CN100338414C - 热电联产系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种热电联产系统，包括：预热器，用于在该热泵式空调的制热操作中，预热吹向该室外热交换器的空气；辅助蒸发器，用于在该热泵式空调的该制热操作中，蒸发自该室外热交换器排出的制冷剂；以及废热回收装置，用于将该发动机的废热传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。该热电联产系统呈现出较高的能量效率。

Description

热电联产系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种热电联产系统(cogeneration system)及控制该热电联产系统的方法。特别地，本发明涉及一种热电联产系统，在该系统中，回收发动机的废热，并将其供应给热泵式空调，以及涉及一种用于控制该热电联产系统的方法。
背景技术
通常，热电联产系统包括：发动机；使用发动机输出的旋转力发电的发电机；以及热传递装置，其将该发动机的废热供应到例如热水器或空调的热消耗装置。
该发电机发出的电用于操作各种电力装置，如电灯及空调等。
热传递装置回收用于冷却发动机的冷却水的废热、以及从该发动机排出的废气的废热，并将该回收的废热供应到热水器或空调。
然而，此传统的热电联产系统具有的问题在于：发动机的废热以未受控制的方式、不考虑环境温度状况地供应给热消耗装置，因此，其不能够根据环境温度变化而考虑负载变化并灵活地供应热能。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种热电联产系统，在该系统中，发动机的废热被用于提高热泵式空调的制热性能，或用于防止该热泵式空调的室外热交换器结霜，使得热电联产系统呈现出较高的能量效率。
本发明的另一目的在于提供一种用于控制该热电联产系统的方法，其中，根据包含于热泵式空调的室外热交换器的结霜状况，有效地使用废热，使得该热电联产系统能够主动应对环境温度状况，并能够最大化热泵式空调的制热性能。
根据本发明的一方面，提供了一种热电联产系统，包括：发动机；发电机，该发电机连接到该发动机的输出轴，用于产生电；热泵式空调，该热泵式空调包括压缩机、方向阀、室内热交换器、膨胀装置，以及室外热交换器；预热器，该预热器用于在该热泵式空调的制热操作中，预热吹向该室外热交换器的空气；辅助蒸发器，该辅助蒸发器用于在该热泵式空调的该制热操作中，蒸发自该室外热交换器排出的制冷剂；以及废热回收装置，用于将该发动机的废热传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。
该废热回收装置在根据该室外热交换器的结霜状况控制传递的热的量的同时，将该发动机的废热传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。
该热泵式空调可使用从该发电机产生的电。
该发动机、发电机、压缩机、方向阀、室内热交换器、膨胀装置、以及该室外热交换器的至少其中之一包括多个。
该废热回收装置可包括：发动机冷却热交换器，该发动机冷却热交换器用于从冷却该发动机的冷却水中吸收热量；废气热交换器，该废气热交换器用于从该发动机排出的废气中吸收热量；以及热传递装置，该热传递装置用于将该发动机冷却热交换器的热和该废气热交换器的热的至少其中之一，传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。
该热传递装置可包括：预热器循环管路，该预热器循环管路用于引导热介质在该发动机冷却热交换器、废气热交换器以及该预热器之间循环；辅助蒸发器循环管路，该辅助蒸发器循环管路用于引导该热介质在该发电机冷却热交换器、废气热交换器以及该辅助蒸发器之间循环；以及热介质循环泵，该热介质循环泵用于泵送热介质，以便使热介质循环。
该热传递装置可进一步包括：控制阀，该控制阀用于控制循环流经该预热器循环管路和该辅助蒸发器循环管路的热介质的量。
该热传递装置可进一步包括室外温度传感器，该室外温度传感器用于测量室外温度或室外热交换器的温度。当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度传感器测量的温度处于不结霜温度范围时，该控制阀可被控制运行在辅助蒸发器循环模式。当该热泵式空调运行在制热模式，并且通过该温度传感器测量的温度处于重度结霜温度范围时，该控制阀也可被控制运行在预热器循环模式。当该热泵式空调运行在制热模式，并且通过该温度传感器测量的温度处于轻度结霜温度范围时，该控制阀也可被控制运行为打开该预热器循环管路和该辅助蒸发器循环管路。
