[发明专利]一种太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统

说明书

技术领域

本发明属于热泵型空调、热泵热水器以及热能利用领域，尤其涉及一种太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统。

背景技术

太阳能辅助热泵通过将太阳能补充到热泵的蒸发器侧，可提高热泵冬季的蒸发温度以实现更高效的供热和供热水。近年来太阳能集热系统与热泵空调系统的结合成为一种趋势，由此发展起来的多功能热泵系统，不仅可实现热泵型空调器的制冷、制热功能，还可向用户提供热水，具有良好的应用前景。

二氧化碳是地球生物圈的组成物质之一，是无毒、不可燃的天然制冷工质，不破坏臭氧层，对大气环境友好，容易获取，不需要回收。由于二氧化碳的临界温度高，所以通常采用带回热器的跨临界循环，特别适合提供高温热水。因此，近年来二氧化碳热泵热水系统得到了国内外研究者越来越多关注。刘玉迁(China Patent application 201110079756.6)提出的间膨式太阳能辅助多功能热泵系统若采用二氧化碳作为制冷剂，性能较低，特别是在运行普通制冷和普通制冷兼热泵制热水两种功能模式时。为使得此种系统可较好的使用二氧化碳作为制冷剂，解决方案之一为在此系统的基础上增加回热器。为保证太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统的可靠性，回热器的设置方式尤为重要。

授权公告号为CN101000183A专利提出的太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统和授权公告号为CN102003833A提出的二氧化碳多功能热泵系统，虽然可在一年四季中实现制冷、制热和制热水，但由于系统中通过多个三通阀和四通阀的开停，来实现不同功能模式下回热器中高、低压二氧化碳的逆流换热，结构复杂，对系统的运行可靠性十分不利。

本发明仅采用二个普通四通换向阀和三个普通二通电磁阀，即可实现九种功能模式的自动控制。由于本发明中的控制阀门均为商业化的普通电磁阀，因此可以大幅降低成本，提高运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统，系统运行可靠。

一种太阳能辅助二氧化碳多功能热泵系统，所述热泵系统包括压缩机、第一四通换向阀、第二四通换向阀、室内换热器、室外换热器、回热器、带有冷凝盘管的生活水箱换热器、太阳能集热系统以及节流转换系统；

其中，所述的压缩机的出口与第一四通换向阀的第一端口相连，压缩机的进口与回热器的第三端口相连；第一四通换向阀的第二端口与室外换热器的第二端口相连，第一四通换向阀的第三端口分别与回热器的第四端口、第二四通换向阀的第三端口和太阳能集热系统的第一端口相连，第一四通换向阀的第四端口与第二四通换向阀的第一端口相连；第二四通换向阀的第二端口与室内换热器的第一端口相连，第二四通换向阀的第四端口与生活水箱换热器的冷凝盘管连接后通过第三单向截止阀连接回热器的第一端口；其中，回热器的第三端口与第四端口连通，回热器的第一端口与第二端口连通；

所述的节流转换系统包括三条节流支路，三条节流支路分别为第一节流支路、第二节流支路和第三节流支路：第一节流支路由依次串联设置的第一截止阀和第一节流元件组成，第一节流元件的第一端口与第一截止阀的第二端口相连，第一节流元件的第二端口分别与第一单向截止阀的进口端和室内换热器的第二端口相连；第二节流支路由依次串联设置的第二截止阀和第二节流元件组成，第二节流元件的第一端口与第二截止阀的出口端相连，第二节流元件的第二端口分别与第二单向截止阀的进口端和室外换热器的第一端口相连；第三节流支路由依次串联设置的第三截止阀和第三节流元件组成，第三节流元件的第一端口与第三截止阀的第二端口相连；室内换热器的第二端口与第二节流元件的第二端口相连，室外换热器的第一端口与第三节流元件的第二端口相连，太阳能集热系统的第二端口与第三节流元件的第二端口相连。

所述的太阳能集热系统包括制冷剂-水换热器和太阳能集热器，所述热泵系统还包括生活水箱换热器的内腔，所述的生活水箱换热器的内腔依次连接太阳能集热系统水阀、太阳能集热器的出水端，太阳能集热器的换热管路与制冷剂-水换热器的水管路相连，两者之间的连接管路上设有循环水泵，三者依次串联连接并形成循环回路，所述制冷剂-水换热器的制冷剂管路分别与太阳能集热系统的第一端口和第二端口连通。

或者，所述的太阳能集热系统包括太阳能集热/蒸发器，太阳能集热/蒸发器的两个端口分别与太阳能集热系统的第一端口和第二端口连通。