專利名稱：雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組的制作方法
雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，技術(shù)屬于太陽能利用、 熱泵空調(diào)以及熱泵熱水領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，商品房面積超過IOOm2以上的住宅、復(fù)式住宅不斷增加，介于大型中央空調(diào)系統(tǒng)與家用空調(diào)之間的空白點(diǎn)便顯露出來，小型中央空調(diào)融合了傳統(tǒng)中央空調(diào)和家用空調(diào)各自的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的中央空調(diào)相比，在空間利用、安裝和節(jié)能等方面都具有優(yōu)勢。我國的小型中央空調(diào)走的是“水系統(tǒng)”的道路，主要發(fā)展的是冷水(熱泵)機(jī)組的型式，冷水(熱泵)機(jī)組的輸送介質(zhì)通常為水或乙二醇溶液。以水為介質(zhì)時(shí)，冷熱水機(jī)組的室外機(jī)組制出空調(diào)冷熱水，再由管路系統(tǒng)輸送至室內(nèi)的各末端裝置，在末端裝置處冷熱水與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱量交換，產(chǎn)生冷熱風(fēng)，從而消除房間空調(diào)負(fù)荷。它是一種集中產(chǎn)生冷熱量，但分散處理房間的空調(diào)負(fù)荷的空調(diào)系統(tǒng)模式。小型中央空調(diào)是整個(gè)制冷設(shè)備制造行業(yè)中增長速度最快的一個(gè)行業(yè)。另一方面，熱水供應(yīng)占據(jù)了家庭及商業(yè)用戶能源消耗中的一大部分。在世界大多數(shù)家庭能量需求中，約有1/4 1/3來源于對熱水的需求。由于近年人們生活習(xí)慣的改變和生活質(zhì)量的提高，住宅和專用建筑物越來越重視熱水供應(yīng)。目前國內(nèi)家庭日常生活中所需要的熱水大部分均通過專門的熱水器(如電熱水器、燃?xì)鉄崴鞯?獲得。這些裝置都是用高品位的能量來換取同等數(shù)量的低品位熱量，不符合節(jié)能的原則。這就使研究開發(fā)利用可再生能源的新型節(jié)能熱水系統(tǒng)為家庭洗浴用戶提供溫度為40 50°C的生活熱水顯得非常有意義。然而作為可再生能源的太陽能季節(jié)特性非常明顯，即夏天日照時(shí)間長，投射角較大，獲得的能量比較多，冬天則反之。由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的原因，太陽能設(shè)備還不能夠更有效地跨季節(jié)使用。在大多數(shù)情況下，空調(diào)冷凝水對使用空調(diào)的用戶來講是一個(gè)負(fù)擔(dān)，根本無利用價(jià)值可言，一般情況下都是直接排出室外、地溝或其他下水道，很少會重新回收利用。然而，夏季空調(diào)冷凝水由于溫度較低，從某種意義上講也是一種能源，空調(diào)冷凝水的PH值為中性。因此，將太陽能熱利用與熱泵技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并充分利用可回收能源，充分發(fā)揮各種能源的利用價(jià)值，彌補(bǔ)常規(guī)太陽能熱利用方式的不足，節(jié)能高效的機(jī)組的開發(fā)已成為一個(gè)重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，能夠結(jié)合制冷技術(shù)、熱泵技術(shù)、太陽能應(yīng)用及凝結(jié)水回收利用技術(shù)，提出一種雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，能夠達(dá)到節(jié)能、高效、實(shí)用的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)、生活熱水循環(huán)系統(tǒng)、凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)；制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