[发明专利]双向热泵太阳能供热系统

说明书

技术领域

本发明专利属于建筑能源的收集、储存及供应系统设备的设计及开发。 主要涉及太阳能集热、蒸汽压缩制冷循环、地源热泵和采暖供热设备。

背景技术

在科技高速发展的二十一世纪，社会各行各业都正在经历着日新月异 的变革。这使得整个社会在生产和生活领域里的能源消耗都产生了巨大的 增长。能源已经成为本世纪最关键的社会经济问题，能源危机正以人们意 想不到的速度走进我们的生活。传统一次能源的需求量与日俱增，可产量 是有限的，因此消费成本也越来越高。人们只能从新的途径寻找希望。太 阳能和土壤源热能都是很好的新能源，但是因其品位较低也比较分散，一 直不能得到很好的利用。目前太阳能光热转换技术也只能应用于生活热水 方面。而在建筑能耗中，生活热水只占非常有限的份额。真正的建筑能耗 大项是采暖和空调。其中我国每年采暖要消耗1.5亿吨标准煤。应用新能源 技术替代这部分能源消耗才算是解决了建筑能耗的实质性问题。但是各种 新能源单独用于采暖又都有自己的弱点，出于这一点的考虑，我们必须寻 求多种能源综合利用的合理途径，在充分利用太阳能等新能源的基础上， 尽可能的节约传统一次能源(包括煤炭，石油及天然气)的消耗，在产品 系统化的进程中寻求产业升级的动力。

发明内容

本发明专利所描述的双向热泵太阳能供热系统正是出于上述目的而开 发的新型能源复合式采集、储存及输配供应系统，它可以根据不同的环境 状况及建筑能耗需求的变化来调整自身的运行方式，从而实现能源优化配 置的综合节能效果。

双向热泵太阳能供热系统由太阳能集热循环、供暖换热循环、地源换 热循环及双向岔流热泵循环组成，太阳能集热循环直接与蓄热水箱连接； 供暖换热循环将供暖换热末端与相互并联的蓄热水箱和双向岔流热泵循环 的一个高温冷凝端相连；地源换热循环将土壤源换热器与双向岔流热泵循 环的一个低温蒸发端相连；双向岔流热泵循环的一个换热端总是通过一个 水换热循环与蓄热水箱相连，另外两个换热端，即所述的高温冷凝端和低 温蒸发端相互并联；

太阳能集热循环是由太阳能循环泵3将蓄热水箱6中的低温水经过太 阳能供水管路2输送到太阳能集热器1中，经过加热的水再通过系统高点 的自动排气阀5和太阳能回水管路4返回蓄热水箱6；

供暖换热循环由供暖循环泵15推动换热媒质从供暖末端设备16流向 直接供暖换热盘管10和板式换热器III31这两个相互并联的热源换热器，这 两个并联的热源换热器支路上各设一个电磁阀，即直接供暖电磁阀13和间 接供暖电磁阀14；

地源换热循环由地源循环泵32推动传热媒质在地源换热盘管35和双 向岔流热泵循环的一个换热器-板式换热器II30之间往复循环；

双向岔流热泵循环通过四通换向阀23将循环各组件连接起来，其中四 通换向阀的一对进、出口分别接压缩机24的进口和出口，另外一对进、出 口分别接板式换热器I 22和相互并联的板式换热器II30、板式换热器III31 的一个并联端，这两个并联的板式换热器的支路上分别串联一个单向阀， 且二阀方向相反，两个板式换热器的另一个并联端与双向膨胀阀25的一端 相连，双向膨胀阀25的另一端与板式换热器I 22的远离四通换向阀23的 端口相接，从而构成双向岔流热泵循环结构。

双向岔流热泵循环是一个可换向但是两个并联的板式换热器不同向运 行的蒸汽压缩制冷循环，其中板式换热器I 22在四通换向阀换向前后流向 倒转，而相互并联的板式换热器II30和板式换热器III31在四通阀换向前后 总是一通一断，它们各自的并联支路内分别串联了一个单向阀，而两个单 向阀方向相反，无论两并联板式换热器的流向是正是反，都是只有一个单 向阀导通，另外一个是断开的；随着四通换向阀切换循环流向，原来导通 的与板式换热器II30连接的单向阀断开，原来关闭的与板式换热器III31连 接的单向阀导通，从而导致板式换热器II30和板式换热器III31的通断状态 同时改变。

供暖换热循环有两个相互并联的热源换热器-直接供暖换热盘管10和 板式换热器III31，两个热源换热器的并联支路内分别串联了一个电磁阀， 两电磁阀的通断使得供暖换热循环中来自末端换热设备的传热媒质在位于 蓄热水箱内的直接换热盘管10和位于双向岔流热泵循环高温冷凝端的板式 换热器III31之间转换。