[发明专利]太阳能辅助空气源跨临界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空气源跨临界二氧化碳多功能热泵系统。

背景技术

太阳能辅助热泵是利用太阳能集热系统将太阳能补充到热泵蒸发器侧，提高蒸发温度来实现更高效地供热。太阳能集热系统与空气源跨临界二氧化碳循环系统相结合的综合利用太阳能-空气源的跨临界二氧化碳热泵热水与空调系统，不仅可实现热泵型空调器的制冷、制热功能，还可回收冷凝热，向用户提供高温热水。

二氧化碳是地球生物圈的组成物质之一，它无毒、无臭、无污染、不爆不燃无腐蚀，破坏臭氧层潜能ODP＝0，温室效应潜能值WGP＝1；物理化学稳定性好；单位容积制冷量大，有利于减少装置容积；在超临界条件下，它的流动传热性能好；此外，二氧化碳容易获取，价格低廉，不需要回收。因此，许多研究者认为二氧化碳将是“21世纪最具前景的制冷剂”。

但由于二氧化碳的临界温度只有31℃，处于常温范围，所以通常采用跨临界循环。在二氧化碳跨临界循环中，压缩机的排气温度比较高，一般会在80℃以上，并且二氧化碳的放热过程在超临界压力下进行，因此有较大温度滑移，这个特性特别适合提供高温热水。

虽然公开号为CN102183104A的专利提出了一种间膨式太阳能辅助多功能热泵系统，该热泵系统包括制冷剂循环系统和太阳能集热系统，制冷剂循环系统具有依次连接的压缩机、室内外换热器、制冷剂-水换热器和太阳能集热器。但该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。

将带有冷凝盘管的生活水箱换热器和其它换热器组合，同时作为二氧化碳回路的冷凝器，利用压缩机排气中的那部分高温显热来制取高温水。本发明可通过普通室内制冷+制热水、制热水、太阳能辅助制热水、双热源制热水四种工作流程制取高温水，不仅能保证热水的温度，还可减小空调对环境的不良影响，提高能源的利用率。

太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳多功能热泵系统根据太阳能集热系统的不同可分为直膨式和间膨式两种。在间膨式系统中，太阳能集热器中的集热介质为水，利用太阳能辐射热加热水箱中的热水，并可在不需生活热水时将太阳能集热器水箱中的热水间接作为多功能热泵的蒸发器热源。在直膨式系统中，制冷剂作为太阳能集热介质直接在太阳能集热/蒸发器中吸热蒸发，然后通过热泵循环将冷凝热释放给加热物体，可提高集热效率，但不能像间膨式系统一样，直接利用太阳能辐射热制取生活热水。

发明内容

本发明提供了一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳多功能热泵系统，该系统保证了生活用水的温度保持相对稳定，使得太阳能与热泵技术的结合更加贴近实际生活的要求；特别适用于太阳能资源丰富，同时需要冷暖空调和热水供应的场合，具有良好的应用前景。

一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳多功能热泵系统，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、生活水箱换热器的冷凝盘管、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之间通过生活水箱换热器的冷凝盘管或第四截止阀连通，压缩机的进口与回热器的第三端口相连；所述的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四端口与第二四通换向阀的第一端口相连；所述的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；所述的回热器的第四端口分别与第一四通换向阀的第三端口和第二四通换向阀的第三端口相连；所述的第二四通换向阀的第四端口与所述太阳能集热系统的第一端口相连；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；