、四通換向閥、第一板式換熱器、室外換熱器、干燥過濾器、雙向膨脹閥和水側(cè)換熱器，所述壓縮機(jī)高壓出口與四通換向閥的第一端口相連，四通換向閥的第二端口與第一板式換熱器的第一端口相連，第一板式換熱器的第二端口與室外換熱器的第一端口相連，室外換熱器的第二端口與第二板式換熱器第一端口相連，第二板式換熱器第二端口經(jīng)干燥過濾器、雙向膨脹閥與第二板式換熱器的第一端口相連，水側(cè)換熱器的第二端口與四通換向閥的第三端口相連，四通換向閥的第三端口與四通換向閥的第四端口相連，四通換向閥的第四端口與壓縮機(jī)的低壓進(jìn)口相連；冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)包括空調(diào)水泵、水側(cè)換熱器和室內(nèi)換熱器，所述空調(diào)水泵的出口與水側(cè)換熱器的第三端口相連，水側(cè)換熱器的第四端口與室內(nèi)換熱器的第一端口相連，室內(nèi)換熱器的第二端口與空調(diào)水泵的入口相連；生活熱水循環(huán)系統(tǒng)包括太陽能集熱裝置、保溫水箱和太陽能水泵，所述保溫水箱的第一端口與太陽能水泵的入口相連，太陽能水泵的出口與太陽能集熱裝置的第一端口相連，太陽能集熱裝置的第二端口與保溫水箱的第二端口相連；凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)包括生活熱水水泵和第二板式換熱器，所述室內(nèi)換熱器的凝結(jié)水管通過生活熱水水泵與第二板式換熱器的第三端口相連，第二板式換熱器的第一端口和第二端口串聯(lián)在室外換熱器與干燥過濾器之間，第二板式換熱器的第四端口與第一板式換熱器的第三端口相連，第一板式換熱器的第四端口與保溫水箱的第三端口相連，第二板式換熱器的第三端口通過生活熱水水泵與保溫水箱的第四端口相連。作為優(yōu)選，所述保溫水箱的第四端口與生活熱水水泵的出口之間設(shè)有第一閥門， 生活熱水水泵的出口與第二板式換熱器的第三端口之間設(shè)有第二閥門，第二板式換熱器的第三端口與生活熱水水泵的入口之間設(shè)有第三閥門，保溫水箱的第三端口與第一板式換熱器的第四端口之間設(shè)有第四閥門，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本低。作為優(yōu)選，所述四通換向閥的第四端口與壓縮機(jī)的低壓進(jìn)口之間串聯(lián)有儲液器， 效果好。本發(fā)明的有益效果1.節(jié)能性。雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組通過太陽能熱水器利用與熱泵技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來。該機(jī)組彌補(bǔ)了常規(guī)太陽能熱利用方式的不足，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，能大量利用可再生資源和余熱資源中的熱量，有效節(jié)省了空調(diào)冷熱水、熱水供應(yīng)所需的一次能源，起到節(jié)能作用。2.高效性。夏季，雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了對空調(diào)凝結(jié)水的回收利用，通過雙板換式換熱器換熱，降低了壓縮機(jī)排氣溫度，同時(shí)增加了制冷劑過冷度； 冬季，太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)通過雙板式換熱器換熱，可以提高蒸發(fā)溫度和增加過熱度；機(jī)組制冷(制熱)效率得到進(jìn)一步提高。3.實(shí)用性。改革開放以來，整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)有了一個(gè)長足的發(fā)展，人們的收入都有不同程度的提高，人們對生活環(huán)境的要求越來越高，對住宅面積及其環(huán)境提出了更高的要求， 別墅或大面積居室成了更多人的選擇目標(biāo)，而室內(nèi)舒適環(huán)境的創(chuàng)造，依靠傳統(tǒng)中央空調(diào)以及電熱水器、燃?xì)鉄崴黠@然又十分耗能，與國家節(jié)能減排的政策相悖。雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組發(fā)發(fā)明可以解決這之間的矛盾，既能滿足高品質(zhì)的生活需要，又節(jié)能環(huán)保。并且該裝置將空調(diào)、熱水器一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備兩種使用功能，有利于在家庭中推廣。4.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、巧妙，實(shí)現(xiàn)方便，成本低。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、壓縮機(jī)；2、太陽能集熱裝置；3、保溫水箱；4、四通換向閥；5、第一板式換熱器；6、室外換熱器；7、第二板式換熱器；8、雙向膨脹閥；9、干燥過濾器；10、水側(cè)換熱器；
11、室內(nèi)換熱器；12儲液器；13、空調(diào)水泵；14、太陽能水泵；15、第一閥門；16、生活熱水水泵；17、第二閥門；18、第三閥門；19、第四閥門。
具體實(shí)施方式如圖1所示，一種雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，由制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)、生活熱水循環(huán)系統(tǒng)和凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)共四部分組成。制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1、四通換向閥4、第一板式換熱器5、室外換熱器6、 干燥過濾器9、雙向膨脹閥8和水側(cè)換熱器10，所述壓縮機(jī)1的高壓出口與四通換向閥4的第一端口相連，四通換向閥4的第二端口與第一板式換熱器5的第一端口相連，第一板式換熱器5的第二端口與室外換熱器的6第一端口相連，室外換熱器6的第二端口與第二板式換熱器7第一端口相連，第一板式換熱器7第二端口經(jīng)干燥過濾器9、雙向膨脹閥8與水側(cè)換熱器10的第一端口相連，水側(cè)換熱器10的第二端口與四通換向閥4的第三端口相連，四通換向閥4的第三端口與四通換向閥4的第四端口相連，四通換向閥4的第四端口與壓縮機(jī)1的低壓進(jìn)口相連，四通換向閥4的第四端口與壓縮機(jī)1的低壓進(jìn)口之間串聯(lián)有儲液器12。冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)包括空調(diào)水泵13、水側(cè)換熱器10和室內(nèi)換熱器11， 所述空調(diào)水泵13的出口與水側(cè)換熱器10的第三端口相連，水側(cè)換熱器10的第四端口與室內(nèi)換熱器11的第一端口相連，室內(nèi)換熱器11的第二端口與空調(diào)水泵13的入口相連。生活熱水循環(huán)系統(tǒng)包括太陽能集熱裝置2、保溫水箱3和太陽能水泵14，所述保溫水箱3的第一端口與太陽能水泵14的入口相連，太陽能水泵14的出口與太陽能集熱裝置2的第一端口相連，太陽能集熱裝置2的第二端口與保溫水箱3的第二端口相連，保溫水箱3的出水口與用熱水設(shè)備相連，由太陽能集熱裝置2與保溫水箱3之間的水溫差控制太陽能水泵14的開停。凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)包括生活熱水水泵16和第二板式換熱器7，所述室內(nèi)換熱器11的凝結(jié)水管通過生活熱水水泵16與第二板式換熱器7的第三端口相連，第二板式換熱器7的第一端口和第二端口串聯(lián)在室外換熱器6與干燥過濾器9之間，第二板式換熱器7的第四端口與第一板式換熱器5的第三端口相連，第一板式換熱器5的第四端口與保溫水箱2的第三端口相連，，并通過太陽能水泵14與太陽能集熱裝置3相連。第二板式換熱器7的第三端口通過生活熱水水泵16與保溫水箱2的第四端口相連，完成太陽能熱水輔助采暖閉式循環(huán)。為方便控制，系統(tǒng)連接上設(shè)置了四個(gè)閥門，保溫水箱3的第四端口與生活熱水水泵16的出口之間設(shè)有第一閥門15，生活熱水水泵16的出口與第二板式換熱器7的第三端口之間設(shè)有第二閥門17，第二板式換熱器7的第三端口與生活熱水水泵16的入口之間設(shè)有第三閥門18，保溫水箱3的第三端口與第一板式換熱器5的第四端口之間設(shè)有第四閥門 19。