專利名稱：具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能源利用裝置，具體地說是涉及一種具有制冷、采暖及供應
衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置。
背景技術：
隨著能源需求的緊張和人們對能源的重視，人們已經越來越清晰的認識到，單一 自然能源的利用往往很難滿足人們的現代生活、生產的需求，綜合利用兩種或兩種以上的 自然資源，實現能源互補已經成為現代能源利用的一種發展趨勢。 我國太陽能年輻照總量超過4200MJ/m2的地區占國土面積的76%，是世界上太陽 能資源最豐富的大國之一，而在地表水、淺層地下水、土壤中可采集的低溫能源十分豐富， 利用潛力巨大。太陽能和淺層地能都屬于低品位能源，熱值不高，按照分級用能原則，這些 能源最能滿足建筑生活用能的需要。因此，大力推進太陽能、淺層地能等可再生能源在建筑 中應用，是解決建筑用能的經濟合理選擇。 太陽能是清潔而廉價取之不盡用之不竭的能源，但利用的最大障礙是受晝夜、陰 晴雨雪天的影響，具有不穩定性， 一般來說太陽能系統的使用都采用與其他形式的熱源聯 合使用，當太陽能系統無法提供足夠的熱源時，其他的熱源作為輔助措施投入運行，這樣勢 必會造成投資過大。地熱能的溫度四季基本恒定，受環境溫度影響小，系統運行可靠穩定， 但系統的運行還是要靠電能的驅動，運行費用相對太陽能系統較高。
實用新型內容本實用新型所要解決的問題是提供一種將太陽能與地熱能的結合，使相互之間具 有很好的互補性性，以降低整個系統運行費用的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功 能的熱泵裝置。 為解決上述問題，本實用新型所采用的技術方案是 具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，包括熱泵循環回路，其特 征在于所述熱泵循環回路連接有太陽能循環回路，熱泵循環回路與太陽能循環回路之間 設有控制裝置。 作為一種具體的技術方案 所述控制裝置包括溫度檢測裝置和若干個控制太陽能循環回路與熱泵循環回路 的連通或斷開的控制閥門。 所述溫度檢測裝置包括安裝在太陽能循環回路上的第一溫度檢測器和第三溫度
檢測器，以及安裝在熱泵循環回路上的第二溫度檢測器，第一溫度檢測器與第二溫度檢測
器電連接；所述若干個控制閥門設置于熱泵循環回路和太陽能循環回路上。 太陽能與地熱能的結合具有很好的互補性，太陽能可以降低系統的運行費用，提
高系統的運行效率，地熱能可以補償太陽能的間歇性，使得該系統在陰雨天及夜晚仍能正
常運行。[0012] 作為一種具體的技術方案 所述熱泵循環回路包括熱泵機組，熱泵機組的出水端與回水端之間通過管道連接 有能量分配調節器、多時段用戶空調設備、能量收集調節器、第一水處理設備和系統水循環泵。 所述多時段用戶空調設備包括分別在白天工作的時段I用戶空調設備在夜晚工 作的時段II用戶空調設備。 熱泵機組利用電能驅動，可以將低品味的熱能轉換為高品位熱能，為了節約電能， 降低系統的運行費用，本實用新型可以根據需要分時段的向用戶區提供制冷或供暖服務。 作為一種具體的技術方案 所述太陽能循環回路的進水端、出水端分別連接于時段I用戶空調設備與能量收 集調節器之間的管道上，所述第二溫度檢測器安裝于能量收集調節器與時段I用戶空調設 備出水口連接的進水口處。 所述太陽能循環回路包括太陽能集熱器，太陽能集熱器的出水端與回水端之間通 過管道連接有太陽能熱水循環泵、飲用熱水箱和衛生熱水箱，太陽能集熱器還連接有太陽 能補水箱。 所述第一溫度檢測器裝在太陽能集熱器上，第三溫度檢測器安裝在衛生熱水箱 上。 太陽能集熱器是一種高效、大功率的光能轉換為熱量的裝置，同時也是太陽能與 建筑結合的構件。 作為一種具體的技術方案 所述熱泵機組的進水口通過管道依次連接有第二水處理設備和旋流除沙器。 熱泵機組的熱源為水源井時，旋流除沙器可以除去從井中帶上來的泥沙等雜質， 防止堵塞管道，降低管道和換熱器的磨損；第二水處理設備以洛倫茲電磁理論為基礎，運用 現代電子技術和分子表面能量重新排列技術，達到除銹、防垢、滅藻、殺菌、阻銹、防腐的目 的。 作為一種具體的技術方案 所述熱泵機組的進水口通過管道依次連接有地下埋管換熱器和地下埋管循環泵。 熱泵機組的熱源為地源時，需要在地下埋有換熱器，保證熱泵機組內的熱量交換，
