[发明专利]压缩式热泵供热系统以及供热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能工程领域的供热技术，特别涉及一种以太阳能、 空气和自来水作为热源的压缩式热泵供热系统以及供热方法。

背景技术

现有的供热系统主要包括：燃料燃烧供热系统，电加热供热系统，空 气源热泵系统、太阳能供热系统以及地源热泵系统等。其中，燃料燃烧供 热系统和电加热供热系统的一次能源利用效率较低，难以满足当前节能减 排的社会需求。

请参阅图1所示，现有的压缩式空气源热泵供热系统，其包括：热水 箱10、压缩机11、空气源换热器14和节流阀13，上述各个部件通过管道 连接形成一个封闭的循环回路，制冷工质在该管路中循环。压缩机11对气 态制冷工质进行压缩，使制冷工质的压力和温度升高；压力与温度升高后 的制冷工质在热水箱10中进行热交换，制冷工质冷凝成液态，同时释放出 冷凝热，用于向用户提供热量；液态制冷工质经过节流阀13后压力和温度 降低，在节流阀13的前后形成压力差；低压的制冷工质进入空气源换热器 12，在空气源换热器14中液态制冷工质吸收空气的热量而蒸发为气态。如 此构成了现有的空气源热泵循环，但该循环系统的能量效率受空气温度的 影响较大。空气的温度越低，其能量效率越低，一般来说，当气温低于零 下15℃时现有的压缩式空气源热泵供热系统就无法工作。尤其是，北方的 冬季往往有很长的时间气温是低于零下15℃的，现有的压缩式空气源热泵 供热系统在北方的应用因此受到了极大的限制。

请参阅图2所示，是现有的承压式太阳能供热系统的示意图。该太阳 能供热系统主要包括：热水箱20、输送泵21和太阳能集热器22，上述各 个部分通过管道连接形成一个封闭的循环回路，热媒在该回路中循环。太 阳能集热器22一般采用真空管，其采集的太阳能对其中的热媒进行加热， 可以使其中的热媒温度升温到40-100℃。受热后的热媒被送至供热器20内， 由热水箱20向用户提供热量。热媒温度降低后经输送泵21循环至太阳能 集热器22。现有的太阳能供热系统存在的缺点是对天气的依赖程度太大， 夜间或者遇到阴雨天气时就不能工作，因而必须借助辅助加热系统才能满 足用户对热量的需求。此外，由于热媒温度必须高于用户供热温度，因而 太阳能集热器的工作温度较高(通常在42℃以上)，从而与环境存在着较大 的温差，导致集热器的辐射、对流和传导热损失增加，使其集热效率降低。

请参阅图3所示，是现有的直膨式太阳能热泵供热系统的示意图。该 太阳能供热系统主要包括：热水箱10、压缩机11、太阳能集热器22和节 流阀13，上述各个部件通过管道连接形成一个封闭的循环回路，制冷工质 在该管路中循环。太阳能集热器22一般采用板式集热器，液态制冷工质在 太阳能集热器22吸收太阳能而蒸发。直膨式太阳能热泵供热系统将压缩式 热泵循环作为太阳能热水系统的辅助加热手段，而将太阳能作为压缩式热 泵热水系统的低温热源结合起来，具有较高的能量效率。但是，该技术仍 然存在着一些不足之处，包括：由于热水箱中的热水通常具有较高的温度， 尤其是当压缩机停止而制冷工质几乎处于非流动状态时，难以持续有效地 吸收太阳能；还是由于热水箱的温度较高，导致制冷工质在节流前不能得 到过冷，从而致使压缩循环的性能系数无法得到进一步的提高，等等。

还有采用地热作为热源的地源热泵循环系统，由于地源热泵系统需要 打井，其设备投资大，且施工复杂，也容易受地理条件的限制。所以，有 必要提供一种应用范围广，供热效率高的供热系统。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有供热系统存在的问题，而提供一种新 的压缩式热泵供热系统，使其能有效利用太阳能、空气能和自来水，因而 可在各种季节和气候条件下为用户高效率地提供热量和冷量，且便于安装， 从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种压缩式热泵系统，包括：压缩机、热水箱、节流阀、蓄 热箱、集热板、四通阀和空气换热器，所述热水箱设有冷凝盘管、进水口 和出水口，所述蓄热箱设有换热盘管；所述的压缩机、热水箱的冷凝盘管、 蓄热箱的换热盘管和空气换热器分别通过管道连接于所述四通阀的四个接 口；所述的压缩机、热水箱的冷凝盘管、空气换热器、节流阀和蓄热箱的 换热盘管通过管道串联形成循环回路，该循环回路中充有制冷工质；所述 的集热板通过管道与蓄热箱的换热盘管相连，与至少部分换热盘管形成并 联结构。