[发明专利]太阳能热泵和地源热泵联合空调系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及空调系统技术领域，特别是涉及一种太阳能热泵和地源热泵联合空调系统及控制方法。

背景技术

煤炭、石油、天然气等化石燃料的大量使用和过度开采，造成了严重的环境污染和能源紧缺，环境污染和能源紧缺问题已成为威胁人类生存的头等大事，对清洁能源的开发利用就显得尤为重要。

太阳能由于受天气影响大、连续性差，在阴雨天和夜间无法为室内供暖，因而限制了太阳能在供暖中的使用。

单一的地源热泵空调系统在北方地区（冬季热负荷>夏季冷负荷）由于冷热负荷的不均，从地下土壤抽取的热量大于向地下土壤排放的热量，导致突然热不均衡，温度持续下降，系统运行多年后效果将会越来越差，最后甚至不能正常工作。

上述的两种单一系统均存在诸多缺陷，因此有必要提供一种太阳能与地源热泵结合的空调系统，取长补短，合理补给，通过利用太阳能热源可避免从地下土壤长期过度取热，使土壤热源有足够的恢复周期，保持地下温度场的平衡，地源热泵的利用可克服太阳能热泵受环境条件影响的缺陷，保障系统每天稳定运行，并且提高系统综合能源利用率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种太阳能热泵和地源热泵联合空调系统及控制方法，能够实现冬季供暖、夏季制冷，高效、节能和环保，冬季晴朗白天供暖开启太阳能热泵供暖模式，在太阳辐照强度足够的时候对多余的热量进行地下土壤储能；冬季阴雨天和夜间开启地源热泵供暖模式，夏季开启地源热泵制冷模式，春、秋过渡季节开启储能模式，空调系统始终保持高效运行，最大限度节省能源，并且保证系统连续供暖或制冷，保持地下温度场平衡。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种太阳能热泵和地源热泵联合空调系统，包括：太阳能集热单元、热泵主机单元、地下换热器单元、室内末端单元和控制单元，所述太阳能集热单元、地下换热器单元、室内末端单元分别与热泵主机单元连接，所述控制单元与热泵主机单元、地下换热器单元和室内末端单元连接，

其中热泵主机单元，包括：第一电磁三通换向阀、第二电磁三通换向阀、第三电磁三通换向阀、第四电磁三通换向阀、压缩机、四通换向阀、电子膨胀阀、第一板式换热器和第二板式换热器，所述第一电磁三通换向阀的Ⅰ接口端与太阳能集热单元中蒸发换热器的出口端连接，第一电磁三通换向阀的Ⅱ接口端与四通换向阀的Ⅰ接口端连接，四通换向阀的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ接口端分别与压缩机的吸气端、第二电磁三通换向阀的Ⅰ接口端以及压缩机的排气端连接，第二电磁三通换向阀的Ⅱ接口端与第一板式换热器的氟管连接，第二电磁三通换向阀的Ⅲ接口端与第二板式换热器的氟管连接，第一板式换热器的氟管另一端与第四电磁三通换向阀的Ⅱ接口端连接，第二板式换热器的氟管另一端与第四电磁三通换向阀的Ⅲ接口端连接，第四电磁三通换向阀的Ⅰ接口端与电子膨胀阀连接，电子膨胀阀的另一端与第三电磁三通换向阀的Ⅱ接口端，第三电磁三通换向阀的Ⅰ接口端与蒸发换热器的入口端连接，第一电磁三通换向阀的Ⅲ接口端、第三电磁三通换向阀的Ⅲ接口端分别与第二板式换热器的氟管两端连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述太阳能集热单元包括：吸热翅片、透明盖板、保温边框和保温背板，多个蒸发换热器依次设置于多个吸热翅片之间，多个吸热翅片连接成整体，吸热翅片上部设有透明盖板，侧边设有保温边框，底部设有保温背板。

在本发明一个较佳实施例中，所述地下换热器单元包括：地下埋管和第二水泵，地下埋管的出口与第二水泵连接，第二水泵的另一端与第二板式换热器的水管一端连接，第二板式换热器的水管另一端与地下埋管的入口端连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述室内末端单元包括：室内空调末端和第一水泵，室内空调末端的出口与第一水泵连接，第一水泵的另一端与第一板式换热器的水管一端连接，第一板式换热器的水管另一端与室内空调末端的入口连接。 

在本发明一个较佳实施例中，所述控制单元包括：控制器、第一温度信号探头和第二温度信号探头，第一温度信号探头设置于太阳能集热蒸发器内，第二温度信号探头设置于第一板式换热器的水管出口处，控制器通过导线分别与第一电磁三通换向阀、第二电磁三通换向阀、第三电磁三通换向阀、第四电磁三通换向阀、四通换向阀、第一水泵、第二水泵和压缩机连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种太阳能热泵和地源热泵联合空调系统的控制方法，包括如下控制模式：供暖模式、制冷模式和储能模式：

一、供暖模式：控制器根据第一温度信号探头和第二温度信号探头的温度信号，分为三种不同的供暖运行模式：