该热电联产系统可进一步包括用于排出热的散热器。在这种情况下，在该热泵式空调运行在制冷模式时，该热传递装置可将来自该发动机冷却热交换器的热传递给该散热器。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制热电联产系统的方法，包括：温度测量的步骤：测量室外温度或包含于热泵式空调的室外热交换器的温度；以及废热控制步骤，包括如下步骤：当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度测量的步骤中测量到的温度处于不结霜温度范围时，将发动机的废热供应到压缩机排出管加热器，该压缩机排出管加热器适于加热包含于热泵式空调中的压缩机的排出管；当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度测量的步骤中测量到的温度处于重度结霜温度范围时，将发动机的废热供应到预热器中，该预热器适于预热吹向该室外热交换器的空气；以及当该热泵式空调运行在制热模式，并且通过该温度测量的步骤中测量的温度处于轻度结霜温度范围时，将发动机的废热供应到该预热器和该压缩机排出管加热器。
该废热控制步骤进一步包括如下步骤：当该热泵式空调运行在制冷模式时，将用于冷却发动机的冷却水的废热供应到用于排出热的散热器，该冷却水的废热包含于发动机的废热中。
根据本发明的热电联产系统具有如下优点：在热泵式空调的制热操作过程中，发动机的废热供给用于预热吹向室外热交换器的室外空气的预热器，或供给用于蒸发自室外热交换器排出的制冷剂的辅助蒸发器，使得该热电联产系统呈现出较高的能量效率。
在根据本发明的热电联产系统中，在热泵式空调的制冷操作过程中，发动机排出的废气的热不传递到散热器。在热泵式空调的制冷操作过程中，仅有用于冷却发动机的冷却水的热传递给该散热器，使得该传递的热从该散热器排出。因此，具有的优点是：能够最小化散热器的尺寸和吹向散热器的空气的量，并能够降低噪音和费用。
在根据本发明的控制热电联产系统的方法中，根据包含于热泵式空调的室外热交换器的结霜状况，可选择地将废热传递给预热器和辅助蒸发器，因此，可以使热电联产系统能够主动应对环境温度状况，并能够最大化热泵式空调的制热性能。
附图说明
通过结合附图对本发明进行下面的详细描述，本发明的上述目的和其它特征及优点将变得更明显，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在重度结霜的状况下，包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制热模式下的状态；
图2是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在不结霜的状况下，包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制热模式下的状态；
图3是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在轻度结霜的状况下，包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制热模式下的状态；
图4是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了热泵式空调运行在制冷模式下的状态；
图5是根据本发明的第二实施例的热电联产系统的示意图，描述了包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制冷模式下的状态；
图6是根据本发明的第三实施例的热电联产系统的示意图；
图7是根据本发明的第四实施例的热电联产系统的示意图；
图8是根据本发明的第五实施例的热电联产系统的示意图；
图9是根据本发明的第六实施例的热电联产系统的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的热电联产系统的实施例。
图1是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在重度结霜的状况下，包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制热模式下的状态。图2是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在不结霜的状况下，热泵式空调运行在制热模式下的状态。图3是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了在轻度结霜的状况下，包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制热模式下的状态。图4是根据本发明的第一实施例的热电联产系统的示意图，描述了热泵式空调运行在制冷模式下的状态。
如图1至图4所示，热电联产系统包括：发动机2；发电机10，连接到该发动机2的输出轴，用于产生电；发动机冷却热交换器20，用于从冷却发动机2的冷却水中吸收热量；以及废气热交换器30，用于从该发动机2排出的废气中吸收热量。该热电联产系统还包括：热泵式空调40，其包括压缩机41、方向阀42、室内热交换器43、膨胀装置44以及室外热交换器45。该热电联产系统还包括预热器50，用于在热泵式空调40的制热操作中，预热吹向室外热交换器45的空气；辅助蒸发器60，用于在热泵式空调40的制热操作过程中，蒸发自室外热交换器45排出的制冷剂；以及热传递装置70，用于将来自发动机冷却热交换器20的热量和废气热交换器30的热量传递给预热器50和辅助蒸发器60中的至少其中之一，而同时根据室外热交换器45的结霜状况控制传递的热量。
