CN105509336A - 真空管式太阳能热泵热水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空管式太阳能热泵热水系统，包括有真空管式集热器、蒸汽压缩制热循环系统、导热液制热循环系统和锅炉，真空管式集热器包括有集热器框架、位于集热器框架中的真空管，真空管中设有制冷剂铜管、导热液铜管、固定铝板；蒸汽压缩制热循环系统包括有制冷剂冷凝导热盘管、节流膨胀阀、储液罐、气液分离器、压缩机、冷凝换热水箱，导热液制热循环系统包括有导热液换热盘管、生活热水水箱。本发明在解决蒸发温度过高时采用三段式的分流控制方式，利用改造过的储液罐和气液分离器控制压缩机的进气温度和压力，并在预警压力时做到合理旁通，在最大化的利用太阳辐射热的同时做到系统的稳定运行。
Description
技术领域
本发明主要涉及供热系统领域，尤其涉及一种真空管式太阳能热泵热水系统。
背景技术
①普通真空管式太阳能集热器供热系统没有最大程度的充分利用太阳辐射能；②普通热泵采暖系统耗费一定的电能，在冬季极端气候条件下，能效比较低；③把太阳能和空气源热泵结合，在最大化的利用太阳辐射热的同时做到系统的稳定运行；
此套高温热源热泵循环系统为国内首创，具有较高的研究价值和社会效益。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种真空管式太阳能热泵热水系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：包括有真空管式集热器、蒸汽压缩制热循环系统、导热液制热循环系统和锅炉，所述真空管式集热器包括有集热器框架、位于集热器框架中的真空管，真空管中设有制冷剂铜管和导热液铜管，制冷剂铜管和导热液铜管构成双U型并且相互独立的两个通道，制冷剂铜管和导热液铜管之间设有固定铝板、并通过固定铝板固定在真空管内，制冷剂铜管和导热液铜管中分别有制冷剂、导热液；所述蒸汽压缩制热循环系统包括有冷凝换热水箱、制冷剂冷凝导热盘管、节流膨胀阀、储液罐、气液分离器、压缩机，导热液制热循环系统包括有生活热水水箱、导热液换热盘管，制冷剂冷凝导热盘管、导热液换热盘管分别设在冷凝换热水箱、生活热水水箱，所述导热液铜管的一端通过管道与导热液换热盘管的一端连接，导热液换热盘管的另一端通过管道与导热液铜管的另一端连接；所述制冷剂铜管的一端通过管道连接三通阀一，三通阀一的另两端分别通过管道连接气液分离器、制冷剂冷凝导热盘管的一端，气液分离器通过管道与压缩机进口连接，压缩机出口通过管道也与制冷剂冷凝导热盘管的该端连接，制冷剂冷凝导热盘管的另一端通过管道连接节流膨胀阀，节流膨胀阀通过管道连接储液罐的入口，储液罐的出口分别通过管道与气液分离器、制冷剂铜管的另一端连接；所述锅炉、生活热水水箱、冷凝换热水箱分别设有冷水入口和热水出口，生活热水水箱、冷凝换热水箱、锅炉的热水出口通过管道连接到热水总管上。
所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述锅炉采用燃气锅炉。
所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述热水总管提供生活热水和地暖供水。
所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述冷凝换热水箱的冷水入口通过管道连接有三通阀二，三通阀二的另两端分别接入自来水、地暖回水；冷凝换热水箱的热水出口通过管道连接有三通阀三，三通阀三的另两端分别连接地暖供水管、三通阀四，三通阀四的另两端分别通过管道连接生活热水水箱的热水出口、生活热水管。
所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述锅炉设有自来水入口、地暖回水入口、生活热水出口、地暖供水出口。
本发明的工作原理是：
本发明通过真空管吸收太阳辐射能加热内部空气腔，制冷剂铜管和导热液铜管温度升高。制冷剂铜管内的制冷剂汽化蒸发分为三个工况并分别运行，①当制冷剂压力达到预警压力时，三通阀一打开，制冷剂进入冷凝换热水箱的制冷剂冷凝导热盘管与水换热；②当制冷剂压力低于预警压力并且高于压缩机进口所允许的压力和温度，制冷剂进入气液分离器同时自动打开连接节流膨胀阀后的储液罐和气液分离器之间的电动二通阀，在气液分离器内利用低温低压的制冷剂调节高温高压的制冷剂，使其满足压缩机入口的温度和压力要求；③当制冷剂温度低于压缩机所要求的进气温度且无法汽化时，压缩机停止工作，开启燃气锅炉由其提供循环热水。
真空管内导热液铜管温度升高，通过自身热力循环或者外力机械循环，高温导热液流入生活热水水箱内的导热液换热盘管中与水换热，从而加热生活用水。
在冷凝换热水箱进出水端设置三通阀，采暖季节热泵端所产热水用于采暖，且水循环使用；其他季节热水与太阳能热水混合用于生活热水，且进水端由自来水供给。
非采暖季时，优先使用真空管式太阳能系统提供生活热水，当太能辐射不强或热水需求量较大时应以热泵系统为主燃气锅炉为辅；采暖季时，优先使用热管式太阳能系统提供生活热水、热泵系统提供暖采暖热水，当太阳辐射不强或热水需求量较大时用可用燃气锅炉作为辅助热源提供生活热水和采暖热水。白天以真空管式太阳能系统和热泵系统为主，夜晚在前者热水量用完时才启动燃气锅炉供热。
本发明的优点是：
