一种复合太阳能空气源热泵的制作方法
【专利摘要】一种复合太阳能空气源热泵，属于供热领域。本发明包括空气源热泵循环系统、空气源热管循环系统、太阳能热泵循环系统、太阳能热管循环系统、太阳能空气源热泵并联循环系统、太阳能空气源热管并联循环系统、太阳能空气源热泵串联循环系统和太阳能空气源热管串联循环系统。该发明可根据太阳能辐射条件及室外气温的变化，实现多种模式的切换运行，达到充分利用各种品位的太阳能和空气热能的目的；有效降低制热系统的初投资，提高不同辐射强度的太阳能和不同温度品位的空气热能的利用效率和利用程度；克服了传统太阳能热水器在太阳能不足时不能实现可靠供应热水、空气源热泵通常只能利用空气热能而无法有效利用太阳辐射能的缺陷。
【专利说明】一种复合太阳能空气源热泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合太阳能空气源热泵，能充分利用太阳能和空气热能等可再生能源，根据太阳能辐射条件及室外气温，通过太阳能的热管循环、热泵循环，空气源的热管循环、热泵循环及其联合循环系统的合理切换，来实现高效供热和供生活热水。该技术特别适用于冬季供热和全年供生活热水，也可用于土壤源热泵系统的补热，属于供热领域。
【背景技术】
[0002]全球建筑供热和生活热水能耗很大，发达国家较高的生活水平以及生活习惯造成了巨大的热水需求和能源消耗，而发展中国家则随着城镇化的发展和生活水平的提高会保持热水能耗的高速增长。传统的供热系统主要基于化石燃料燃烧的方式，不仅效率低、而且污染严重；而生活热水系统则主要采用燃气热水器和电热水器，存在能源品位浪费的问题。供热和生活热水越来越成为节能减排、治理雾霾的重点关注领域之一。
[0003]近年来，太阳能热水器和空气源热泵热水器得到了较大的发展。但是，当太阳辐射不足时，太阳能热水器或供热系统的制热效果将大打折扣，通常需要一套备份系统来保障阴雨天气以及太阳辐射较差时候的供热可靠性，降低了其节能效果。此外，太阳能集热器较高的初投资和较大的安装面积要求也是制约其进一步大面积推广应用的障碍。对于空气源热泵热水器或供热系统，由于其制热效率和制热量均会随外界气温的降低而不断衰减，也就降低了其低温下的制热可靠性。目前的空气源热泵只能利用空气中的热能，无法有效利用太阳辐射能，而实际上冬季很多时候气温虽然很低，但太阳辐射强度仍足以制取所需要的热水。
[0004]鉴于太阳能热水器无法充分利用低辐射太阳能、空气源热泵无法利用太阳辐射能的问题，将太阳能和热泵技术相结合的技术方案得到了越来越多的青睐。目前这类技术方案主要分为三类:(I)太阳辐射不够强时，将太阳能集热器制取的低温热水作为水源热泵的蒸发侧热源，提高集热器的效率和热泵的效率，太阳辐射强的时候则切换到太阳能直接制热(如专利CN201220382850.9)。该类方案只是提高了太阳能集热器的效率，没有解决无太阳能时的制热问题；(2)采用直膨式的太阳能集热器，即制冷剂直接通入太阳能集热器中，这样可以实现太阳能直接制热和太阳能热泵制热模式，能减少一定的压缩机电耗(如专利CN201110388936.2)，但仍然没有解决无太阳能时的制热问题；(3)采用一个直膨式太阳能集热器和一个风冷蒸发器，太阳能辐射足够的时候太阳能直接制热，没有太阳或辐射较弱的条件下运行空气源热泵模式(如专利CN201120054202.6)，但是该类方案不能利用低辐射下的太阳能，也不能实现空气热能的直接制热以及太阳能和空气热能的联合制热，对太阳能和空气热能的有效利用程度还不够高。
[0005]值得注意的是，当一些情况下需要的热水温度较低或外温很高时(例如夏天外温30°C时，制取10?20°C的低温热水，用于空气热能的跨季节蓄存)，外界的空气热能也能够直接制热，而目前均是通过空气源热泵来实现的，导致制热的能耗偏高。
[0006]总而言之，目前的太阳能热泵和空气源热泵技术方案在以更高的效率更加充分地利用不同辐射强度的太阳能和不同温度品位的空气热能方面还存在较大的改进空间。如果结合太阳能和空气热能的各自特性以及用户的热负荷需求特征构建出更加合理的技术方案和运行方法，则能大幅提高太阳能和空气热能的利用效率和利用程度。