该发动机2包括限定在发动机2内部的燃烧室。
燃料管3和排气管4连接到发动机2。该燃料管3适于给燃烧室供给燃料，例如液化气或液化石油气等。该排气管4适于引导从该燃烧室排出的废气。
排气管4设置于发动机2和废气热交换器30之间。
该发动机冷却热交换器20通过冷却水循环管路7和8连接到发动机2上，使得在冷却发动机2时被加热的冷却水，在流经发动机冷却热交换器20时，将热量传递给发动机冷却热交换器20，并被再次循环进入到发动机2中。
冷却水循环泵9连接到发动机2、发动机冷却热交换器20以及冷却水循环管路7和8的其中之一上。
该发电机10可以是交流(AC)发电机或直流(DC)发电机。
变换器12连接到发电机10，用于对从发电机10产生的电进行DC/AC转换。
上述的热电联产系统可以实施为仅将发电机10产生的电供应给热泵式空调40，或可选择地将发电机10产生的电或从外部电源14供应的电供应给热泵式空调40。为了简化描述，下面的说明中将仅给出从发电机10产生的电或从外部电源14供应的电可选择地供应给热泵式空调40的情况。
电供应开关16连接到外部电源14。该电供应开关16具有通过供电线连接到热泵式空调40的输出端17。该电供应开关16还具有通过供电线连接到外部电源14的第一输入端18，以及通过供电线连接到发电机10的第二输入端19。
当电供应开关16切换到外部供电模式时，该外部电源14的供电线和该热泵式空调40通过电供应开关16而连接。因此，在这种情况下，来自该外部电源14的电供应到热泵式空调40。另一方面，当电供应开关16切换到发电机供电模式时，该发电机10的供电线和该热泵式空调40通过电供应开关16而连接。因此，在这种情况下，来自该发电机10的电供应到热泵式空调40。
为了便于描述，下面的说明中将仅给出从发电机10产生的电供应给热泵式空调40的情况。
该热泵式空调40进一步包括室内风扇46，用于将室内空气吹向该室内热交换器43，以及室外风扇47，用于将室外空气吹向该室外热交换器45。
该室内热交换器43和该室内风扇46组成了热泵式空调40的室内单元48。该压缩机41、方向阀42、膨胀装置44、室外热交换器45以及室外风扇47组成了热泵式空调40的室外单元49。
相对于朝向室外热交换器45吹的室外空气O的流动方向，该预热器50设置在室外热交换器45的上游，使得通过预热器50预热之后，再将室外空气O供应到室外热交换器45。
该辅助蒸发器60设置在室外热交换器45和方向阀42之间，或方向阀42与压缩机41之间，使得流经室外热交换器45蒸发的制冷剂，在经过辅助蒸发器60再次蒸发之后，循环进入到压缩机41。
当热泵式空调40运行在制热模式下，并且室外热交换器45处于重度结霜的状况下，该热传递装置70将来自发动机冷却热交换器20的热和废气热交换器30的热传递给预热器50，如图1所示。此外，当热泵式空调40运行在制热模式下，并且室外热交换器45处于不结霜的状况下，该热传递装置70将来自发动机冷却热交换器20的热和废气热交换器30的热传递给辅助蒸发器60，如图2所示。另一方面，当热泵式空调40运行在制热模式下，并且室外热交换器45处于轻度结霜的状况下，该热传递装置70将来自发动机冷却热交换器20的热和废气热交换器30的热分别传递给预热器50和辅助蒸发器60，如图3所示。
热传递装置70包括：预热器循环管路71和72，用于引导热介质在发动机冷却热交换器20、废气热交换器30以及预热器50之间循环；辅助蒸发器循环管路73和74，用于引导该热介质在该发电机冷却热交换器20、废气热交换器30以及辅助蒸发器60之间循环；以及热介质循环泵75，用于泵送热介质，以便使热介质循环。该热传递装置70还包括控制阀76，用于控制循环通过预热器循环管路71和72、和辅助蒸发器循环管路73和74的热传递的量；室外温度传感器78，用于测量室外温度或室外热交换器45的温度；以及控制器，用于根据由该室外温度传感器78测量的室外温度，控制该控制阀76。
该辅助蒸发器循环管路73和74从预热器50的上游的预热器循环管路71或72分支出来，使得辅助蒸发器循环管路73和74并联通过(bypassthrough)辅助蒸发器60。该辅助蒸发器循环管路汇合到预热器50的下游的预热器循环管路71或72。
该热介质循环泵75可直接连接到发动机冷却热交换器20、废气热交换器30以及预热器循环管路71或72的其中之一上。下面将仅给出热介质循环泵75直接连接到发动机冷却热交换器20和废气热交换器30之间的预热器循环管路71或72上的情况。
尽管在示出的实例中，该控制阀76设置于辅助蒸发器循环管路73和74从预热器循环管路71或72分支的分支区域，以便控制循环流经辅助蒸发器循环管路73和74、或预热器循环管路71和72的热介质的量，但是此类的控制阀也可以分别设置在预热器循环管路71和72和辅助蒸发器循环管路73和74上，以便控制流经循环管路的各自的热介质的量。下面将仅给出仅有一个控制阀76设置于辅助蒸发器循环管路73和74从预热器循环管路71或72分支的分支区域的情况。