地下埋管循環泵可以加速系統與地下埋管換熱器之間的熱交換，提高效率。 通過采用上述技術方案，本實用新型通過將熱泵機組和太陽能采暖供水裝置結合
在一起，相互之間具有很好的互補性，可以滿足用戶供暖、制冷、衛生熱水和飲用熱水的需
要，利用太陽能來降低整個裝置的運行費用，提高整個裝置的運行效率，同時，地熱能可以
補償太陽能的間歇性，使得該系統在陰雨天及夜晚仍能正常運行，從而實現了能源的綜合利用。
附圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖； 附圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖； 附圖3為本實用新型實施例1和實施例2的控制邏輯圖。[0031] 圖中1-供水井；2-回水井；3-旋流除沙器；4_第一水處理設備；41_第二水處理 設備；5-熱泵機組；6-系統水循環泵；7-落地式膨脹水箱；8-補水泵；9-補水箱；10_時段 I用戶空調設備；ll-太陽能熱水循環泵；12-衛生熱水水箱；13-太陽能集熱器；14_太陽能 補水箱；15-飲用水補水箱；16-時段II用戶空調設備；17-地下埋管換熱器；18-地下埋管 循環泵；19-能量分配調節器；20-能量收集調節器；21-第一溫度檢測器；22-第二溫度檢 測器；23-第三溫度檢測器。
具體實施方式實施例1 :如圖1所示，具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，包 括熱泵循環回路，熱泵循環回路連接有太陽能循環回路，熱泵循環回路與太陽能循環回路 之間設有控制裝置。 熱泵循環回路包括熱泵機組5，熱泵機組5由兩臺熱泵并聯組成，熱泵機組5的出 水端與回水端之間通過管道連接有能量分配調節器19、多時段用戶空調設備、能量收集調 節器20、第一水處理設備4和系統水循環泵6，熱泵機組5的進水口通過管道依次連接有第 二水處理設備41和旋流除沙器3，其中，能量分配調節器19可以設有多個出水口 ，而能量收 集調節器20可以設有多個進水口 ，本實施例中能量分配調節器19設有兩個出水口 ，能量收 集調節器20設有兩個進水口 。 旋流除沙器3的進水口通過管道連接熱源，本實施例中的熱源為供水井l，熱泵機 組5的回流口通過管道連接回水井2，即供水井1、旋流除沙器3、第二水處理設備41、熱泵 機組5的進水口、熱泵機組5的回流口以及回水井2通過管道連接后，形成一個回路，在此 回路中，供水井1的熱源熱泵機組5內得到轉換，進而將低品位的熱源轉換為高品位的熱 源，為用戶區供暖或者制冷。 在冬季，供水井1和回水井2為熱泵循環回路提供熱量，在夏季，熱泵循環回路中 的熱量可以向供水井1和回水井2中釋放，本實施例適合水源比較豐富的地域。其中，能量 分配調節器19和能量收集調節器20為循環水的暫時貯存場所，有調節系統平衡的功能。 第一水處理設備4與能量收集調節器20之間通過管道依次連接有補水泵8和補 水箱9，補水泵8與能量分配調節器19之間的管道上并聯有落地式膨脹水箱7。 補水泵8和補水箱9為系統補水，防止系統因水在循環過程中的消耗及其他損失 而缺水；落地式膨脹水箱7是當系統內的水因水溫或其它原因而膨脹時，系統內的水會暫 時流入落地式膨脹水箱7中進行緩存，防止事故的發生。 