【发明内容】
[0007]基于上述问题，本发明提出一种复合太阳能空气源热泵，将太阳能利用技术和空气热能利用技术有机结合，实现这两种可再生能源的优势互补，有效降低制热系统的初投资。根据太阳能辐射条件及室外气温的变化，在太阳能的热管循环、热泵循环和空气源的热管循环、热泵循环及其联合循环系统之间进行合理的切换，来实现高效供热和供生活热水。
[0008]本发明的第一种技术方案如下:
[0009]一种复合太阳能空气源热泵，包括空气源热泵和太阳能集热器；所述空气源热泵包含由压缩机、冷凝器、第一节流阀和风冷蒸发器依次构成空气源热泵循环系统；其特征在于:所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第二节流阀；所述第一三通阀的入口分别和压缩机的出口和风冷蒸发器的出口相连，第一三通阀的出口与冷凝器相连，所述第二阀门与第一节流阀并联，风冷蒸发器、第一三通阀、冷凝器、第四阀门和第二阀门依次构成空气源热管循环系统；所述第五阀门、太阳能集热器和第一阀门依次相连，并与第一三通阀和冷凝器依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀与第五阀门并联，第二节流阀、太阳能集热器、第一阀门、压缩机、第一三通阀和冷凝器依次构成太阳能热泵循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门的入口与太阳能集热器的出口相连，第三阀门的出口与第二阀门的入口相连；所述压缩机、第一三通阀、冷凝器、第二节流阀、太阳能集热器、第三阀门、第一节流阀和风冷蒸发器依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀、冷凝器、第五阀门、太阳能集热器、第三阀门、第二阀门和风冷蒸发器依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
[0010]本发明的第二种技术方案如下:
[0011]一种复合太阳能空气源热泵，包括空气源热泵和太阳能集热器；所述空气源热泵包含由压缩机、冷凝器、第一节流阀和风冷蒸发器依次构成空气源热泵循环系统；其特征在于:所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第二节流阀；所述第一三通阀的入口分别和压缩机的出口和太阳能集热器的出口相连，第一三通阀的出口与冷凝器相连，太阳能集热器、第一三通阀、冷凝器、第四阀门和第二阀门依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀与第二阀门并联，太阳能集热器、压缩机、第一三通阀、冷凝器、第四阀门和第二节流阀依次构成太阳能热泵循环系统；所述第五阀门与第一节流阀并联，第五阀门、风冷蒸发器、第一阀门、第一三通阀和冷凝器依次构成空气源热管循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门的入口与风冷蒸发器的出口相连，第三阀门的出口与第二阀门的入口相连；所述压缩机、第一三通阀、冷凝器、第一节流阀、风冷蒸发器、第三阀门、第二节流阀和太阳能集热器依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀、冷凝器、第五阀门、风冷蒸发器、第三阀门、第二阀门和太阳能集热器依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
[0012]上述两种技术方案中，所述太阳能集热器为直膨式太阳能集热器；所述冷凝器为水冷或风冷式换热器。
[0013]在上述两种技术方案中，可采用第二三通阀来代替第四阀门，所述第二三通阀的入口与冷凝器的出口相连，第二三通阀的出口分别与第一节流阀和第二节流阀的入口相连。
[0014]在第一种技术方案中，可采用第三三通阀来代替第一阀门和第三阀门，所述第三三通阀的入口与太阳能集热器的出口相连，第三三通阀的出口分别与第二阀门的入口和风冷蒸发器的出口相连。