该室外温度传感器78可安装在室外单元49上，使得该室外温度传感器78与该室外热交换器45间隔开，以便测量室外空气的温度。或者，该室外温度传感器78可安装在该室外热交换器45上，以便测量该室外热交换器45的温度。下面的描述将仅给出室外温度传感器78用于测量室外空气的温度的情况。
当热泵式空调40运行在制热模式时，并且通过温度传感器78测量的温度处于重度结霜或过度结霜温度范围(例如，温度范围-5℃至5℃)，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在预热器循环模式，如图1所示。
当热泵式空调40运行在制热模式时，并且通过温度传感器78测量的温度处于不结霜的温度范围(例如，高于5℃的温度范围)，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在辅助蒸发器循环模式，如图2所示。
另一方面，当热泵式空调40运行在制热模式时，并且通过温度传感器78测量的温度处于轻度结霜温度范围(例如，低于5℃的温度范围)，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在一般模式，如图3所示。
下面将描述具有上述配置的热电联产系统的运行。
当燃料通过燃料管3供应到发动机2时，并且接下来该发动机被驱动，该发动机2的输出轴旋转，因此使得该发电机10产生电。
从该发动机2排出的废气通过排气管4进入到废气热交换器30，然后，在经过将其热量释放到废气热交换器30之后排出到大气中。
在发动机2运行过程中，冷却水循环泵9运行时，在冷却发动机2时被加热的冷却水通过冷却水循环管路7进入到发动机冷却热交换器20，然后，在将其热量释放到发动机冷却热交换器20之后，通过冷却水循环管路8循环到发动机2。
同时，温度传感器78测量室外温度，并将指示所测量的室外温度的信号输出至控制器80。
当热泵式空调40运行在制热模式时，并且通过温度传感器78测量的温度处于重度结霜或过度结霜温度范围(例如，温度范围-5℃至5℃)，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在预热器循环模式，如图1所示。该控制单元80还进行如下控制：使得热介质循环泵75，方向阀42被切换到制热模式，以及驱动压缩机41。
当该控制阀76被控制在预热器循环模式下运行时，该预热器循环管路71和72开启，并且该辅助蒸发器循环管路73和74关闭。
当热介质循环泵75运行在预热器循环管路71和72开启、辅助蒸发器循环管路73和74关闭的情况下时，热介质在经过发动机冷却热交换器20时吸收来自发动机冷却热交换器20的热，并在经过废气热交换器30时吸收来自废气热交换器30的热。
在吸收了发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的热量之后，该热介质通过预热器循环管路71供给到预热器50，使得该热介质将吸收的热传递到预热器50。之后，该热介质通过预热器循环管路72绕发动机冷却热交换器20循环。
在热介质回收来自发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的废热，并将该回收的废热传递到预热器50的过程中，当方向阀42切换到制热模式，且压缩机41运行时，压缩机41压缩低温低压的制冷剂气体，由此将该制冷剂气体改变成高温高压的状态。该高温高压的制冷剂气体通过方向阀42供给到室内热交换器43，并在经过室内热交换器43时将其热量释放到室内空气，使得制冷剂气体冷凝到液态。
接下来，该冷凝的制冷剂在经过膨胀装置44时被膨胀，并之后供给到室外热交换器45。该膨胀的制冷剂在经过室外热交换器45时吸收室外空气O的热，使得制冷剂被蒸发。
该蒸发的制冷剂在不经过任何热交换或状态改变的情况下流经辅助蒸发器60，接下来，通过方向阀42循环进入到压缩机41。
同时，吹向室外热交换器45的室外空气O被预热器50加热。然后，经过室外热交换器45的周围，以便防止该室外热交换器45结霜。
另一方面，在热泵式空调40的运行在制热模式，并且通过温度传感器78测量的温度处于不结霜温度范围(例如，高于5℃的温度范围)时，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在辅助蒸发器循环模式，如图2所示。该控制单元80还进行如下控制：使得热介质循环泵75被驱动，方向阀42被切换到制热模式，以及压缩机41被驱动。
当该控制阀76工作在辅助蒸发器循环模式下时，该预热器循环管路71和72关闭，并且该辅助蒸发器循环管路73和74开启。
当在预热器循环管路71和72关闭、辅助蒸发器循环管路73和74开启的条件下，热介质循环泵75运行时，热介质在经过发动机冷却热交换器20时吸收来自发动机冷却热交换器20的热，并且接下来，在经过废气热交换器30时吸收来自废气热交换器30的热。
在吸收了发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的热量之后，该热介质通过辅助蒸发器循环管路73供给到辅助蒸发器60，使得该热介质将吸收的热释放到辅助蒸发器60。之后，该热介质通过辅助蒸发器循环管路74绕发动机冷却热交换器20循环。
