本發(fā)明屬于家用供暖領(lǐng)域，具體是一種雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近些年來北方城市的供暖得到了越來越好的發(fā)展，然而北方的農(nóng)村地區(qū)供暖問題一直停滯不前，還是采用較為傳統(tǒng)普通煤爐進行采暖，衛(wèi)生條件較差，生活質(zhì)量得不到提升。因此，尋求一種適用于農(nóng)村且節(jié)能、環(huán)保供暖方式是農(nóng)村供暖問題的關(guān)鍵所在。

冬季采暖化石能源燃燒是導(dǎo)致霧霾的主要原因之一，因此改變北方農(nóng)村傳統(tǒng)的采暖方式，“煤改電”是改善空氣質(zhì)量的必經(jīng)之路。然而如果直接用電進行取暖，直接將高品位電力轉(zhuǎn)化為低品位熱量則會浪費資源。因此考慮到農(nóng)宅中部分采用土煤爐進行取暖，因此發(fā)展熱泵供暖應(yīng)該是解決北方農(nóng)村供暖問題的最好方式。在北方，單一熱源的熱泵系統(tǒng)由于深冬溫度較低會出現(xiàn)結(jié)霜、運行效率下降等一系列問題，因此，有必要對單一熱源的熱泵系統(tǒng)進行技術(shù)改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出了一種雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)，具有能耗低、制熱效率高，節(jié)能能源、保護環(huán)境的優(yōu)勢。

本發(fā)明采用下面的技術(shù)方案：

一種雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)，包括雙熱源熱泵機組、太陽能系統(tǒng)以及用戶側(cè)裝置；所述太陽能系統(tǒng)與用戶側(cè)裝置相連，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱水源，向用戶側(cè)裝置提供熱能；所述雙熱源熱泵機組與用戶側(cè)裝置相連，具有雙熱源熱泵，用于輔助上述太陽能系統(tǒng)，為用戶側(cè)裝置提供熱能。

進一步的，所述雙熱源熱泵機組包括熱泵冷凝器，連接在熱泵冷凝器一端的熱泵壓縮機，連接在熱泵冷凝器另一端的熱泵膨脹閥；所述熱泵壓縮機通過第一球閥分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)，所述熱泵膨脹閥通過第二球閥也分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)。

進一步的，所述第一球閥包括與熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v3和與熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v4。

進一步的，所述第二球閥包括與熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v5和與熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v6。

進一步的，所述熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)采用熱泵空氣源蒸發(fā)器，所述熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)采用熱泵水源蒸發(fā)器。

進一步的，所述太陽能系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱以及蓄熱水箱側(cè)盤管，太陽能集熱器將太陽的能量轉(zhuǎn)化為熱能，通過蓄熱水箱側(cè)盤管對蓄熱水箱中的水進行儲存熱量并保存在所述蓄熱水箱之中，為用戶側(cè)裝置提供熱能。

進一步的，所述蓄熱水箱還設(shè)有蓄熱水箱末端側(cè)盤管。

進一步的，所述熱泵冷凝器的控制端連接有第一溫控閥v1和球閥v2，所述第一溫控閥v1通過第二溫控閥v7與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的一端相連；所述球閥v2通過球閥v8與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的另一端相連；所述熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)的控制端通過球閥v9和球閥v10與蓄熱水箱相連。

進一步的，所述用戶側(cè)裝置包括輸水管、風(fēng)機盤管系統(tǒng)或地暖系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種技術(shù)方案，一種雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖方法，采用雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)，所述雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)包括雙熱源熱泵機組、太陽能系統(tǒng)以及用戶側(cè)裝置；所述太陽能系統(tǒng)與用戶側(cè)裝置相連，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱水源，向用戶側(cè)裝置提供熱能；所述雙熱源熱泵機組與用戶側(cè)裝置相連，具有雙熱源熱泵，用于輔助上述太陽能系統(tǒng)，為用戶側(cè)裝置提供熱能；

當(dāng)室外溫度高于設(shè)定值時，采用太陽能系統(tǒng)向用戶側(cè)裝置提供熱能；

當(dāng)室外溫度低于設(shè)定值時，采用雙熱源熱泵機組交替向用戶側(cè)裝置提供熱能。

本發(fā)明的工作流程：

本發(fā)明有五個工作狀態(tài)：晴天制熱水狀態(tài)、陰天供熱水狀態(tài)、初冬供暖狀態(tài)、中冬供暖狀態(tài)、深冬供暖狀態(tài)。

晴天時太陽光照充足，太陽能集熱器6將從太陽中汲取的能量轉(zhuǎn)化為熱能，通過蓄熱水箱側(cè)盤管8對蓄熱水箱7進行儲存熱量并保存在水箱之中，通過生活熱水給水管11供給用戶生活熱水。

