CN105571193B - 一种热泵应用及贮能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种本发明就是提供一种热泵应用及储能系统，包括空调室外机装置、贮能供热装置，该装置不但具备空调功能，还具有烘干功效，其室外机中设有蒸发器，冷凝器，在蒸发器．冷凝器之间分别设有电磁阀、和刮片泵；在蒸发器、冷凝器中间还夹有一水帘阵列，同时能贮能供热，特别是能对农村的各种农副产品具有烘干功能，结构简单，使用方便，能耗低。

Description

一种热泵应用及贮能系统

技术领域：

本发明属于热泵应用、低谷电贮存，特别涉及一种能优化生态环境的多功能热泵应用系统。

背景技术：

空气能是利用热泵工作、吸收低温环境中的热焓、并使其升温到人们可以利用的一种最廉价、环保的清洁能源。但目前为止、其应用都非常有限，其实、应用热泵技术吸收空气能为人类服务的地方很多，在我国农村、农产品的烘干是一项重要问题，比如稻谷收割季节一到、必须收割、由于晒场有限、有时又没太阳、收获的谷子只须几天时间就会发芽、霉烂，尽管现在政府千方百计的帮扶、补贴农民搞大型的烘干设备、但千家万户的谷子、一遇天气不好就麻烦了。又如红薯粉、葛根粉、草莓、葡萄等农产品要想晒干必须连续几天的太阳、否则就会变质、变味甚至倒去、极大的影响农民的收入和种植农付产品的积极性。还有众多住进新房的城乡居民，尤其是农村居民，家家户户都需要热水器、空调，但都因耗电大、性价比低而用不起。条件好的也只是将卧室装上一只小空调、而看电视、休闲的客厅因为面积大都用不起空调。尤其是农村乡镇，由于没有天然气，做饭、取暖、烧热水全部靠煤碳、或柴禾，因此对环境造成很大污染。还有我国的城镇及农村、国家经几十年的电网升级改造，花费了巨大的人力财力、供电能力大大提升，但由于电很难储存，因此晚间低谷电这一极大的供䁔资源没被利用。

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用热泵技术提供空气能为百姓解决烘干、热水、空调等系列问题的设备、该设备利用空气能烘干、一度电能产四度电的热能、高效节能，烘干的产品色质优良。利用空气能提供热水、比液化汽、电热水器节能几倍，利用空气能制冷、比现在的空调要节能几倍、可实现大场合、小能耗的高效制冷系统。利用热泵技术制热水采用地暖供热、根据人的多少、选择性采用整房供暖还是局部供热，将热量集中在人体受益部位。由于是辐射传热，沒有空气对流、对外散热很小、既舒适又节能。晚上将低谷电转化成空气能热水储存在保温热水槽中、供第二天取暖用。由于是二级压缩、低温水储能、再经热泵压缩制的高温水供热，既使在零下一10℃的情况、制热系数都较高，较电取暖或液化气取暖要节省几倍。本设备结构简单合理、适用性强，既可为百姓节约大量能耗、又可为环境净化、减少碳排放创造条件。尤其对治理当前的雾霾、以电代煤供暖、可发挥重要作用。

发明内容：本发明就是要克服上述缺点，提供一种热泵应用及储能系统，包括空调室外机装置、贮能供热装置，该装置不但具备空调功能，还具有烘干功效，同时能贮能供热，特别是能对农村的各种农副产品具有烘干功能，结构简单，使用方便，能耗低。

本发明一种热泵应用及储能系统包括室外机、其室外机中设有蒸发器．冷凝器，在蒸发器．冷凝器之间分别设有电磁阀、和刮片泵；在蒸发器、冷凝器中间还夹有一水帘阵列；所述䒱发器、冷凝器的上部各有一汽管与2台压缩机的入口经电磁阀分别相连；所述2压缩机的出口并连后与供热热交换盘管相连、同时经电磁阀又与贮能热交换盘管入口相联、贮能热交换盘管的入口分别各经一电磁阀与2只压缩机的入口相连，贮能热交换盘管的出口和一只微型阀相连，同时储能热交换盘管的出口又经一毛细管和一电磁阀串连后与供热交换盘管的出口相连。供热热交换盘管的出口和另一只微型阀相连，二只微型阀的出口合并后与二根毛细管相连、一根毛细管与一只电磁阀串联后与冷凝器底部相连，另一根毛细管与蒸发器的底部相连。