[0015]在第二种技术方案中，可采用第三三通阀来代替第一阀门和第三阀门，所述第三三通阀的入口与风冷蒸发器的出口相连，第三三通阀的出口分别与第二阀门的入口和太阳能集热器的出口相连。
[0016]本发明与现有热水制取系统相比具有如下优点:
[0017]①相对于太阳能热水系统，结合了空气热能的有效利用，能降低太阳能集热器的面积，减少辅助热源的能耗；②相对于空气源热泵系统，结合了太阳能的有效利用，能降低风冷蒸发器的面积，且太阳能集热器也能充当蒸发器，使得热泵系统更加高效；③太阳能的利用具有多种模式，太阳辐射强的时候运行太阳能热管模式，制热能效高；太阳辐射弱的时候运行太阳能热泵模式，能充分利用低辐射强度的太阳能空气热能的利用具有多种模式，空气温度高的时候运行空气源热管模式，制热能效高；空气温度降低的时候运行空气源热泵模式，充分利用低温空气热源太阳能和空气热能的结合也具有多种模式，太阳能与空气源并联的热管模式、太阳能与空气源并联的热泵模式、太阳能与空气源串联的热管模式和太阳能与空气源串联的热泵模式。实际应用中应根据太阳能辐射条件、室外气温的变化以及热负荷需求，来实现不同模式优化运行。
[0018]总的来说，本发明将太阳能和空气源热泵技术有机结合，实现两者的优势互补，有效降低制热系统的初投资和运行能耗，是一种较有应用前景的供热和生活热水方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的第一种技术方案的结构原理示意图。
[0020]图2是本发明的第二种技术方案的结构原理示意图。
[0021]图3是本发明提供的第一种技术方案的太阳能热管模式示意图。
[0022]图4是本发明提供的第一种技术方案的太阳能热泵模式示意图。
[0023]图5是本发明提供的第一种技术方案的空气源热管模式示意图。
[0024]图6是本发明提供的第一种技术方案的空气源热泵模式示意图。
[0025]图7是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热管并联模式示意图。
[0026]图8是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热泵并联模式示意图。
[0027]图9是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热管串联模式示意图。
[0028]图10是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热泵串联模式示意图。
[0029]其中:1_第一三通阀；2_压缩机；3_风冷蒸发器；4_第二三通阀；5_冷凝器；7-第一节流阀；8-第二阀门；9_第三阀门；10_第四阀门；11_第二节流阀；12_第五阀门；13_太阳能集热器；14-第三三通阀
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明的结构和运行方式做进一步说明。
[0031]图1为本发明的第一种技术方案的结构原理示意图，包括空气源热泵和太阳能集热器13 ;所述空气源热泵包含由压缩机2、冷凝器6、第一节流阀7和风冷蒸发器3依次构成空气源热泵循环系统；所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀1、第一阀门5、第二阀门8、第三阀门9、第四阀门10、第五阀门12和第二节流阀11 ;所述第一三通阀I的入口分别和压缩机2的出口和风冷蒸发器3的出口相连，第一三通阀I的出口与冷凝器6相连，所述第二阀门8与第一节流阀7并联，风冷蒸发器3、第一三通阀1、冷凝器6、第四阀门10和第二阀门8依次构成空气源热管循环系统；所述第五阀门12、太阳能集热器13和第一阀门5依次相连，并与第一三通阀I和冷凝器6依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀11与第五阀门12并联，第二节流阀11、太阳能集热器13、第一阀门5、压缩机2、第一三通阀I和冷凝器6依次构成太阳能热泵循