一种双补热多源热泵耦合供能系统的制作方法

[0001]
本发明属于可再生能源利用技术领域，具体涉及一种双补热多源热泵耦合供能系统。


背景技术：

[0002]
自然界中有各种低品位的自然能量，存在于空气、土壤、地下水等。这些自然能量由于温度不同、利用方式不同，作为冷热源时直接影响着热泵的性能。空气源热泵方案运行稳定、能源利用率高、占地面积少和环保等受到广泛应用，但其受室外空气状态参数影响大，冬季制热时存在严重的结霜问题。地源热泵具有节能环保和能源利用高等优势，但其效率受土壤环境和土质等问题约束，且初投资较高。
[0003]
因此，针对空气源热泵结霜问题，采用热源塔代替空气换热器，夏季热源塔可当作冷却塔使用，冬季利用防冻介质从低温环境中吸取低品位热能进行供热，过渡季采用热源塔对地埋管进行补热。由于热泵系统性能受冷热源侧(空气、土壤)温度变化影响严重，而利用太阳能辅助热泵供热是解决该问题的一种有效方法。因此，本系统通过太阳能、空气能、地热能的互补利用，开发了一种多源热泵耦合系统，并在过渡季辅以太阳能、空气能对地埋管进行补热，实现全年稳定、高效运行。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种双补热多源热泵耦合供能系统。
[0005]
一种双补热多源热泵耦合供能系统，包括太阳能集热器、蒸发器、冷凝器、热源塔，其特征在于：所述太阳能集热器的出水口与第一循环泵的进口相连接，所述第一循环泵的出口与蓄热水箱的进水口相连接，所述蓄热水箱的出水口与板式换热器的热进水口相连接，所述板式换热器的冷出水口与太阳能集热器的进水口相连接，所述热源塔内固定有翅片换热器，所述板式换热器的冷进水口与翅片换热器的冷出水口相连接，所述板式换热器的热出水口与蒸发器进水口相连接，所述蒸发器的出水口与第二循环泵的进口相连接，所述翅片换热器的热进水口分别与第二循环泵、第三循环泵的出口相连接，所述第三循环泵的进口与地源侧换热器的出口相连接，所述地源侧换热器的进口与翅片换热器的冷出水口相连接，所述蒸发器的工质进口与膨胀阀的第一端相连接，所述膨胀阀的第二端与冷凝器的工质出口相连接，所述冷凝器的工质进口与压缩机的工质出口相连接，所述压缩机的工质进口与蒸发器的工质出口相连接，所述冷凝器的出水口与第四循环泵的进口相连接，所述第四循环泵的出口与热用户的供水口相连接，所述热用户的回水口与冷凝器的进水口相连接，所述蓄热水箱的供水口与第五循环泵的进口相连接，所述第五循环泵的出口与热用户的供水口相连接，所述热用户的回水口与蓄热水箱的回水口相连接。
[0006]
优选地，所述蓄热水箱的进水口与出水口之间通过水箱短接管短接。
[0007]
优选地，所述蒸发器的进水口与出水口之间通过蒸发器短接管短接。
[0008]
优选地，所述热源塔顶部固定有轴流风机，所述热源塔上部设有溶液吸收器和喷淋装置，所述热源塔下部设有热风出口管，所述热源塔的底部设有喷淋池，所述喷淋池与第六循环泵的进口相连接，所述第六循环泵的出口与喷淋装置相连接。
[0009]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0010]
1、太阳能辅助双源热泵系统，将自然界太阳能、空气能和地热能结合起来，空气能和地热能可同时或独立的作为热泵机组的冷热源，太阳能对空气能和地热能进行预热，实现了能源的有效互补利用，提高了热泵机组的性能，使机组高效稳定运行，节能环保。
[0011]
2、双补热系统，通过板式换热器将太阳能集热系统和热泵机组结合起来，利用太阳能和空气能实现同时或独立对地源侧换热器进行补热，有利于维持土壤的稳定性，保证热泵机组一直高效运行。
[0012]
3、热源塔在夏季当做冷却塔使用，提高了热泵机组散热效率，冬季当做热泵机组的热源，从自然界提取低品位热能，相比于传统的空气换热机组换热效率高，同时避免了结霜问题，热源塔过渡季还可以实现对地源侧换热器补热，可实现制冷、供热、补热一机三用。
附图说明
[0013]
图1为本发明一种双补热多源热泵耦合供能系统的系统流程图；
[0014]
图2为本发明在过渡季补热工况下的系统流程图；
[0015]
图3为本发明中热源塔的结构示意图。
