[发明专利]双源并阶式热泵热水空调系统

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。主要涉及太阳能或者电加热及燃煤燃气锅炉等高温热源集热、热水蓄热及生活热水供应、蒸汽压缩制冷循环、地源热泵和供热空调设备。

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，据统计数字显示，建筑能耗大体占全国总能耗的30——40％，其中采暖和空调能耗占建筑总能耗的55％，但是大部分的采暖和空调设备都是利用传统的优质化石能源或电能，但是利用效率并不高，同时还不可避免的对环境造成污染，这一点尤其体现在建筑采暖过程中。因此应用新能源技术替代采暖和空调这两部分低效且不环保的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源并阶式热泵热水空调系统正是出于上述目的而开发的新型能源复合式采集、储存并通过热泵对热源温度适当调整的供热水、采暖及空调一体化系统，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。

双源并阶式热泵热水空调系统由高温热源换热循环、室内冷暖空调循环、低温热源换热循环及四阀并阶热泵循环组成，高温热源换热循环直接与蓄热水箱连接，循环中是由高温换热循环泵将蓄热水箱中的低温水经过高温回水管路输送到高温热源换热器中被加热，经过高温热源加热的水再由高温供水管路返回蓄热水箱；室内冷暖空调循环将空调末端设备与阶梯热泵中的用户换热器及直接连接蓄热水箱的供热端这两个相互并联的热源换热端相连，并由空调循环泵提供循环动力；低温热源换热循环将一个低温热源与双阀阶梯热泵循环的低温蒸发换热器相连；四阀并阶热泵循环通过两个四通换向阀，以及两个三通换向阀，还有膨胀阀将循环各组件连接起来。

四阀并阶热泵循环通过两个四通换向阀，上位四通阀和下位四通阀，以及两个三通换向阀，吸气三通阀和膨胀三通阀，还有膨胀阀将循环各组件连接起来，上位四通阀的主进口与压缩机的排气口连接，主出口与吸气三通阀的一个分流口相连，它的另外一对可切换的进、出口分别接高温换热器的上口和下位四通阀的主进口；下位四通阀的主出口与吸气三通阀的另一分流口相连，它的另一对可切换进、出口分别与用户换热器和低温蒸发换热器的上口相连；吸气三通阀的汇流口与压缩机吸气口相连；用户换热器的下口和高温换热器的下口分别与双向膨胀阀的进、出口相连，低温蒸发换热器的下口与膨胀三通阀汇流口相连，膨胀三通阀的两个分流口分别并联到双向膨胀阀的进、出口两端。

系统中的四阀并阶热泵循环可通过与双向膨胀阀并联的膨胀三通阀与其它三个构成品字形串接结构的上位四通阀、下位四通阀和吸气三通阀的协调配合并联合切换，实现用户换热器，高温换热器和低温蒸发换热器之间的多种三选二工况转换，以提供各种不同而且稳定可靠的全天候供热、制冷空调或供生活热水的功能。

系统中的室内冷暖空调循环，由空调循环泵推动换热媒质从空调末端设备流向蓄热水箱和用户换热器这两个相互并联的换热端，这两个并联的换热端通过各支路上设置的电磁阀，即直接电磁阀和间接电磁阀实现通断切换。

双阀阶梯热泵循环中的高温换热器水侧与蓄热水箱直接连接来进行换热。

高温热源换热循环中的高温热源可以是太阳能集热器，也可以是电加热器还可以是燃煤、燃气或燃油锅炉，而且也可以是上述热源串、并联的组合。

低温热源换热循环中的低温热源既可以是土壤源，也可以是水源或者空气源。