空气源—地源—吸附式太阳能冷热联供系统

章云 申玉祥 沈浩 杨杰

太阳能一直以来都以绿色、运行成本低等优点为人们所属知，太阳能热泵则将热泵技术和利用太阳能热的相关技术相结合的产物，其以少量的电能为代价实现了周围低温向高温环境的转变，极大的提高了能量的使用效率。然而在无光少光情况下，如冬日低温阴雨的环境中，太阳能集热不稳定会限制供暖系统的正常运行。空气源热泵热水系统与地源热泵系统则可靠、环保、安全、节能等优点，但空气源热泵在冬季室外空气温度较低（-12.8 摄氏度到5.8 摄氏度）时，室外侧换热器表面就要结霜，性能系数大大降低。若能将这三者有机的联合，使之优势互补、扬长避短，不仅可以全年供应连续的热水而且还可以节能减排。随着我国城镇化和工业化的进程不断加快，我国对能源的消耗和需求日趋增加，通过合理利用太阳能热水系统，空气源热泵与地源热泵的集成系统，对该系统采用最佳的模式进行运行，不仅可以有效减少电能消耗而且还能使得太阳能的利用率发挥大最大值，对保护环境、节约能源有着重要的意义。

该系统将空气源地源热泵与太阳能联合，实现三者相互和谐配合。在降低环境因素对系统影响的同时节约了能源，实现冬寒夏热的供暖制冷。

该空气源—地源—吸附式太阳能冷热联供系统，主要包括空气源热泵系统，地源热泵系统以及固体吸附式太阳能系统三个系统。由换热器，压缩机，电子膨胀阀以及過滤器，集热发生器复合体，水箱，冷凝器，节流阀以及自动阀，除此之外，还有风机盘管，水泵与地板散热器构成。空气源系统依次由室外换热器（b5），四通换向阀（b3），压缩机（b2），室内换热器（b8），过滤器（b6）和（b7）与电子膨胀阀（b1）构成。地源系统由室内换热器（a1），四通阀（a2），压缩机（a3）与室外换热器（a4）构成。固体吸附式太阳能系统由自动阀，冷凝器（c5），贮液器（c3），节流阀（c4），水箱 1（c1）水箱 2（c2）与泵构成三源系统的换热器通过与水箱 2 热量交换，夏天利用风机盘管向内提供冷风，同时亦可利用地板向室内供暖。四通阀应用于该系统可以同时满足夏季工况与冬季工况，安装方便，经济安全。该系统通过利用水箱 1 中的余热减小由低温引起的冬季工况室外换热器的结霜问题，当温度过低时，关闭空气源系统，采用地热源系统与固体吸附式太阳能向室内供暖。集热器复合体中的吸附式制冷不采用氯氟烃类制冷剂，无温室效应作用，环境友好。

为优化上述实用新型，采取的具体措施如图所示：

地源系统利用地下水实现能量从低温热源向高温热源转换，节能减排。地下水的温度较为恒定，夏天比外界空气温度低，冬季相对于外界空气温度高。冬季，热泵机组从地下水中吸收热量，传递给水箱，实现供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物制冷。冬季热泵制冷剂正向流动，低温低压的制冷剂在地下水（5）（6）的影响下在蒸发器（4）形成低温低压的饱和蒸汽，进入压缩机（3），排出高温高压蒸汽，进入冷凝器（1）向集热器中的水放出热量，由集热器与室内空气换热。夏季热泵制冷剂反向流动，冷凝器（4）与蒸发器（1）共同作用，将集热器水与地下水热能互相转换，实现夏季制冷。

空气源热泵是用高位能使热量从空气作为热泵的低位热源流向高位热源的节能装置。夏季时，高温高压气体在冷凝（5）中冷凝为常温高压液体，经过节流阀形成常温低压液体，在蒸发器（8）中形成低温低压蒸汽，同时吸收与室内相连的水箱热量，现实制冷，此时低温低压蒸汽将继续循环进入压缩机（2）形成高温高压气体。冬季工况中，考虑到温度过低导致结霜等问题会影响热泵正常工作，该产品将利用恒温水箱（4）防止蒸发器（5）结霜。制冷剂逆向流动，空气源与集热水箱热量互相转换，实现效率相对较高的冬季供暖。

当有足够的太阳能时，关闭真空阀门 3.7.5，放干集热发生器复合体6内的水。让集热发生器复合体在太阳能温度下加热，当达到制冷剂的解吸温度时，打开阀门3，解吸出制冷剂，并通过冷凝器5冷凝为液体后进入贮液器3中，经节流阀4进入到蒸发器中。当太阳辐射消失后，关闭阀门3，集热复合体6内的太阳能集热芯片管路与水箱1直接连通，使水箱1中的水温增高。当水箱内水的温度达到一定的温度时，将水箱1中的热水注入到水箱2中，再将冷水注入上水箱1中，这一过程结束后，打开阀门7和3，蒸发器内的制冷剂开始产生制冷效果。

通过地源、空气源与吸附式太阳能的三个系统的结合，我们能高效率地利用现有资源的同时实现冬季供暖夏季制热。