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门9的入口与太阳能集热器13的出口相连，第三阀门9的出口与第二阀门8的入口相连；所述压缩机2、第一三通阀1、冷凝器6、第二节流阀11、太阳能集热器13、第三阀门9、第一节流阀7和风冷蒸发器3依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀1、冷凝器6、第五阀门12、太阳能集热器13、第三阀门9、第二阀门8和风冷蒸发器3依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
[0032]所述太阳能集热器13为直膨式太阳能集热器；冷凝器6为水冷或风冷式换热器；可采用第二三通阀4来代替所述第四阀门10，所述第二三通阀4的入口与冷凝器6的出口相连，第二三通阀4的出口分别与第一节流阀7和第二节流阀11的入口相连；也可采用第三三通阀14来代替第一阀门5和第三阀门9，所述第三三通阀14的入口与太阳能集热器13的出口相连，第三三通阀14的出口分别与第二阀门8的入口和风冷蒸发器3的出口相连。
[0033]图2是本发明的第二种技术方案的结构原理示意图，包括空气源热泵和太阳能集热器13 ;所述空气源热泵包含由压缩机2、冷凝器6、第一节流阀7和风冷蒸发器3依次构成空气源热泵循环系统；所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀1、第一阀门5、第二阀门8、第三阀门9、第四阀门10、第五阀门12和第二节流阀11 ;所述第一三通阀I的入口分别和压缩机2的出口和太阳能集热器13的出口相连，第一三通阀I的出口与冷凝器6相连，太阳能集热器13、第一三通阀1、冷凝器6、第四阀门10和第二阀门8依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀11与第二阀门8并联，太阳能集热器13、压缩机2、第一三通阀1、冷凝器6、第四阀门10和第二节流阀11依次构成太阳能热泵循环系统；所述第五阀门
12与第一节流阀7并联，第五阀门12、风冷蒸发器3、第一阀门5、第一三通阀I和冷凝器6依次构成空气源热管循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门9的入口与风冷蒸发器3的出口相连，第三阀门9的出口与第二阀门8的入口相连；所述压缩机2、第一三通阀1、冷凝器6、第一节流阀7、风冷蒸发器3、第三阀门9、第二节流阀11和太阳能集热器13依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀1、冷凝器6、第五阀门12、风冷蒸发器3、第三阀门9、第二阀门8和太阳能集热器13依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
[0034]所述太阳能集热器13为直膨式太阳能集热器；冷凝器6为水冷或风冷式换热器；可采用第二三通阀4来代替所述第四阀门10，所述第二三通阀4的入口与冷凝器6的出口相连，第二三通阀4的出口分别与第一节流阀7和第二节流阀11的入口相连；也可采用第三三通阀14来代替第一阀门5和第三阀门9，所述第三三通阀14的入口与风冷蒸发器3的出口相连，第三三通阀14的出口分别与第二阀门8的入口和太阳能集热器13的出口相连。
[0035]图3是本发明提供的第一种技术方案的太阳能热管模式示意图。该模式下压缩机2通过三通阀I的切换被旁通，压缩机2和风冷蒸发器3均停止运行，空气源支路上的第二阀门8和第四阀门10及第三阀门9均关闭，第一节流阀7和第二节流阀11也关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第五阀门12、太阳能集热器13、第一阀门5和三通阀I后回到冷凝器6，通过自然循环将太阳能集热器13吸收的太阳能转移到冷凝器6中用于制热。该模式运行于太阳能辐射较强的时候，依靠热虹吸原理完成制冷剂的循环，没有能源消耗，具有很高的制热效率。