在四通換向閥4與室外換熱器6之間裝有第一板式換熱器5，室外換熱器6與雙向膨脹閥8之間裝有第二板式換熱器7，夏季回收夏季空調(diào)凝結(jié)水通過兩個(gè)換熱器吸收冷凝熱后作為太陽能熱集熱裝置補(bǔ)水，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，降低排氣溫度和增加制冷劑過冷度以提高制冷效率；冬季太陽能充足情況下，水箱中部分熱水通過雙板式換熱器可以提高蒸發(fā)溫度和增加過熱度，提高了制熱效率；太陽能不足情況下實(shí)現(xiàn)熱泵制取生活熱水。保溫水箱3既連接生活熱水循環(huán)系統(tǒng)，又連接冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)，靈活控制閥門開度， 可以實(shí)現(xiàn)不同優(yōu)先級的需要，滿足不同時(shí)間段的生活和舒適性。夏季回收空調(diào)凝結(jié)水優(yōu)先提供保溫水箱3的補(bǔ)水，同時(shí)提高機(jī)組制冷效率?？照{(diào)室內(nèi)機(jī)開啟式控制器控制生活熱水水泵16開啟，第一閥門15、第二閥門17及第四閥門19 全開，第三閥門18關(guān)閉。太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)。保溫水箱3的第三端口熱水管與第一板式換熱器5的第四端口相連，第一板式換熱器5的第三端口與第二板式換熱器7的第四端口相連，第二板式換熱器7的第三端口通過第三閥門18與生活熱水水泵16入口相連，生活熱水水泵16出口與保溫水箱3的第四端口相連。冬季第二閥門17關(guān)閉，當(dāng)保溫水箱熱水超過生活用熱水要求的溫度時(shí)，控制器打開第一閥門15、第二閥門17及第四閥門19 和生活熱水水泵16，使部分熱水通過雙板式換熱器循環(huán)，提高機(jī)組制熱效率。本發(fā)明專利能實(shí)現(xiàn)的主要功能有夏季熱泵制取冷凍水及太陽能熱泵共制生活熱水，空調(diào)凝結(jié)水回收利用優(yōu)先提供太陽能熱熱泵的補(bǔ)水，提高制熱效率同時(shí)節(jié)約水資源；冬季太陽能輔助熱泵高效靈活制取采暖熱水和生活熱水。夏季通過太陽能集熱裝置2加熱保溫水箱3中的水，提供家庭生活熱水，空氣源熱泵提供空調(diào)冷凍水，并且利用凝結(jié)水回收利用優(yōu)先提供保溫水箱3的補(bǔ)水，提高制熱效率并且節(jié)約水資源。制冷劑循環(huán)具體流程為從壓縮機(jī)1出來的高溫高壓制冷劑流經(jīng)四通換向閥4流向第一板式換熱器5，在第一板式換熱器5中釋放部分冷凝熱加熱凝結(jié)水后，通過室外換熱器6冷凝，再通過第二板式換熱器7釋放熱量實(shí)現(xiàn)過冷和加熱凝結(jié)水的目的。再依次通過干燥過濾器9，雙向膨脹閥8，在水側(cè)換熱器10中冷凍水換熱制取冷凍水，最后經(jīng)過四通換向閥4回到壓縮機(jī)1，實(shí)現(xiàn)循環(huán)過程。冬季優(yōu)先使用太陽能提供生活熱水，熱泵提供采暖熱水。應(yīng)用系統(tǒng)能量優(yōu)化，滿足系統(tǒng)采暖和熱水供應(yīng)目的。太陽能提供足夠熱量的時(shí)候，保溫水箱3中部分熱水通過雙板式換熱器提高制冷劑蒸發(fā)溫度和提高過熱度，輔助熱泵系統(tǒng)制取采暖熱水。在太陽能不足的情況下，則通過熱泵制冷模式運(yùn)行，并關(guān)閉室外翅片換熱器風(fēng)機(jī)和空調(diào)熱水循環(huán)泵來制取生活熱水。在熱泵制取熱水時(shí)，制冷劑循環(huán)具體流程為從壓縮機(jī)1出來的高溫高壓制冷劑流經(jīng)四通換向閥4后，在雙板式換熱器中冷凝放熱加熱生活熱水，流經(jīng)干燥過濾器9和雙向膨脹閥8，在水側(cè)換熱器10中吸熱蒸發(fā)，再流經(jīng)四通換向閥4回到壓縮機(jī)1完成循環(huán)。在循環(huán)過程中通過控制第二閥門17、第三閥門18及生活熱水水泵16的開關(guān)來控制生活熱水和供暖熱水的供給比例。 