①将普通真空管式集热器吸收的未有效利用的热量被用于蒸汽压缩制热循环系统中的蒸发器中，从而最大程度的充分利用太阳辐射能；②在冷凝换热水箱设置三通阀，采暖用水与生活用水按季节要求切换使用，可以更合理的利用热水；③在满足极端天气热水需求的同时考虑到全年平时热水需求，合理的选择热源去应对不同的需求，在节能能源的同时也降低了运行费用；④与传统的蒸汽制冷循环不同，在解决蒸发温度过高时采用三段式的分流控制方式，利用改造过的储液罐和气液分离器控制压缩机的进气温度和压力，并在预警压力时做到合理旁通，在最大化的利用太阳辐射热的同时做到系统的稳定运行；此套高温热源热泵循环系统为国内首创，具有较高的研究价值和社会效益。
附图说明
图1为本发明的系统原理图。
图2为真空管式集热器的原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，真空管式太阳能热泵热水系统，包括有真空管式集热器、蒸汽压缩制热循环系统、导热液制热循环系统和燃气锅炉15，真空管式集热器包括有集热器框架1、位于集热器框架1中的真空管2，真空管2中设有制冷剂铜管3和导热液铜管4，制冷剂铜管3和导热液铜管4构成双U型并且相互独立的两个通道，制冷剂铜管3和导热液铜管4之间设有固定铝板5、并通过固定铝板5固定在真空管2内，制冷剂铜管3和导热液铜管4中分别有制冷剂、导热液；蒸汽压缩制热循环系统包括有储液罐8、气液分离器9、节流膨胀阀10、压缩机11、冷凝换热水箱12、制冷剂冷凝导热盘管13，导热液制热循环系统包括有生活热水水箱6、导热液换热盘管7，制冷剂冷凝导热盘管13、导热液换热盘管7分别设在冷凝换热水箱12、生活热水水箱6中，导热液铜管4的一端通过管道与导热液换热盘管7的一端连接，导热液换热盘管7的另一端通过管道与导热液铜管4的另一端连接；所述制冷剂铜管3的一端通过管道连接三通阀14，三通阀14的另两端分别通过管道连接气液分离器9、制冷剂冷凝导热盘管13的一端，气液分离器9通过管道与压缩机11进口连接，压缩机11出口通过管道也与制冷剂冷凝导热盘管13的该端连接，制冷剂冷凝导热盘管13的另一端通过管道连接节流膨胀阀10，节流膨胀阀10通过管道连接储液罐8的入口，储液罐8的出口分别通过管道与气液分离器9、制冷剂铜管3的另一端连接；燃气锅炉15、生活热水水箱6、冷凝换热水箱12分别设有冷水入口和热水出口，生活热水水箱6、冷凝换热水箱12、燃气锅炉15的热水出口通过管道连接到热水总管上，热水总管提供生活热水和地暖供水。
冷凝换热水箱12的冷水入口通过管道连接有三通阀16，三通阀16的另两端分别接入自来水、地暖回水；冷凝换热水箱12的热水出口通过管道连接有三通阀17，三通阀17的另两端分别连接地暖供水管、三通阀18，三通阀18的另两端分别通过管道连接生活热水水箱6的热水出口、生活热水管。
燃气锅炉15设有自来水入口、地暖回水入口、生活热水出口、地暖供水出口。
Claims (5)
1.真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：包括有真空管式集热器、蒸汽压缩制热循环系统、导热液制热循环系统和锅炉，所述真空管式集热器包括有集热器框架、位于集热器框架中的真空管，真空管中设有制冷剂铜管和导热液铜管，制冷剂铜管和导热液铜管构成双U型并且相互独立的两个通道，制冷剂铜管和导热液铜管之间设有固定铝板、并通过固定铝板固定在真空管内，制冷剂铜管和导热液铜管中分别有制冷剂、导热液；所述蒸汽压缩制热循环系统包括有制冷剂冷凝导热盘管、储液罐、气液分离器、膨胀阀、压缩机、冷凝换热水箱，导热液制热循环系统包括有生活热水水箱、导热液换热盘管，制冷剂冷凝导热盘管、导热液换热盘管分别设在冷凝换热水箱、生活热水水箱中；所述导热液铜管的一端通过管道与导热液换热盘管一端连接，导热液换热盘管的另一端通过管道与导热液铜管的另一端连接；所述制冷剂铜管的一端通过管道连接三通阀一，三通阀一的另两端分别通过管道连接气液分离器、制冷剂冷凝导热盘管的一端，气液分离器通过管道与压缩机进口连接，压缩机出口通过管道与制冷剂冷凝导热盘管的该端连接，制冷剂冷凝导热盘管的另一端通过管道连接节流膨胀阀，节流膨胀阀通过管道连接储液罐的入口，储液罐的出口分别通过管道与气液分离器、制冷剂铜管的另一端连接；所述锅炉、生活热水水箱、冷凝换热水箱分别设有冷水入口和热水出口，生活热水水箱、冷凝换热水箱、锅炉的热水出口通过管道连接到热水总管上。
2.根据权利要求1所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述锅炉采用燃气锅炉。
3.根据权利要求2所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述热水总管提供生活热水和地暖供水。
4.根据权利要求3所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述冷凝换热水箱的冷水入口通过管道连接有三通阀二，三通阀二的另两端分别接入自来水、地暖回水；冷凝换热水箱的热水出口通过管道连接有三通阀三，三通阀三的另两端分别连接地暖供水管、三通阀四，三通阀四的另两端分别通过管道连接生活热水水箱的热水出口、生活热水管。
5.根据权利要求4所述的真空管式太阳能热泵热水系统，其特征在于：所述锅炉设有自来水入口、地暖回水入口、生活热水出口、地暖供水出口。
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