當(dāng)連續(xù)陰雨天氣出現(xiàn)時，僅依靠太陽能加熱蓄熱水箱7無法滿足用戶的生活熱水的需求時，水源熱泵作為輔助熱源加熱蓄熱水箱供給用戶生活熱水。此時第一溫控閥v1、球閥v2、v4、v6、v9、v10開啟；球閥14-v3、v5關(guān)閉。

初冬供暖狀態(tài)：當(dāng)室內(nèi)溫度低于18℃并且蓄熱水箱中的溫度高于50℃時，此時室外溫度不是特別低，室內(nèi)所需熱負荷不高，蓄熱水箱7可以直接通過蓄熱水箱末端測盤管7對室內(nèi)進行供暖，僅僅依靠蓄熱水箱就可以完全承擔(dān)室內(nèi)負荷。此時第二溫控閥v7、球閥v8開啟；第一溫控閥v1、球閥v2、v3、v4、v5、v6、v9、v10關(guān)閉。

中冬供暖狀態(tài)：當(dāng)室內(nèi)溫度低于18℃并且蓄熱水箱中的溫度低于50℃，室外溫度高于-5℃時，空氣源熱泵自動開啟，通過吸收環(huán)境空氣中的低位熱能，利通過少量電能驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn)進行供暖，從而滿足農(nóng)宅冬季采暖的需求。此時第一溫控閥v1、球閥v2、v3、v5開啟；第一溫控閥v7、球閥v4、v6、v8、v9、v10關(guān)閉。

深冬供暖狀態(tài)：當(dāng)室外冬季溫度低于-5℃時，鑒于在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵可能會出現(xiàn)結(jié)霜、運行效率下降等一系列問題，而采暖效果不佳。則開啟閥門第一溫控閥v1、球閥v2、v4、v6、v9、v10；關(guān)閉第二溫控閥v7、球閥v3、v5、v8，使得熱泵的熱源轉(zhuǎn)變?yōu)樾顭崴?0中的熱水，使得熱泵機組可以在較高的溫度下運行，進而使制冷劑在相對較高的溫度中吸熱蒸發(fā)，提高供暖效果，保證室內(nèi)溫度。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用清潔能源的同時，保證了供暖需求，改善了機組的制熱性能系數(shù)，提高了換熱效率，而且保證了用戶一年四季的熱水供應(yīng)。通過采用雙熱源熱泵與太陽能聯(lián)合供暖的方式解決了空氣源熱泵在供暖工程中容易結(jié)露，換熱效率低的難題，使得煤改電的策略得以順利進行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖a。

圖3是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖b。

圖4是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖c。

圖5是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖d。

圖6是本發(fā)明的雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖e。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明：

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本發(fā)明的一種典型實施例是一種雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)，包括雙熱源熱泵機組、太陽能系統(tǒng)以及用戶側(cè)裝置；太陽能系統(tǒng)與用戶側(cè)裝置相連，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱水源，向用戶側(cè)裝置提供熱能；雙熱源熱泵機組與用戶側(cè)裝置相連，具有雙熱源熱泵，用于輔助上述太陽能系統(tǒng)，為用戶側(cè)裝置提供熱能。

雙熱源熱泵機組包括熱泵冷凝器，連接在熱泵冷凝器一端的熱泵壓縮機，連接在熱泵冷凝器另一端的熱泵膨脹閥；所述熱泵壓縮機通過第一球閥分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)，所述熱泵膨脹閥通過第二球閥也分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)。熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)采用熱泵空氣源蒸發(fā)器，熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)采用熱泵水源蒸發(fā)器。

第一球閥包括與熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v3和與熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v4。

第二球閥包括與熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v5和與熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)相連的球閥v6。

太陽能系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱以及蓄熱水箱側(cè)盤管，太陽能集熱器將太陽的能量轉(zhuǎn)化為熱能，通過蓄熱水箱側(cè)盤管對蓄熱水箱中的水進行儲存熱量并保存在所述蓄熱水箱之中，為用戶側(cè)裝置提供熱能，蓄熱水箱還設(shè)有蓄熱水箱末端側(cè)盤管。

熱泵冷凝器的控制端連接有第一溫控閥v1和球閥v2，所述第一溫控閥v1通過第二溫控閥v7與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的一端相連；所述球閥v2通過球閥v8與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的另一端相連；所述熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)的控制端通過球閥v9和球閥v10與蓄熱水箱相連。