多時段用戶空調設備包括分別在白天工作的時段I用戶空調設備10和在夜晚工 作的時段II用戶空調設備16，其中，時段I用戶空調設備10的進水口與能量分配調節器 19的一個出水口通過管道連接，而時段I用戶空調設備10的出水口與能量收集調節器20 的一個進水口通過管道連接，同樣，時段II用戶空調設備16的進水口與能量分配調節器19 的另一個出水口通過管道連接，時段II用戶空調設備16的出水口與能量收集調節器20的 另一個進水口通過管道連接。 即在用戶區中，有的建筑需要全天供暖或者制冷，有的只需白天供暖或者制冷，有 的只需晚上供暖或者制冷，從熱泵機組5中輸出的熱量，可以根據實際需要，進行分時段供 暖或制冷，這樣可以降低整個裝置的運行費用，防止能量浪費。[0040] 在熱泵循環回路中，在連接管道上設有多個電磁閥，包括分別控制熱泵機組5中 每臺熱泵工作的電磁閥MC和電磁閥MD，安裝在能量分配調節器19兩出水口端得電磁閥MA 和電磁閥MB，電磁閥MA控制整個時間段I用戶區的供暖或制冷，電磁閥MB控制整個時間段 II用戶區的供暖或制冷。 太陽能循環回路的進水端、出水端分別連接于時段I用戶空調設備10與能量收集 調節器20之間的管道上，第二溫度檢測器22安裝于能量收集調節器20與時段I用戶空調 設備10出水口連接的進水口處。 太陽能循環回路包括太陽能集熱器13，太陽能集熱器13的出水端與回水端之間 通過管道連接有太陽能熱水循環泵11、飲用熱水箱15和衛生熱水箱12，太陽能集熱器13 還連接有太陽能補水箱14。 控制裝置包括溫度檢測裝置和若干個控制太陽能循環回路與熱泵循環回路的連 通或斷開控制閥門，溫度檢測裝置包括第一溫度檢測器21、第二溫度檢測器22和第三溫度 檢測器23，其中，第一溫度檢測器21安裝在太陽能集熱器13上，第三溫度檢測器23安裝在 衛生熱水水箱12上，第二溫度檢測器22安裝在能量收集調節器20與時段I用戶空調設備 10連接的進水口處，第一溫度檢測器21檢測太陽能集熱器13內水的溫度Tl，第二溫度檢 測器22檢測流入能量收集調節器20的水溫T2，第三溫度檢測器23檢測衛生熱水箱12內 的水溫T3。 若干個控制閥門設置于熱泵循環回路和太陽能循環回路上，具體包括電控閥M1、 電控閥M2、電控閥M3、電控閥M4、電控閥M5、電控閥M6、電控閥M7、電控閥M8和電控閥M9， 其中，電控閥Ml位于能量收集調節器20與時段I用戶空調設備10之間的管道上，且還位 于太陽能循環回路的進水端和出水端之間，電控閥Ml斷開，那么熱泵循環回路與太陽能循 環回路串聯，電控閥M1閉合，熱泵循環回路與太陽能循環回路并聯。 太陽能循環回路的進水端處的管道上安裝有電控閥M2，太陽能循環回路的出水端 處的管道上安裝有電控閥M4，電控閥M2與太陽能集熱器13的進水口之間的管道上依次連 接有電控閥M3和電控閥M7，太陽能集熱器13的出水口與電控閥M4之間的管道上安裝有電 控閥M8，電控閥M8與太陽能熱水循環泵11并聯，電控閥M8與電控閥M4之間的管道以及電 控閥M3和電控閥M7之間的管道分別設有管道連接口 ，兩個管道連接口之間連接有管道，此 管道上安裝有電控閥M5。電控閥M7兩端并聯有電控閥M6和電控閥M9，電控閥M6與電控 閥M9串聯，電控閥M6與電控閥M9之間通過管道依次連接有飲用熱水箱15和衛生熱水水 箱12。其中，第一溫度檢測器21和第二溫度檢測器22都可以控制電控閥Ml和電控閥M3， 第三溫度檢測器23控制電控閥Ml、電控閥M3、電控閥M5和電控閥M7。具體控制過程如圖 3所示。 本實施例的控制工作過程如圖3所示 —、運行熱泵機組，進入自動運行狀態，第一溫度檢測器21檢測到太陽能集熱器 13中的水溫Tl并進行識別( — )當T1《T時，其中T為指定溫度50°C 。 (1) 、 Tl與第二溫度檢測器22檢測的水源熱泵系統循環回路中的水溫T2進行比 較，若T1《T2，系統延時一分鐘，M1打開，延時一分鐘M3關閉，此時由于太陽能循環回路中 的水溫T1低于熱泵循環回路中的水溫T2，所以太陽能系統循環回路不參與熱泵循環回路的循環。 (2)、若T1 > T2， T2可取此范圍5-1(TC之間的任一值，本實施例中T2 = l(TC，延 時一分鐘，M3打開，延時一分鐘，Ml關閉，即水從時段I用戶空調設備10出來后，經太陽能 集熱器13加熱后到達熱泵機組5，再繼續循環。此時，太陽能循環回路參與熱泵循環回路的 循環，與熱泵循環回路中的水混合，對熱泵機組5進行預熱或對用戶進行供暖，隨著預熱或 供暖的進行，太陽能循環回路中的水溫不斷降低，當Tl = T2士2t:時，系統延時一分鐘，Ml 打開，延時一分鐘M3關閉，太陽能循環回路退出熱泵循環回路的循環。 (二)T1〉T時 系統延時一分鐘，M3打開，延時一分鐘，Ml關閉，太陽能循環回路單對用戶進行供 暖，隨著太陽能循環回路中的水溫不斷降低，當Tl < 4(TC時，系統延時一分鐘，Ml打開，延 時一分鐘M3關閉，太陽能循環回路退出熱泵循環回路的循環。 二、制取衛生熱水、飲用水，進入自動運行狀態，第一溫度檢測器21檢測到太陽能 集熱器13中的水溫Tl與T3進行識別 太陽能集熱器13對衛生熱水水箱12和飲用水熱水水箱15內的熱水采用溫差法 進行加熱，并設計選擇優先模式，即可以選擇優先滿足衛生熱水還是采暖要求，當然，衛生 熱水水箱12和飲用水熱水水箱15內都有消毒殺菌裝置，當Tl與T3的溫差大于l(TC時，系 統延時一分鐘，電控閥M3、電控閥M4、電控閥M8和電控閥M7關閉，延時一分鐘，電控閥M5、 電控閥M6和電控閥M9打開，延時一分鐘太陽能熱水循環泵11啟動形成換熱循環，高溫水 從太陽能集熱器13流出后，經太陽能熱水循環泵11、電控閥M5、電控閥M6，對飲用水供應箱 15和衛生熱水水箱12加熱，當第三溫度檢測Tl與T3的大于2t:時，延時一分鐘，太陽能熱 水循環泵11停止運行，電控閥M3、電控閥M4、電控閥M8和電控閥M7打開，延時一分鐘，電 控閥M5、電控閥M6和電控閥M9關閉。 三、當第二溫度檢測器檢測到水源熱泵系統循環回路的水溫T2《5t:時，熱泵機 組5需要進行防凍，系統延時一分鐘，M3打開，延時一分鐘，M1關閉，通過對T1的溫度識別， 決定太陽能集熱器13中的水是否回流到熱泵機組內，對熱泵機組等進行防凍循環 (1) 、 Tl < l(TC時，熱泵機組5開啟，系統循環泵6工作，系統運行二十分鐘，進行 防凍循環。 (2)、Tl > 1(TC時，不需要開啟熱泵機組5，只需系統循環泵6工作，系統運行二十 分鐘即可。當節假日用戶中沒人，不需要供暖或制冷時，運行此功能，可以節約電能，同時在 不用開機的情況下，也能進行防凍循環。 四、當夏天時，太陽能循環回路與熱泵循環回路完全分開，而熱泵循環回路對時段 I用戶和時段II用戶分時段的進行制冷降溫。 實施例2 :如圖2所示，具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，熱 泵機組5的進水口通過管道依次連接有地下埋管換熱器17和地下埋管循環泵18，即本實施 例采用的熱源來自于地源熱，熱泵機組5的進水口需要連接地下埋管換熱器17的出水口 ， 地下埋管換熱器17的進水口與地下埋管循環泵18的出水口連接，地下埋管循環泵18的進 水口與熱泵機組5的回流口連接。 本實施例與實施例1的不同之處在于，熱泵系統的熱源不同，本實施例是采用地 源作為熱泵系統的熱源，由于采用兩種差別比較大的熱源，所以本實施例中采用的設備是
7下埋管換熱器17，它可以比較方便的與地源進行熱交換，適合缺少水源的地域。 本實施例的控制工作過程與實施例1相同。
權利要求具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，包括熱泵循環回路，其特征在于所述熱泵循環回路連接有太陽能循環回路，熱泵循環回路與太陽能循環回路之間設有控制裝置。
