.所述太阳能蓄热循环回路包括串联连接的蓄热水箱61、第二太阳能集热器62与第二水泵63，所述第二水泵还与所述蓄热水箱连接；所述制冷剂第二回路设置有冷凝管26，所述冷凝管设置于所述蓄热水箱中。
45.也就是说，太阳能蓄热循环回路用于在夜间工作，蓄热水箱中的水通过第二太阳能集热器62吸收白天太阳辐射能并把该能量储存起来，作为夜晚运行时的热源。当在夜晚运行时，第一电磁阀关，第二电磁阀开，第二级制冷剂单向流经蓄热水箱，吸收水箱内水所储存的热量，通过压缩机变为高温高压过热蒸汽，进而达到冷凝器进行换热。所述冷凝管呈蛇形。
46.蓄热水箱是太阳能蓄热循环回路中的核心组件。蓄热水箱上下端面开孔，制冷剂的冷凝管道通过开孔直接进入到蓄热水箱内，蓄热水箱内部冷凝管道呈蛇形，增大了制冷剂与水的换热面积，增加换热量，强化换热效果。
47.所述第二级压缩热泵循环回路还设置有第二压缩机27、第三水泵28与第二膨胀阀29；所述第二压缩机、所述第二换热器、所述第二膨胀阀、所述第三水泵串联连接；所述第三水泵分别通过所述制冷剂第一回路与所述制冷剂第二回路和所述第二压缩机串联连接。
48.第二级压缩热泵循环回路由第二压缩机27、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第二膨胀阀29组成。当在白天运行时，第一电磁阀开，第二电磁阀关，第二级压缩制冷剂r134a通过第一换热器吸收第一级制冷剂液化所放出的热量，随后第二级制冷剂在第二压缩机做功下变为高温高压的过热蒸汽，通过冷凝器与储存在供暖热水回路中的生活用水进行换热，使出水温度达到设定要求。供暖热水回路由供热水箱，冷凝器、第四水泵、出水口组成。储存在供热水箱中的常温生活用水通过冷凝器吸收热量，温度逐渐升高，达到设定要求下出水温度。太阳能蓄热循环回路由第二太阳能集热器、第二水泵、蓄热水箱组成。太阳能蓄热循环回路用于系统在夜间工作，蓄热水箱中的水通过第二太阳能集热器吸收白天太阳辐射能并把该能量储存起来，作为夜晚运行时的热源。当在夜晚运行时，第一电磁阀关，第二电磁阀开，第二级制冷剂单向流经蓄热水箱，吸收水箱内水所储存的热量，通过第二压缩机变为高温高压过热蒸汽，进而达到冷凝器进行换热。
49.其中，所述供暖热水回路3包括供热水箱31与第四水泵32；所述供热水箱、所述第四水泵与所述第二换热器串联连接。也就是说，供暖热水回路由供热水箱、冷凝器、第四水泵、出水口组成。储存在供热水箱中的常温生活用水通过冷凝器吸收热量，温度逐渐升高，达到设定要求下出水温度。
50.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。