[0016]
图中，1、太阳能集热器，2、蓄热水箱，3、板式换热器，4、蒸发器，5、冷凝器，6、压缩机，7、膨胀阀，8、热源塔，9、地源侧换热器，10、热用户，11、第一循环泵，12、第二循环泵，13、第三循环泵，14、第四循环泵，15、第五循环泵，16、第六循环泵，17、轴流风机，18、溶液吸收器，19、喷淋装置，20、翅片换热器，21、喷淋池，22、热风出口管。
具体实施方式
[0017]
参见图1、图2、图3，一种双补热多源热泵耦合供能系统，包括太阳能集热器1、蒸发器4、冷凝器5、热源塔8，其特征在于：所述太阳能集热器1的出水口与第一循环泵11的进口相连接，所述第一循环泵11的出口与蓄热水箱2的进水口相连接，所述蓄热水箱2的出水口与板式换热器3的热进水口相连接，所述板式换热器3的冷出水口与太阳能集热器1的进水口相连接，所述热源塔8内固定有翅片换热器20，所述板式换热器3的冷进水口与翅片换热器20的冷出水口相连接，所述板式换热器3的热出水口与蒸发器4进水口相连接，所述蒸发器4的出水口与第二循环泵12的进口相连接，所述翅片换热器20的热进水口分别与第二循环泵12、第三循环泵13的出口相连接，所述第三循环泵13的进口与地源侧换热器9的出口相连接，所述地源侧换热器9的进口与翅片换热器20的冷出水口相连接，所述蒸发器4的工质进口与膨胀阀7的第一端相连接，所述膨胀阀7的第二端与冷凝器5的工质出口相连接，所述冷凝器5的工质进口与压缩机6的工质出口相连接，所述压缩机6的工质进口与蒸发器4的工质出口相连接，所述冷凝器5的出水口与第四循环泵14的进口相连接，所述第四循环泵14的出口与热用户10的供水口相连接，所述热用户10的回水口与冷凝器5的进水口相连接，所述蓄热水箱2的供水口与第五循环泵15的进口相连接，所述第五循环泵15的出口与热用户10的供水口相连接，所述热用户10的回水口与蓄热水箱2的回水口相连接。
[0018]
所述蓄热水箱2的进水口与出水口之间通过水箱短接管短接。
[0019]
所述蒸发器4的进水口与出水口之间通过蒸发器短接管短接。
[0020]
所述热源塔8顶部固定有轴流风机17，所述热源塔8上部设有溶液吸收器18和喷淋装置19，所述热源塔8下部设有热风出口管22，所述热源塔8的底部设有喷淋池21，所述喷淋池21与第六循环泵16的进口相连接，所述第六循环泵16的出口与喷淋装置19相连接。
[0021]
本发明的工作原理是：
[0022]
本发明在冬季运行时，优先利用太阳能为热用户供能。白天太阳能辐射较强时，太阳能集热器1产生的高温水先进入蓄热水箱2，为热用户10供热或提供生活热水，然后流入板式换热器3，与热泵机组的蒸发器4侧流体换热后返回太阳能集热器1；太阳辐射较弱时，太阳能集热器1产生的高温水通过水箱短接管直接进入板式换热器3换热。当太阳能供能不足时，双源热泵机组开启。根据环境温度或负荷需求选择同时开启热源塔8或地源侧换热器9，从热源塔8或地源侧换热器9流出的防冻介质经过板式换热器3预热后进入热泵机组，经蒸发器4换热后返回热源塔8或地源侧换热器9。
[0023]
本发明在夏季运行时，太阳能集热器1接收太阳光辐射，产生高温水，进入蓄热水箱2，为热用户10提供生活热水。热泵机组可根据负荷情况选择热源塔8或地源侧换热器9或两者同时散热，为热用户10供冷。
[0024]
本发明在过渡季补热工况下运行时，过渡季热泵机组停止运行，太阳能集热器1系统和热源塔8补热系统开启。白天太阳能辐射较强时，太阳能集热器1产生的高温水先进入蓄热水箱2，为热用户10提供生活热水，然后流入板式换热器3，通过与地源侧换热器9流出的流体换热，将热量带到地源侧为土壤进行补热。白天太阳辐射较弱时，太阳能集热器1产生的高温水通过水箱短接管直接进入板式换热器3，完成太阳能为地源侧换热器9补热。同时根据用户需求选择性的开启热源塔8对地源侧换热器9进行补热。太阳能补热和热源塔8补热可同时进行，也可独立进行。
[0025]
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

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