在热介质回收了发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的废热，并将该回收的废热传递到辅助蒸发器60的过程中，当方向阀42切换到制热模式，且压缩机41运行时，压缩机41压缩低温低压的制冷剂气体，由此将该制冷剂气体改变成高温高压的状态。该高温高压的制冷剂气体通过方向阀42供给到室内热交换器43，并在经过室内热交换器43时将其热量释放到室内空气，使得制冷剂气体冷凝到液态。
接下来，该冷凝的制冷剂在经过膨胀装置44时被膨胀，并之后供给到室外热交换器45。该膨胀的制冷剂在经过室外热交换器45时吸收室外空气O的热量，使得制冷剂被蒸发。
该蒸发的制冷剂流经辅助蒸发器60时被辅助蒸发器60进一步蒸发，接下来，通过方向阀42循环进入到压缩机41。因此，获得了制冷剂的循环。
引入到压缩机41的制冷剂重复上述循环，使得该制冷剂被反复蒸发。这样，根据制冷剂的反复蒸发，就能够提高室内热交换器43的制热性能，以及降低压缩机41的功率消耗。
另一方面，当热泵式空调40运行在制热模式时，并且通过温度传感器78测量的温度处于轻度结霜温度范围(例如，低于5℃的温度范围)，该控制单元80控制控制阀76，以便运行在一般模式，如图3所示。该控制单元80还进行如下控制：使得热介质循环泵75被驱动，方向阀42被切换到制热模式，以及压缩机41被驱动。
当该控制阀78工作在一般模式时，该预热器循环管路71和72及该辅助蒸发器循环管路73和74均开启。
当在预热器循环管路71和72及辅助蒸发器循环管路73和74均开启的条件下，热介质循环泵75运行时，热介质在经过发动机冷却热交换器20时吸收发动机冷却热交换器20的热，并且接下来，在经过废气热交换器30时吸收来自废气热交换器30的热。
在吸收发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的热量之后，该热介质被分配到预热器循环管路71和72以及辅助蒸发器循环管路73和74。
因此，一部分热介质通过预热器循环管路71供给到预热器50，使得该热介质将吸收的热传递给该预热器50。之后，该热介质通过预热器循环管路72绕发动机冷却热交换器20循环。剩余部分的热介质通过辅助蒸发器循环管路73供给到辅助蒸发器60，使得该热介质将吸收的热传递给该辅助蒸发器60。之后，该热介质通过辅助蒸发器循环管路74绕发动机冷却热交换器20循环。
也就是说，发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的废热被部分用于防止室外热交换器45结霜，而部分被用于提高室内热交换器43的制热性能。
同时，当热泵式空调40运行在制冷模式时，不考虑通过温度传感器78测量的温度，控制器80停止该热介质循环泵75，在这种情况下，控制器80还将方向阀42切换到制冷模式，并且还运行该压缩机41。
当该方向阀42被切换到制冷模式，并且压缩机运行时，该压缩机41压缩低温低压的制冷剂气体，由此，将该制冷剂气体改变成高温高压的状态。该高温高压的制冷剂气体通过方向阀42经过辅助蒸发器60，不与辅助蒸发器60进行任何热交换。然后，该制冷剂气体供给到室外热交换器45，并在经过室外热交换器45时将其热量释放到室外空气O，使得制冷剂气体冷凝到液态。
接下来，该冷凝的制冷剂在经过膨胀装置44时被膨胀，并之后供给到室内热交换器43。该膨胀的制冷剂在经过室内热交换器43时吸收室内空气I的热，使得制冷剂被蒸发。
该蒸发的制冷剂通过方向阀42循环进入到压缩机41。
另一方面，当热介质循环泵75处于停止状态时，该发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的热量在不经过传递到预热器50或辅助蒸发器60的情况下被排放到大气中。
图5是根据本发明的第二实施例的热电联产系统的示意图，描述了包含于热电联产系统的热泵式空调运行在制冷模式下的状态。
如图5所示，该热电联产系统包括：用于排出热的散热器90；以及热传递装置70’，在热泵式空调40运行在制冷模式时，该热传递装置70’将来自发动机冷却热交换器20的热传递给散热器90。
散热器90包括：散热器热交换器92，其连接到该热传递装置70’；以及散热器风扇94，用于将室外空气O吹向散热器热交换器92。
该热传递装置70’包括：预热器循环管路71和72，用于引导热介质在发动机冷却热交换器20、废气热交换器30以及预热器50之间循环；辅助蒸发器循环管路73和74，用于引导该热介质绕在发电机冷却热交换器20、废气热交换器30以及辅助蒸发器60之间循环；以及热介质循环泵75，用于泵送热介质，以便使热介质循环。该热传递装置70’还包括控制阀76，用于控制循环流经预热器循环管路71和72、和辅助蒸发器循环管路73和74的热介质的量；室外温度传感器78，用于测量室外温度或室外热交换器45的温度；散热器循环管路81和82，从该预热器循环管路71和72中分支出来，用于引导热介质在发动机冷却热交换器20和散热器热交换器92之间循环；第一阀84，设置在散热器循环管路81和82从预热器循环管路71或72分支的分支区域，用于交替地开启/关闭预热器循环管路71或72和散热器循环管路81和82，以及第二阀86，设置在散热器循环管路81和82汇合到预热器循环管路71或72的汇合区域，用于交替地开启/关闭预热器循环管路71或72和散热器循环管路81和82。该热传递装置70’还包括控制器80，用于根据该热泵式空调40是否运行在制冷模式或制热模式，来控制该第一阀和第二阀84、86，并根据由室外温度传感器78测量的室外温度，来控制控制阀76。
