一种太阳能空气源热泵联合供暖系统

技术领域

本发明涉及一种将太阳能和空气源热泵相结合的供暖系统，可以被广泛应用于高海拔、严寒地区的供暖领域，属于供暖系统技术领域。

背景技术

随着能源短缺问题的日益严重，传统燃煤供暖的方式不能够满足高海拔、严寒地区居民的日常生活供暖需求，且会造成严重的环境污染问题，所以迫切需要寻求适用于高寒地区的清洁供暖技术。

空气源热泵是一种能够利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，是目前市场上较为常见的供暖方式，但由于严寒地区冬季室外温度很低，严重影响了空气源热泵系统的性能，甚至会导致系统损坏无法运行，需要增设辅助加热设备，使得供暖成本随之增加。

绝大多数高寒地区拥有较为丰富的太阳能资源，所以部分地区选择采用太阳能进行日常供暖。但太阳能受天气影响大，不具备连续性，在雨雪天及夜间均无法运行，如果仅仅利用太阳能集热系统进行供暖，集热效率低，稳定性差，无法满足居民日常供暖需求。

发明内容

本发明涉及一种将太阳能和空气源热泵相结合的供暖系统，可以被广泛应用于高海拔、严寒地区的供暖领域。

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够在高寒地区使用的，符合节能环保和经济性要求，并可以高效稳定运行的供暖系统。同时可以针对不同的气候条件选取不同的供暖模式，尽可能提高系统整体的能效比。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种太阳能空气源热泵联合供暖系统，包括：太阳能集热器(1)、第一水泵(2)、水箱(3)、换热器(4)、压缩机(5)、气液分离器(6)、蒸发器(7)、膨胀阀(8)、过滤器(9)、制冷剂通道(10)、进水管(11)、回水管(12)、散热设备(13)，第二水泵(14)，第三水泵(15)，其特征在于：其中太阳能集热器(1)中产生的热水通过管道与水箱(3)连接，水箱(3)通过第一水泵(2)再与太阳能集热器(1)连接，组成一回路；蒸发器(7)、气液分离器(6)、压缩机(5)、换热器(4)、过滤器(9)、膨胀阀(8)、蒸发器(7)依次通过制冷剂通道(10)连接，组成完整空气源热泵供暖回路，此空气源热泵供暖回路采用的循环制冷剂为新型无公害制冷剂R-134a；换热器(4)中产生的热水通过热水出口经由第三水泵(15)送入水箱(3)，同时水箱(3)还与换热器(4)的热水进口连接，组成一循环回路；水箱(3)中的热水通过进水管(11)进入散热设备(13)为用户进行供暖，再通过回水管(12)经由第二水泵(14)回到水箱(3)。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的水箱为蓄热水箱，所以外部需要增设保温层，降低热量损失，同时水箱的体积需满足相关供暖工程手册中对于蓄热设备的规定。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的太阳能集热器为平板式太阳能集热器。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的压缩机需要在低温环境下高效稳定运行，所以采用具备补气增焓功能的压缩机。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的换热器为盘管式换热器。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的换热器出口的制冷剂传输管道上安装了过滤器，用于过滤制冷剂中的杂质。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的压缩机进口的制冷剂传输管道上安装了气液分离器，防止制冷剂液体进入压缩机汽缸，对压缩机造成液击，进而导致压缩机损坏。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的蒸发器选用翅片式换热器。

应用于高海拔如4000m的海拔、严寒地区(气温-10℃)的供暖。

本发明的有益效果：通过提供一种太阳能空气源热泵联合供暖系统，帮助解决高海拔、严寒地区的供暖问题。同时利用多种能源进行供暖，既符合节能环保和经济性要求，同时也可以针对不同的气候条件选取不同的供暖模式，系统整体结构简单，供暖效果较好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-太阳能集热器，2-第一水泵，3-水箱，4-换热器，5-压缩机，6-气液分离器，7-蒸发器，8-膨胀阀，9-过滤器，10-制冷剂通道，11-进水管，12-回水管，13-散热设备，14-第二水泵，15-第三水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明描述的是一种可以在高海拔、严寒地区被广泛使用的太阳能空气源热泵联合供暖系统。本发明包括1-太阳能集热器，2-第一水泵，3-水箱，4-换热器，5-压缩机，6-气液分离，7-蒸发器，8-膨胀阀，9-过滤器，10-制冷剂通道，11-进水管，12-回水管，13-散热设备。其中太阳能集热器1中产生的热水通过水箱3进行储存蓄热；蒸发器7、气液分离器6、膨胀阀8、压缩机5、换热器4、过滤器9、膨胀阀8依次通过制冷剂通道10连接，组成完整回路，通过换热器4加热热水输送给水箱3进行储存蓄热。水箱3中的热水通过进水管11进入散热设备13为用户进行供暖，再经过回水管12回到水箱3，通过水泵2再次进入下一个工作循环。

本发明的具体工作方式：

本发明所述的太阳能空气源热泵联合供暖系统主要分为两部分：太阳能供暖装置和空气源热泵供暖装置。

白天光照充足时，太阳能供暖装置足够承担用户的供暖需求，此时空气源热泵供暖回路处于关闭状态。

太阳能供暖装置：包括太阳能集热器1、水泵2、水箱3等部件。太阳能集热器1中的热水通过吸收太阳能被加热到65℃，输送到水箱3中进行储存蓄热。水箱3中的热水通过进水管11进入散热设备13为用户进行供暖，散热后温度较低的循环水再通过第二水泵14加压后经过回水管12回到水箱3，经过第一水泵2回到太阳能集热器1中再次进行加热。

夜间或光照不足时，则需启动空气源热泵供暖装置为用户进行供暖。

空气源热泵供暖装置：包括换热器4、压缩机5、气液分离器6、蒸发器7、膨胀阀8、过滤器9、制冷剂通道10等部件。蒸发器7吸收空气中的热量，制冷剂吸热发生相变，变为低温低压的气态制冷剂，经过气液分离器6，通过制冷剂通道10进入压缩机5。经过压缩机5压缩，低温低压的气态制冷剂温度、压力急剧升高，变为高温高压的气态制冷剂，通过制冷剂通道10送入换热器4中和水箱3中的循环水进行换热，使其温度升高如升高到65℃。水箱中的热水通过进水管11进入散热设备13为用户进行供暖，散热后温度较低的循环水再通过水泵14加压后经过回水管12回到水箱3，再次进行加热。高温高压的气态制冷剂经过换热器4释放热量后，变为低温高压的液态制冷剂，经过过滤器9过滤制冷剂中的杂质后，通过制冷剂通道10进入膨胀阀8。低温高压的液态制冷剂通过膨胀阀8节流降压后，变成低温低压的气液混合态制冷剂后进入蒸发器7，吸收热量变为低温低压的气态制冷剂，再次通过气液分离器6，进入压缩机5，不断进行蒸发、压缩、冷凝、节流的工作循环。

本发明选用的是平板式太阳能集热器，其结构简单，安装不受限制，成本低，同时也保证了太阳能供暖装置的安全可靠性。

本发明通过在选用带有补气增焓功能的压缩机，实现了空气源热泵供暖装置能够在超低温情况下正常运行。

本发明中设置的水箱为蓄热水箱，外部必须增设保温层，以降低热量损失，同时为了满足用户的供暖需求，水箱的体积在满足需满足相关供暖工程手册中对于蓄热设备的规定和施工条件的前提下，体积尽量偏大。

当然，以上说明仅用于说明本发明的技术方案，而非对此限制，本领域的相关技术人员依然可以对上述技术方案进行改进与修改，前提是不能使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。