一種余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)目前資源利用率低，碳排放量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展直線上升，環(huán)境污染和資源短缺的問(wèn)題突顯。面對(duì)日益嚴(yán)重的能源問(wèn)題，在國(guó)家“十二五”規(guī)劃中，提出了能源的發(fā)展思路，強(qiáng)調(diào)綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。太陽(yáng)能等可再生能源綜合利用技術(shù)研宄及相關(guān)裝備研發(fā)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的重要舉措。有效的收集太陽(yáng)輻射能，用于房間的發(fā)電、取暖或制冷，對(duì)降低建筑物的能耗將極其可觀。同時(shí)工業(yè)余熱的資源很豐富，利用的潛力很大，分布也很廣，不少余熱溫度較高且載熱體流量穩(wěn)定，具有較好的利用條件。所以低溫?zé)嵩礋崃康睦糜泻艽蟮默F(xiàn)實(shí)意義。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)的主力軍被推向前臺(tái)，開(kāi)發(fā)利用可再生能源一太陽(yáng)能在世界有了新進(jìn)展。尤其在太陽(yáng)能光熱利用方面，太陽(yáng)能與低溫余熱(廢煙、廢氣、廢水)成為中國(guó)能源利用的發(fā)展方向，已經(jīng)取得了很好的節(jié)能效果?？諝庠礋岜镁哂屑竟?jié)性，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況，因而采用太陽(yáng)能、余熱、空氣源熱泵等多種手段互補(bǔ)來(lái)解決單一利用熱泵系統(tǒng)供應(yīng)熱水不足的問(wèn)題。
[0003]目前，公知的生產(chǎn)熱水的主要方式包括太陽(yáng)能供應(yīng)熱水，空氣源熱泵供應(yīng)熱水，電加熱熱水器供應(yīng)熱水，燃?xì)鉄崴鞴?yīng)熱水等原理。太陽(yáng)能供應(yīng)熱水主要采用光伏集熱器收集太陽(yáng)輻射能，加熱水罐冷水，供應(yīng)用戶，但該方式受限于太陽(yáng)光照時(shí)間和強(qiáng)度，只能在天氣晴朗的白天才能較好運(yùn)行，同時(shí)配置水罐用于夜間供應(yīng)熱水，對(duì)于夜間用水量較大和日照強(qiáng)度較差的情況，裝置使用效果有限；空氣源熱泵主要利用逆卡諾原理，以極少的電能，吸收空氣中大量的低溫?zé)崮?，通過(guò)壓縮機(jī)的壓縮變?yōu)楦邷責(zé)崮埽瑐鬏斨了洌訜釤崴?，但受限于季?jié)氣候，特別是冬季空氣溫度較低時(shí)，蒸發(fā)器結(jié)霜頻發(fā)，影響系統(tǒng)運(yùn)行，甚至導(dǎo)致熱泵無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)；電加熱熱水器采用電能直接加熱熱水，效率高，但消耗電能，特別是用電高峰期，容易引起區(qū)域電能供給失衡，而且當(dāng)系統(tǒng)流量較大時(shí)，加熱效果有限；燃?xì)鉄崴髦苯永锰烊粴?、煤氣等能源燃燒產(chǎn)生的熱量來(lái)加熱冷水，裝置啟動(dòng)迅速，方便快捷，但燃燒天然氣消耗一次能源，同時(shí)排放大量二氧化碳，加重溫室效應(yīng)。目前較為成功的熱水供應(yīng)裝置，采用太陽(yáng)能和空氣源熱泵復(fù)合系統(tǒng)，雖然能較好滿足光照不足時(shí)，實(shí)現(xiàn)用戶供水，但對(duì)于冬季低溫條件如室外溫度-10°c下，仍然不能有效運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的熱水供應(yīng)裝置季節(jié)適應(yīng)性差，工況溫度范圍有限，不能適應(yīng)冬季較低的室外溫度，本發(fā)明提供一種余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用太陽(yáng)能、余熱和空氣源熱泵互補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)季節(jié)限制運(yùn)行，即使工作溫度低至-10°C，也能保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案:一種余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)、余熱輔助系統(tǒng)和空氣源熱泵供水系統(tǒng)，余熱輔助系統(tǒng)與空氣源熱泵供水系統(tǒng)并聯(lián)，其用于利用余熱資源實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)工質(zhì)預(yù)熱，同時(shí)，余熱輔助系統(tǒng)通過(guò)余熱系統(tǒng)旁支管路閥門，實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)換熱器除霜作用，太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)可單獨(dú)直供熱水或并聯(lián)在空氣源熱泵供水系統(tǒng)上，對(duì)熱泵系統(tǒng)換熱器進(jìn)行除霜。
[0006]空氣源熱泵供水系統(tǒng)至少包括依次串聯(lián)連接的氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液器、干燥過(guò)濾器、膨脹閥、含化霜通道的翅片式換熱器、套管式換熱器，串聯(lián)形成供熱主回路，冷凝器上的熱泵供水系統(tǒng)冷水進(jìn)口與所述儲(chǔ)液器連通。
[0007]太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)具有兩條管路，一條管路為由循環(huán)水泵、真空管式集熱器和水箱依次串聯(lián)構(gòu)成的直供水主管路，另一條管理為由真空管式集熱器、水箱、含化霜通道的翅片式換熱器、太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)旁支管道閥門依次串聯(lián)形成的旁支管路，旁支管路并聯(lián)在所述直供水主管路上，循環(huán)水泵所在的管路上還依次連接有太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門、太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)熱水出口管道、太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)直供用戶熱水管道閥門，所述冷凝器上的熱泵供水系統(tǒng)熱水出口與太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)直供用戶熱水管道閥門連接，在太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門和循環(huán)水泵之間還連接有太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)冷水進(jìn)口管道。