用戶側(cè)裝置可以是輸水管、風(fēng)機盤管系統(tǒng)或地暖系統(tǒng)。

本發(fā)明的再一實施例是一種采用雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)的供暖方法，具體的，采用雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)，所述雙熱源熱泵-太陽能聯(lián)合供暖系統(tǒng)包括雙熱源熱泵機組、太陽能系統(tǒng)以及用戶側(cè)裝置；所述太陽能系統(tǒng)與用戶側(cè)裝置相連，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱水源，向用戶側(cè)裝置提供熱能；所述雙熱源熱泵機組包括熱泵冷凝器，連接在熱泵冷凝器一端的熱泵壓縮機，連接在熱泵冷凝器另一端的熱泵膨脹閥；所述熱泵壓縮機通過球閥v3和球閥v4分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)，所述熱泵膨脹閥通過球閥v5和球閥v6也分別連接熱泵空氣源蒸發(fā)系統(tǒng)、熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)；

所述太陽能系統(tǒng)具有蓄熱水箱，蓄熱水箱包括蓄熱水箱側(cè)盤管和有蓄熱水箱末端側(cè)盤管；

所述熱泵冷凝器的控制端連接有第一溫控閥v1和球閥v2，所述第一溫控閥v1通過第二溫控閥v7與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的一端相連；所述球閥v2通過球閥v8與蓄熱水箱末端側(cè)盤管的另一端相連；所述熱泵水源蒸發(fā)系統(tǒng)的控制端通過球閥v9和球閥v10與蓄熱水箱相連；

如圖2-6所示：

當(dāng)室外溫度高于第一設(shè)定溫度時，對應(yīng)晴天制熱水狀態(tài)，采用太陽能系統(tǒng)加熱水源，向用戶側(cè)裝置提供熱能。太陽能集熱器6將從太陽中汲取的能量轉(zhuǎn)化為熱能，通過太陽能-蓄熱水箱側(cè)盤管8對蓄熱水箱7進行儲存熱量并保存在水箱之中，通過生活熱水給水管11供給用戶生活熱水。

當(dāng)室外溫度低于第一設(shè)定溫度，同時高于第二設(shè)定溫度時，對應(yīng)連續(xù)陰雨天氣出現(xiàn)；僅依靠太陽能加熱蓄熱水箱7無法滿足用戶的生活熱水的需求時，水源熱泵作為輔助熱源加熱蓄熱水箱供給用戶生活熱水，第一溫控閥v1、球閥v2、v4、v6、v9、v10開啟；球閥v3、v5關(guān)閉。

當(dāng)室外溫度低于第二設(shè)定溫度，同時高于第三設(shè)定溫度時，對應(yīng)初冬供暖狀態(tài)，內(nèi)溫度低于18℃并且蓄熱水箱中的溫度高于50℃時，此時室外溫度不是特別低，室內(nèi)所需熱負荷不高，蓄熱水箱7可以直接通過蓄熱水箱-末端測盤管7對室內(nèi)進行供暖，僅僅依靠蓄熱水箱就可以完全承擔(dān)室內(nèi)負荷。蓄熱水箱通過蓄熱水箱-末端測盤管向用戶側(cè)裝置提供熱能，第二溫控閥v7、球閥1v8開啟；第一溫控閥v1、球閥1v2、v3、v4、v5、v6、v9、v10關(guān)閉。

當(dāng)室外溫度低于第三設(shè)定溫度，同時高于第四設(shè)定溫度時，對應(yīng)中冬供暖狀態(tài)，室內(nèi)溫度低于18℃并且蓄熱水箱中的溫度低于50℃，室外溫度高于-5℃時，空氣源熱泵自動開啟，通過吸收環(huán)境空氣中的低位熱能，利通過少量電能驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn)進行供暖，從而滿足農(nóng)宅冬季采暖的需求，第一溫控閥v1、球閥v2、v3、v5開啟；第二溫控閥v7、球閥1v4、v6、v8、v9、v10關(guān)閉。

當(dāng)室外溫度低于第四設(shè)定溫度，同時高于第五設(shè)定溫度時，對應(yīng)深冬供暖狀態(tài)，室外冬季溫度低于-5℃時，鑒于在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵可能會出現(xiàn)結(jié)霜、運行效率下降等一系列問題，而采暖效果不佳，開啟第一類溫控閥v1、球閥v2、v4、v6、v9、v10；關(guān)閉第一類溫控閥v7、球閥v3、v5、v8，使得雙熱源熱泵機組的熱源轉(zhuǎn)變?yōu)樾顭崴渲械臒崴?，使得雙熱源熱泵機組可以在較高的溫度下運行，進而使制冷劑在相對較高的溫度中吸熱蒸發(fā)，提高供暖效果，保證室內(nèi)溫度。

本發(fā)明的有益效果是采用清潔能源的同時，保證了供暖需求，改善了機組的制熱性能系數(shù)，提高了換熱效率，而且保證了用戶一年四季的熱水供應(yīng)。通過采用雙熱源熱泵與太陽能聯(lián)合供暖的方式解決了空氣源熱泵在供暖工程中容易結(jié)露，換熱效率低的難題，使得煤改電的策略得以順利進行。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。