热介质循环泵75直接连接到发动机冷却热交换器20和废气热交换器30之间的预热器循环管路71或72。
该散热器循环管路81和82从热介质循环泵75和废气热交换器30之间的预热器循环管路71或72分支出来，使得散热器循环管路81和82分支经过散热器热交换器92。该散热器循环管路81和82汇合到发动机冷却热交换器20的上游的预热器循环管路71或72。
在热泵式空调40的制热操作中，第一和第二阀84、86运行于预热器循环模式，以便开启该预热器循环管路71和72，及关闭该散热器循环管路81和82。在热泵式空调40的制冷操作中，第一和第二阀84、86运行于散热器循环模式，以便关闭该预热器循环管路71和72，及开启该散热器循环管路81和82。
在除了散热器90、散热器循环管路81和82、第一阀84和第二阀86之外，该第二实施例的热电联产系统与第一实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第二实施例中，使用相同的附图标记表示与第一实施例中相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
下面将描述根据本发明的第二实施例的具有上述设置的热电联产系统的运行。
在热泵式空调40的制冷操作中，热介质循环泵75被驱动，并且该第一和第二阀84、86被控制在散热器循环模式下运行。此外，散热器风扇94被驱动，该方向阀被切换到制冷模式，并且该压缩机41被驱动。
当第一和第二阀84、86被控制在散热器循环模式下运行，并且该热介质循环泵75被驱动时，热介质在经过发动机冷却热交换器20时吸收来自发动机冷却热交换器20的热。接下来，该热介质通过散热器循环管路81供给到散热器热交换器92。
供给到散热器热交换器92的热介质，将从该发动机冷却热交换器20吸收的热传递到散热器热交换器92。然后，该热介质通过散热器循环管路82绕发动机冷却热交换器20循环。
在散热器风扇94的运行过程中，室外空气O被吹向散热器热交换器92，使得该散热器热交换器92将热释放到该吹出的室外空气O。
另一方面，当方向阀42切换到制冷模式，并且压缩机41被驱动时，该压缩机4 1压缩低温低压的制冷剂气体，由此将该制冷剂气体改变成高温高压的状态。该高温高压的制冷剂气体通过方向阀42供给到室外热交换器45，并在经过室外热交换器45时将其热量释放到室外空气，使得制冷剂气体冷凝到液态。
接下来，该冷凝的制冷剂在经过膨胀装置44时被膨胀，并之后供给到室内热交换器43。该膨胀的制冷剂在经过室内热交换器43时吸收室内空气I的热，使得制冷剂被蒸发。
该蒸发的制冷剂通过方向阀42循环进入到压缩机41。
同时，该废气热交换器30将从废气中吸收的热排出到大气中。
另一方面，当热泵式空调40运行在制热模式时，热介质循环泵75被驱动，并且该第一和第二阀84、86被控制在预热器循环模式下运行。此外，方向阀被切换到制热模式，该压缩机41被驱动，并且，根据由温度传感器78测量的室外温度或室外热交换器45的温度，该控制阀76被控制在预热器循环模式、辅助蒸发器循环模式、或一般模式下运行。
当第一和第二阀84、86被控制在预热器循环模式下运行，并且该热介质循环泵75被驱动时，热介质在经过发动机冷却热交换器20时吸收来自发动机冷却热交换器20的热。接下来，该热介质还在经过废气热交换器30时吸收来自废气热交换器30的热。
吸收了发动机冷却热交换器20和废气热交换器30的热量的该热介质，将该吸收的热仅传递给预热器50、或仅传递给辅助蒸发器60、或传递给预热器50和辅助蒸发器60。
方向阀42切换到制热模式的操作、压缩机41的操作、以及控制阀76的控制操作与第一实施例的相同，因此，在此省略了其详细描述。
图6是根据本发明的第三实施例的热电联产系统的示意图。
如图6所示，该热电联产系统包括：热传递装置70”，用于在热泵式空调40制热操作时，该热传递装置70”仅将发动机冷却热交换器20的热量传递给预热器50或辅助蒸发器60。
热传递装置70”包括：预热器循环管路71”和72”，其连接发动机冷却热交换器20和预热器50，以便引导热介质绕发动机冷却热交换器20和预热器50循环，而不经过废气热交换器30。
除了预热器循环管路71”和72”之外，该第三实施例的热电联产系统与第一实施例或第二实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第三实施例中，使用相同的附图标记表示与第一或第二实施例中相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
废气热交换器30的热不经过传递给预热器50或辅助蒸发器60而排放到大气中。
图7是根据本发明的第四实施例的热电联产系统的示意图。