第二种技术方案中，太阳能热管模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0036]图4是本发明提供的第一种技术方案的太阳能热泵模式示意图。当太阳能辐射减弱导致太阳能热管模式无法制取所需温度的热水或者不足以驱动制冷剂自然循环的时候，则可以运行太阳能热泵模式。通过三通阀I的切换连通压缩机2，风冷蒸发器3仍保持停止，空气源支路上的第二阀门8和第四阀门10，以及第三阀门9和第五阀门12均关闭，第一节流阀7也关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第二节流阀11、太阳能集热器13、第一阀门5、压缩机2和三通阀I后回到冷凝器6。虽然该模式运行于太阳能辐射不太强的时候，但由于太阳能热泵循环系统具有较高的蒸发温度，其制热COP也较高。第二种技术方案中，太阳能热泵模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0037]图5是本发明提供的第一种技术方案的空气源热管模式示意图。当太阳能辐射较弱、或者在阴雨天气和晚上、且需求的热水温度不高(如补热机组制取低温热水给土壤补热)而室外气温较高的时候，则可以运行空气源热管模式。该模式下压缩机2被旁通，风冷蒸发器3开启运行，太阳能支路上的第五阀门12、第一阀门5及第三阀门9均关闭，第一节流阀7和第二节流阀11也关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第四阀门10、第二阀门
8、风冷蒸发器3和三通阀I后回到冷凝器6，通过自然循环将风冷蒸发器3吸收的空气热能转移到冷凝器6中用于制热。由于该模式依靠热虹吸原理完成制冷剂的循环，仅需要消耗少量的风机能耗，也具有很高的制热效率。第二种技术方案中，空气源热管模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0038]图6是本发明提供的第一种技术方案的空气源热泵模式示意图。当太阳能辐射较弱、或者在阴雨天气和晚上、但又不足以启动空气源热管模式的时候，则可以运行空气源热泵模式。通过三通阀I的切换连通压缩机2，风冷蒸发器3保持开启运行，太阳能支路上的第五阀门12、第一阀门5，以及第二阀门8和第三阀门9均关闭，第二节流阀11也关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第四阀门10、第一节流阀7、风冷蒸发器3、压缩机2和三通阀I后回到冷凝器6。通过自然循环将风冷蒸发器3吸收的空气热能转移到冷凝器6中用于制热。由于该模式仅在冬季气温很低的晚上效率略差，当气温不太低的时候仍具有较高的制热COP。第二种技术方案中，空气源热泵模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0039]图7是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热管并联模式示意图。在炎热的夏季白天，太阳能辐射较强，且室外气温也较高，如果需求的热水温度不高(如补热机组制取低温热水给土壤补热)，则可以运行太阳能-空气源热管并联模式。该模式下压缩机2被旁通，风冷蒸发器3开启运行，第三阀门9、第一节流阀7和第二节流阀11关闭。冷凝器6出口的制冷剂分成两路，一路依次通过第四阀门10、第二阀门8、风冷蒸发器3，另一路依次通过第五阀门12、太阳能集热器13、第一阀门5，然后两条支路混合后通过三通阀I回到冷凝器6。该模式通过两个并联的自然循环将风冷蒸发器3吸收的空气热能和太阳能集热器13吸收的太阳能一起转移到冷凝器6中用于制热，依靠热虹吸原理完成制冷剂的循环，仅需要消耗少量的风机能耗，不仅具有很高的制热效率，而且具有很大的制热量，可以缩短制热时间。第二种技术方案中，太阳能-空气源热管并联模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0040]图8是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热泵并联模式示意图。