[0008]余熱輔助系統(tǒng)具有兩條管路，一條管路至少串聯(lián)所述套管式換熱器，對(duì)熱泵系統(tǒng)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，另一條管路，至少串聯(lián)一個(gè)余熱輔助系統(tǒng)旁支管道閥門和含化霜通道的翅片式換熱器，用于實(shí)現(xiàn)套管式換熱器的除霜，在所述余熱輔助系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門的一輸入端通過(guò)余熱輔助系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門連接到余熱介質(zhì)進(jìn)口，余熱輔助系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門的一輸出端連接到余熱介質(zhì)出口，所述余熱輔助系統(tǒng)旁支管道閥門的一端連接在余熱介質(zhì)進(jìn)口和余熱輔助系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門之間。
[0009]余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)主要運(yùn)行方式如下:
[0010]當(dāng)天氣晴朗，光照充足時(shí)，只開(kāi)啟太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)，采用真空管式太陽(yáng)能熱水器收集熱量，加熱冷水至55°C，直接供應(yīng)用戶；
[0011]當(dāng)天氣較差，光照強(qiáng)度較低，單單太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)不能滿足用戶需求時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)、空氣源熱泵供水系統(tǒng)和余熱輔助系統(tǒng)，熱泵供水系統(tǒng)利用壓縮機(jī)加熱循環(huán)工質(zhì)，隨后工質(zhì)在冷凝器與冷水交換熱量，使水箱里的水達(dá)到出口水溫要求(55°C )，同時(shí)太陽(yáng)能也能提供部分的熱水。當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)器結(jié)霜時(shí)，系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)，開(kāi)啟太陽(yáng)能管道的旁支的閥門，讓太陽(yáng)能中剩余的溫度不太高的水流向蒸發(fā)器，給蒸發(fā)器的翅片除霜。當(dāng)蒸發(fā)器沒(méi)有結(jié)霜時(shí)，則不需要開(kāi)啟除霜的閥門。余熱輔助系統(tǒng)循環(huán)主閥門開(kāi)啟，旁支管路閥門關(guān)閉，利用余熱資源(如工業(yè)余熱、熱電廠冷卻水等)預(yù)熱熱泵主循環(huán)系統(tǒng)回流工質(zhì)，提高壓縮機(jī)的吸氣溫度，使壓縮機(jī)的壓比減小，系統(tǒng)運(yùn)行效率更高。
[0012]當(dāng)無(wú)光照時(shí)，開(kāi)啟空氣源熱泵供水系統(tǒng)和余熱輔助系統(tǒng)，關(guān)閉太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)，熱泵供水系統(tǒng)照常運(yùn)轉(zhuǎn)，加熱水箱冷水，余熱輔助系統(tǒng)則開(kāi)啟循環(huán)主閥門余熱蒸發(fā)器流出的工質(zhì)，當(dāng)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)器結(jié)霜時(shí)，開(kāi)啟余熱系統(tǒng)旁支管路閥門，余熱介質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器化霜通道化霜，保證系統(tǒng)運(yùn)行。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的有益效果是，在保證系統(tǒng)供應(yīng)熱水的同時(shí)，適應(yīng)復(fù)雜工況，尤其是在太陽(yáng)能受限制時(shí)，采用太陽(yáng)能、余熱和空氣源熱泵互補(bǔ)，全天候無(wú)季節(jié)限制運(yùn)行系統(tǒng)，工作溫度達(dá)到-10°C。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-真空管式集熱器，2-水箱，3-余熱介質(zhì)進(jìn)口，4-余熱輔助系統(tǒng)旁支管道閥門，5-余熱介質(zhì)出口，6-余熱輔助系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門，7-套管式換熱器，8-氣液分離器，9-壓縮機(jī)，10-熱泵供水系統(tǒng)熱水出口，11-熱泵供水系統(tǒng)冷水進(jìn)口，12-冷凝器，13-儲(chǔ)液器，14-干燥過(guò)濾器，15-膨脹閥，16-含化霜通道的翅片式換熱器，17-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)旁支管道閥門，18-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)直供用戶熱水管道閥門，19-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)熱水出口管道，20-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)主循環(huán)管道閥門，21-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)冷水進(jìn)口管道，22-循環(huán)水泵，23-太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)回路閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例:
[0018]在圖1中，一種余熱回收式多熱源復(fù)合型熱泵供熱水系統(tǒng)共由三大子系統(tǒng)組成，分別為太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)、余熱輔助系統(tǒng)、空氣源熱泵供水系統(tǒng)，余熱輔助系統(tǒng)與空氣源熱泵供水系統(tǒng)并聯(lián)，其用于利用余熱資源實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)工質(zhì)預(yù)熱，同時(shí)，余熱輔助系統(tǒng)通過(guò)余熱系統(tǒng)旁支管路閥門，實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)換熱器除霜作用，太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)可單獨(dú)直供熱水或并聯(lián)在空氣源熱泵供水系統(tǒng)上，對(duì)熱泵系統(tǒng)換熱器進(jìn)行除霜，上述三