如图7所示，该热电联产系统包括多个发动机2、2’...。该热电联产系统还包括连接到各自的发动机2、2’...的轴上的多个发电机10、10’...。除了发动机2、2’...和发电机10、10’...之外，该第四实施例的热电联产系统与第一实施例至第三实施例中任一实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第四实施例中，使用相同的附图标记表示与第一至第三实施例中任一实施例的相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
根据制冷或制热的负载，仅有一个或至少两个以上的发动机2、2’...运行。
燃料管3、3’...连接到各自的发动机2、2’...。此外，冷却水循环管路对7和8、7’和8’...连接到各自的发动机2、2’...。
排气管4、4’...并联连接。
冷却水循环管路7和8、7’和8’...并联连接。
冷却水循环泵9、9’...分别直接连接到冷却水循环管路对7和8、冷却水循环管路对7’和8’...。
除了使用多个发动机2、2’...、多个燃料管3、3’...、多个排气管4、4’...、多个冷却水循环管路7、8、7’、8’...，以及多个发电机10、10’...之外，该第四实施例的热电联产系统与第一实施例至第三实施例中任一实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第四实施例中，使用相同的附图标记表示与第一至第三实施例中任一实施例的相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
图8是根据本发明的第五实施例的热电联产系统的示意图。
如图8所示，包含于热电联产系统中热消耗装置，即热泵式空调40是多用户型(multi-type)的。也就是说，该热泵式空调40包括多个室内单元48、48’...，以及单个室外单元49。该室内单元48、48’...分别包括并联连接的室内热交换器43、43’...。
该室内单元48、48’...还分别包括室内鼓风机46、46’...。
除了热泵式空调40包括多个室内单元48、48’...以及多个室内热交换器43、43’...之外，该实施例的热电联产系统与第一实施例至第四实施例中任一实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第五实施例中，使用相同的附图标记表示与第一至第四实施例中任一实施例的相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
图9是根据本发明的第六实施例的热电联产系统的示意图。
如图9所示，包含于热电联产系统中热消耗装置，即热泵式空调40包括多个室内单元48、48’...，以及多个室外单元49、49’...。
在该热泵式空调40中，分别包含于该室内单元48、48’...的制冷剂管可以并联连接。分别包含于该室外单元49、49’...的制冷剂管也可以并联连接。下面将就每一室外单元49、49’...均连接到相应的一个室内单元48、48’...而组成一个空调装置的情况进行描述，每一空调装置独立于其他空调装置运行。
该室内单元48、48’...包括各自的室内热交换器43、43’...，以及各自的室内鼓风机46、46’...。
该室外单元49、49’...包括各自的压缩机41、41’...、方向阀42、42’...、各自的膨胀装置44、44’...、各自的室外热交换器45、45’...，以及各自的室外鼓风机47、47’...。该室外单元49、49’...还分别包括预热器50、50’...，辅助蒸发器60、60’...，以及温度传感器78、78’...。
每一预热器50、50’...均设置于其相应的室外热交换器45、45’...的上游。
并联连接的预热器循环管路对71和72、71’和72’连接到各自的预热器50、50’...，以引导热介质绕该预热器50、50’...循环。
每一辅助蒸发器60、60’...可设置在相关的室外热交换器45、45’...的其中之一和相关的方向阀42、42’...的其中之一之间，或设置在相关的方向阀42、42’...的其中之一和相关的压缩机41、41’...的其中之一之间。
并联连接的辅助蒸发器循环管路对73和74、73’和74’...，连接到各自的辅助蒸发器60、60’...，以便引导热介质绕辅助蒸发器60、60’...循环。
除了热泵式空调40包括多个室内单元48、48’...多个室外单元49、49’...、多个预热器50、50’...、以及多个预热器循环管路71、72、71’、72’...、多个辅助蒸发器60、60’...以及多个辅助蒸发器循环管路对73、74、73’、74’...之外，该实施例的热电联产系统与第一实施例至第五实施例中任一实施例具有相同的构造和功能。因此，在该第六实施例中，使用相同的附图标记表示与第一至第五实施例中任一实施例相应的组成元件，并且省去了其详细描述。
根据以上任一描述的实施例的热电联产系统具有多种效果。