当太阳能辐射和室外气温均不足以驱动制冷剂的自然循环、但仍具有一定的太阳能可资利用的时候，则可以运行太阳能-空气源热泵并联模式。通过三通阀I的切换连通压缩机2，风冷蒸发器3保持开启运行，第二阀门8、第三阀门9和第五阀门12均关闭。冷凝器6出口的制冷剂分成两路，一路依次通过第四阀门10、第一节流阀7、风冷蒸发器3，另一路依次通过第二节流阀11、太阳能集热器13、第一阀门5，然后两条支路混合后通过压缩机2和三通阀I回到冷凝器6。该模式通过并联的太阳能热泵循环系统和空气源热泵循环系统实现了太阳能和空气热能的充分利用，具有较高的制热COP和较大的制热量。第二种技术方案中，太阳能-空气源热泵并联模式的运行原理与第一种技术方案相同。
[0041]图9是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热管串联模式示意图。太阳能-空气源热管并联模式对制冷剂的分配具有一定的控制要求，而太阳能-空气源热管串联模式的制冷剂的分配则相对简单。该模式下压缩机2被旁通，风冷蒸发器3开启运行，第一阀门5和第四阀门10关闭，第一节流阀7和第二节流阀11也关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第五阀门12、太阳能集热器13、第三阀门9、第二阀门8、风冷蒸发器3和三通阀I回到冷凝器6。该模式通过串联的自然循环将风冷蒸发器3吸收的空气热能和太阳能集热器13吸收的太阳能一起转移到冷凝器6中用于制热，依靠热虹吸原理完成制冷剂的循环，仅需要消耗少量的风机能耗，不仅具有很高的制热效率，而且具有很大的制热量，可以缩短制热时间。第二种技术方案中，太阳能-空气源热管串联模式的运行原理与第一种技术方案相同，不同之处仅在于制冷剂进入太阳能集热器13和风冷蒸发器3的先后顺序。
[0042]图10是本发明提供的第一种技术方案的太阳能-空气源热泵串联模式示意图。当太阳能辐射和室外气温均不足以驱动制冷剂的自然循环、但仍具有一定的太阳能可资利用的时候，如果力求制冷剂分配控制简单，则可以运行太阳能-空气源热泵串联模式。通过三通阀I的切换连通压缩机2，风冷蒸发器3保持开启运行，第一阀门5、第二阀门8、第四阀门10和第五阀门12均关闭。冷凝器6出口的制冷剂依次通过第二节流阀11、太阳能集热器13、第三阀门9、第一节流阀7、风冷蒸发器3、压缩机2和三通阀I回到冷凝器6。该模式通过串联的太阳能热泵循环系统和空气源热泵循环系统实现了太阳能和空气热能的充分利用，具有较高的制热COP和较大的制热量。第二种技术方案中，太阳能-空气源热泵串联模式的运行原理与第一种技术方案相同，不同之处仅在于:第一种技术方案中，制冷剂先进入太阳能集热器13再进入风冷蒸发器3 ;而第二种技术方案中，制冷剂先进入风冷蒸发器3再进入太阳能集热器13。
【权利要求】
1.一种复合太阳能空气源热泵，包括空气源热泵和太阳能集热器(13);所述空气源热泵包含由压缩机(2)、冷凝器(6)、第一节流阀(7)和风冷蒸发器(3)构成的空气源热泵循环系统；其特征在于:所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀(I)、第一阀门(5)、第二阀门(8)、第三阀门(9)、第四阀门(10)、第五阀门(12)和第二节流阀(11);所述第一三通阀(1)的入口分别和压缩机(2)的出口和风冷蒸发器(3)的出口相连，第一三通阀(I)的出口与冷凝器(6)相连，所述第二阀门(8)与第一节流阀(7)并联；所述风冷蒸发器(3)、第一三通阀(1)、冷凝器(6)、第四阀门(10)和第二阀门(8)依次构成空气源热管循环系统；所述第五阀门(12)、太阳能集热器(13)和第一阀门(5)依次相连，并与第一三通阀(I)和冷凝器(6)依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀(11)与第五阀门(12)并联，第二节流阀(11)、太阳能集热器(13)、第一阀门(5)、压缩机(2)、第一三通阀(I)和冷凝器(6)依次构成太阳能热泵循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门(9)的入口与太阳能集热器(13)的出口相连，第三阀门(9)的出口与第二阀 