2. 如權利要求1所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述控制裝置包括溫度檢測裝置和若干個控制太陽能循環回路與熱泵循環回路的 連通或斷開控制閥門。
3. 如權利要求2所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述溫度檢測裝置包括安裝在太陽能循環回路上的第一溫度檢測器(21)和第三溫度檢測器(23)，以及安裝在熱泵循環回路上的第二溫度檢測器(22)，第一溫度檢測器 (21)與第二溫度檢測器(22)電連接；所述若干個控制閥門設置于熱泵循環回路和太陽能循環回路上。
4. 如權利要求3所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特征在于所述熱泵循環回路包括熱泵機組(5)，熱泵機組(5)的出水端與回水端之間通過管道連接有能量分配調節器(19)、多時段用戶空調設備、能量收集調節器(20)、第一水處理 設備(4)和系統水循環泵(6)。
5. 如權利要求4所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述多時段用戶空調設備包括分別在白天工作的時段I用戶空調設備(10)和在夜 晚工作的時段II用戶空調設備(16)。
6. 如權利要求5所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述太陽能循環回路的進水端、出水端分別連接于時段I用戶空調設備(10)與能 量收集調節器(20)之間的管道上，所述第二溫度檢測器(22)安裝于能量收集調節器(20) 與時段I用戶空調設備(10)出水口連接的進水口處。
7. 如權利要求6所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述太陽能循環回路包括太陽能集熱器(13)，太陽能集熱器(13)的出水端與回水 端之間通過管道連接有太陽能熱水循環泵(11)、飲用熱水箱(15)和衛生熱水箱(12)，太陽 能集熱器(13)還連接有太陽能補水箱(14)。
8. 如權利要求7所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述第一溫度檢測器(21)安裝在太陽能集熱器(13)上，第三溫度檢測器(23)安 裝在衛生熱水水箱(12)上。
9. 如權利要求3所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述熱泵機組(5)的進水口通過管道依次連接有第二水處理設備(41)和旋流除沙 器(3)。
10. 如權利要求3所述的具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，其特 征在于所述熱泵機組的進水口通過管道依次連接有地下埋管換熱器(17)和地下埋管循 環泵(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有制冷、采暖及供應衛生和飲用熱水功能的熱泵裝置，它包括熱泵循環回路，所述熱泵循環回路連接有太陽能循環回路，熱泵循環回路與太陽能循環回路之間設有控制裝置，通過采用上述技術方案，本實用新型通過將熱泵機組和太陽能采暖供水裝置結合在一起，相互之間具有很好的互補性，可以滿足用戶供暖、制冷、衛生熱水和飲用熱水的需要，利用太陽能來降低整個裝置的運行費用，提高整個裝置的運行效率，同時，地熱能可以補償太陽能的間歇性，使得該系統在陰雨天及夜晚仍能正常運行，從而實現了能源的綜合利用。
文檔編號F24J2/00GK201497250SQ200920226110
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者于奎明 申請人:于奎明