也就是说，根据本发明的热电联产系统具有如下优点：在热泵式空调的制热操作过程中，发动机的废热供给到用于预热吹向室外热交换器的室外空气的预热器，或供给到用于蒸发自室外热交换器排出的制冷剂的辅助蒸发器，使得该热电联产系统呈现出较高的能量效率。
在根据本发明的热电联产系统中，在热泵式空调的制冷操作过程中，发动机排出的废气的热不传递到散热器。在热泵式空调的制冷操作过程中，仅有用于冷却发动机的冷却水的热传递给该散热器，使得该传递的热从该散热器排出。因此，具有的优点是：能够最小化散热器的尺寸和吹向散热器的空气的量，并能够降低噪音和费用。
在根据本发明的控制热电联产系统的方法中，根据包含于热泵式空调的室外热交换器的结霜状况，可选择地将废热传递给预热器和辅助蒸发器，因此，可以使热电联产系统能够主动应对环境温度状况，并能够最大化热泵式空调的制热性能。
虽然为了说明的目的，揭示了本发明的优选实施例，本领域的技术人员可以了解，在不脱离如所附权利要求揭示的范围和构思的情况下，可以对本发明进行各种改型、添加和替换。

Claims (11)

1、一种热电联产系统，包括：
一发动机；
一发电机，连接到该发动机的输出轴，用于发电；
一热泵式空调，包括压缩机、方向阀、室内热交换器、膨胀装置和室外热交换器；
一预热器，用于在该热泵式空调的制热操作中，预热吹向该室外热交换器的空气；
一辅助蒸发器，用于在该热泵式空调的制热操作中，蒸发自该室外热交换器排出的制冷剂；以及
一废热回收装置，用于将该发动机的废热传递给该预热器和该辅助蒸发器的至少其中之一。
2、根据权利要求1所述的热电联产系统，其中，该废热回收装置在根据该室外热交换器的结霜状况控制传递的热的量的同时，将该发动机的废热传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。
3、如权利要求1或2所述的热电联产系统，其中，该热泵式空调使用该发电机所发的电。
4、如权利要求1或2所述的热电联产系统，其中，该发动机、发电机、压缩机、方向阀、室内热交换器、膨胀装置以及该室外热交换器的至少其中之一包括多个。
5、如权利要求1或2所述的热电联产系统，其中该废热回收装置包括：
一发动机冷却热交换器，用于从冷却该发动机的冷却水中吸收热量；
一废气热交换器，用于从该发动机排出的废气中吸收热量；以及
一热传递装置，用于将该发动机冷却热交换器的热量和该废气热交换器的热量的至少其中之一，传递给该预热器和该辅助蒸发器中的至少其中之一。
6、如权利要求5所述的热电联产系统，其中该热传递装置包括：
一预热器循环管路，用于引导热介质在该发动机冷却热交换器、废气热交换器以及该预热器之间循环；
一辅助蒸发器循环管路，用于引导该热介质在发动机冷却热交换器、废气热交换器以及该辅助蒸发器之间循环；以及
一热介质循环泵，用于泵送热介质，以便使其循环。
7、如权利要求6所述的热电联产系统，其中该热传递装置进一步包括：一控制阀，用于控制循环流经该预热器循环管路和该辅助蒸发器循环管路的热介质的量。
8、如权利要求7所述的热电联产系统，其中：
该热传递装置进一步包括室外温度传感器，用于测量室外温度或该室外热交换器的温度；
当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度传感器测量到的温度处于不结霜温度范围内时，该控制阀被控制运行在辅助蒸发器循环模式；
当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度传感器测量到的温度处于重度结霜温度范围时，该控制阀被控制运行在预热器循环模式；以及
当该热泵式空调运行在制热模式，并且通过该温度传感器测量的温度处于轻度结霜温度范围时，该控制阀被控制运行为打开该预热器循环管路和该辅助蒸发器循环管路。
9、如权利要求5所述的热电联产系统，其中：
该热电联产系统进一步包括用于排出热的散热器；以及
当该热泵式空调运行在制冷模式时，该热传递装置将该发动机冷却热交换器的热量传递给该散热器。
10、一种控制热电联产系统的方法，包括：
温度测量的步骤：测量室外温度或包含于热泵式空调的室外热交换器的温度；以及
废热控制步骤，其包括如下步骤：
当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度测量的步骤中测量到的温度处于不结霜温度范围内时，将发动机的废热供应到压缩机排出管加热器，该压缩机排出管加热器适于加热包含于热泵式空调的压缩机的排出管；
当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度测量的步骤中测量到的温度处于重度结霜温度范围内时，将发动机的废热供应到预热器中，该预热器适于预热吹向该室外热交换器的空气；以及
当该热泵式空调运行在制热模式，并且该温度测量的步骤中测量的温度处于轻度结霜温度范围时，将发动机的废热供应到该预热器和该压缩机排出管加热器。
11、如权利要求10所述的方法，其中该废热控制步骤进一步包括如下步骤：当该热泵式空调运行在制冷模式时，将用于冷却发动机的冷却水的废热供应到用于排出热的散热器，该冷却水的废热包含于发动机的废热中。
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