门(8)的入口相连；所述压缩机(2)、第一三通阀(I)、冷凝器出)、第二节流阀(11)、太阳能集热器(13)、第三阀门(9)、第一节流阀(7)和风冷蒸发器(3)依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀(I)、冷凝器(6)、第五阀门(12)、太阳能集热器(13)、第三阀门(9)、第二阀门⑶和风冷蒸发器(3)依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
2.一种复合太阳能空气源热泵，包括空气源热泵和太阳能集热器(13);所述空气源热泵所包含的压缩机(2)、冷凝器(6)、第一节流阀(7)和风冷蒸发器(3)依次构成空气源热泵循环系统；其特征在于:所述复合太阳能空气源热泵还包括第一三通阀(I)、第一阀门(5)、第二阀门(8)、第三阀门(9)、第四阀门(10)、第五阀门(12)和第二节流阀(11);所述第一三通阀(I)的入口分别和压缩机(2)的出口和太阳能集热器(13)的出口相连，第一三通阀(I)的出口与冷凝器(6)相连，太阳能集热器(13)、第一三通阀(I)、冷凝器(6)、第四阀门(10)和第二阀门(8)依次构成太阳能热管循环系统；所述第二节流阀(11)与第二阀门⑶并联，太阳能集热器(13)、压缩机(2)、第一三通阀(I)、冷凝器(6)、第四阀门(10)和第二节流阀(11)依次构成太阳能热泵循环系统；所述第五阀门(12)与第一节流阀(7)并联，第五阀门(12)、风冷蒸发器(3)、第一阀门(5)、第一三通阀(I)和冷凝器(6)依次构成空气源热管循环系统；所述太阳能热泵循环系统与空气源热泵循环系统构成太阳能空气源热泵并联循环系统；所述太阳能热管循环系统与空气源热管循环系统构成太阳能空气源热管并联循环系统；所述第三阀门(9)的入口与风冷蒸发器(3)的出口相连，第三阀门(9)的出口与第二阀门(8)的入口相连；所述压缩机(2)、第一三通阀(I)、冷凝器(6)、第一节流阀(7)、风冷蒸发器(3)、第三阀门(9)、第二节流阀(11)和太阳能集热器(13)依次构成太阳能空气源热泵串联循环系统；所述第一三通阀(I)、冷凝器(6)、第五阀门(12)、风冷蒸发器(3)、第三阀门(9)、第二阀门(8)和太阳能集热器(13)依次构成太阳能空气源热管串联循环系统。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合太阳能空气源热泵，其特征在于:所述太阳能集热器(13)为直膨式太阳能集热器。
4.根据权利要求1或2所述的一种复合太阳能空气源热泵，其特征在于:所述冷凝器(6)为水冷或风冷式换热器。
5.根据权利要求1或2所述的一种复合太阳能空气源热泵，其特征在于:采用第二三通阀⑷来代替第四阀门(10)，所述第二三通阀⑷的入口与冷凝器(6)的出口相连，第二三通阀(4)的出口分别与第一节流阀(7)和第二节流阀(11)的入口相连。
6.根据权利要求1所述的一种复合太阳能空气源热泵，其特征在于:采用第三三通阀(14)来代替第一阀门(5)和第三阀门(9)，所述第三三通阀(14)的入口与太阳能集热器(13)的出口相连，第三三通阀(14)的出口分别与第二阀门⑶的入口和风冷蒸发器(3)的出口相连。
7.根据权利要求2所述的一种复合太阳能空气源热泵，其特征在于:采用第三三通阀 (14)来代替第一阀门(5)和第三阀门(9)，所述第三三通阀(14)的入口与风冷蒸发器(3)的出口相连，第三三通阀(14)的出口分别与第二阀门⑶的入口和太阳能集热器(13)的出口相连。
【文档编号】F25B30/06GK104006574SQ201410222276
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】李先庭, 吴伟, 王宝龙, 冉思源, 张朋磊, 石文星 申请人:清华大学