上述實(shí)施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，其特征在于包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)、生活熱水循環(huán)系統(tǒng)、凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)；制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、四通換向閥、第一板式換熱器、室外換熱器、干燥過濾器、雙向膨脹閥和水側(cè)換熱器，所述壓縮機(jī)高壓出口與四通換向閥的第一端口相連，四通換向閥的第二端口與第一板式換熱器的第一端口相連，第一板式換熱器的第二端口與室外換熱器的第一端口相連，室外換熱器的第二端口與第二板式換熱器第一端口相連，第二板式換熱器第二端口經(jīng)干燥過濾器、雙向膨脹閥與水側(cè)換熱器的第一端口相連，水側(cè)換熱器的第二端口與四通換向閥的第三端口相連，四通換向閥的第三端口與四通換向閥的第四端口相連，四通換向閥的第四端口與壓縮機(jī)的低壓進(jìn)口相連；冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)包括空調(diào)水泵、水側(cè)換熱器和室內(nèi)換熱器，所述空調(diào)水泵的出口與水側(cè)換熱器的第三端口相連，水側(cè)換熱器的第四端口與室內(nèi)換熱器的第一端口相連，室內(nèi)換熱器的第二端口與空調(diào)水泵的入口相連；生活熱水循環(huán)系統(tǒng)包括太陽能集熱裝置、保溫水箱和太陽能水泵，所述保溫水箱的第一端口與太陽能水泵的入口相連，太陽能水泵的出口與太陽能集熱裝置的第一端口相連， 太陽能集熱裝置的第二端口與保溫水箱的第二端口相連；凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)包括生活熱水水泵和第二板式換熱器，所述室內(nèi)換熱器的凝結(jié)水管通過生活熱水水泵與第二板式換熱器的第三端口相連，第二板式換熱器的第一端口和第二端口串聯(lián)在室外換熱器與干燥過濾器之間，第二板式換熱器的第四端口與第一板式換熱器的第三端口相連，第一板式換熱器的第四端口與保溫水箱的第三端口相連，第二板式換熱器的第三端口通過生活熱水水泵與保溫水箱的第四端口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，其特征在于所述保溫水箱的第四端口與生活熱水水泵的出口之間設(shè)有第一閥門，生活熱水水泵的出口與第二板式換熱器的第三端口之間設(shè)有第二閥門，第二板式換熱器的第三端口與生活熱水水泵的入口之間設(shè)有第三閥門，保溫水箱的第三端口與第一板式換熱器的第四端口之間設(shè)有第四閥門。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，其特征在于所述四通換向閥的第四端口與壓縮機(jī)的低壓進(jìn)口之間串聯(lián)有儲液器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙板換凝結(jié)水回收高效太陽能熱泵機(jī)組，包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水及采暖熱水循環(huán)系統(tǒng)、生活熱水循環(huán)系統(tǒng)、凝結(jié)水回收利用及太陽能熱水輔助采暖循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明彌補(bǔ)了常規(guī)太陽能熱利用方式的不足，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，能大量利用可再生資源和余熱資源中的熱量，有效節(jié)省了空調(diào)冷熱水、熱水供應(yīng)所需的一次能源，起到節(jié)能作用，既能滿足高品質(zhì)的生活需要，又節(jié)能環(huán)保。并且該裝置將空調(diào)、熱水器一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備兩種使用功能，有利于在家庭中推廣。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、巧妙，實(shí)現(xiàn)方便，成本低。
文檔編號F25B29/00GK102435003SQ201110355709
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者姜坪, 姜守忠, 沈燕, 王志毅 申請人:浙江理工大學(xué)