所述一种热泵应用及储能系统，其蒸发器的上部连有一汽液分离器，汽液分离器上部出口与1台压缩机的入口经一电磁阀相连、同时又经一刮片泵与冷凝器上部的出口相连；冷凝器的上部经一只电磁阀与另一台压缩机的入口相连，二压缩机的出口并连后与供热热交换盘管相连、供热热交换盘管外设有供热热水循环腔、供热热交换盘管的入口与一电磁阀相连后与贮热热交换盘管相连、贮热热交换盘管外套有一贮热水循环腔。

本发明所述供热加热盘管的底部出口与一只电磁阀相连、同时又与另一电磁阀与一根毛细管串连后与贮热热交换盘管的底部相连、贮热热交换盘管的底部同时又与一电磁阀相连，二只电磁阀的另一端合并后与二根毛细管的连接点相连，一毛细管与蛇管式蒸发器的底部相连，另一毛细管与一只电磁阀串接后与蛇管式冷凝器的底部相连。

本发明所述热泵应用及储能系统、其特征是化霜阀的一端与供热热交换盘管的上部相连、另一端与蛇管式冷凝器的每列都相连。

本发明所述蒸发器为N列、每列蒸发器均由蛇管式铝肋片热交换器构成，冷凝器也为N列、每列冷凝器均由蛇管式铝肋片热交换器构成；以进风侧为序、蒸发器的第一列经电磁阀与冷凝器的第一列相连、蒸发器的第二列经电磁阀与冷凝器的第二列相连；蒸发器上部的汽液分离器经一刮片泵与冷凝器上部出口相连，N列蛇形管蒸发器的上部与汽液分离器相连；N列蛇形管冷凝器上部出口也连接在一起，N列蛇形管蒸发器的底部经节流管相连后，与N列蛇形管冷凝器的底部经节流管相连后由汇集管全部相连，再经一循环泵与蒸发器顶部的汽液分离器相连。

所述储热循环腔的底部出口与贮热保温槽的底部出口经一水泵相连，贮热循环腔的上部出口与贮热保温槽的上部入口经一管道相连；贮热槽内设有生活热水加热盘管、盘管的底部经一阀门与自來水相连、盘管的上部出口与一只二位三通阀相连后与供热循环腔的底部入口相连，供热循环腔的上部出口与另一只二位三通阀入口相连、由二位三通阀的一出口提供生活热水。

所述供热循环腔的下部出口与二位三通阀相连后，经该阀的另一出口与一缓冲水腔相连、缓冲水腔的出口与一循环泵相连、循环泵的出口分别与地暖、烘干、风机盘管等回路控制阀相连，烘干、地䁔的回水经另一只二位三通阀的另一入口回到供热循环腔的回水入口。

所述蒸发器、水帘、冷凝器整体底部设有一水收集托盘、托盘上设有液位控制器、收集托盘与轴流泵的入口相连、轴流泵的出口有二、其一部分流入水帘冷却器的上部水分布器、另一部分经一电磁阀与水缓冲腔的入口相连、经循环泵提供风机盘管制冷（制热）的冷（热）水。

本发明所述系统中所有阀门均采用高性能电磁阀，由单片电脑89C51扩展I／O接口来控制，由键盘实现人机对话后，所有操作均由单片电脑自动完成。

本发明热泵应用及贮能系统具有下述有益效果：一、克服了低谷电不易贮存、将低谷电转化成空气能热水形式贮存、一度电能产几度电的热能、提高了电的利用率。二、农民有了这种空气能空调、热水器后。取暖、烧热水都不用烧煤碳或柴禾、改变了他们的生活耗能模式，净化了环境、同时又可方便的解决农产品和农付产品的烘干、且烘干质量好、成本低、可大大激发农民种植农付产品的积极。三、克服了空调耗电大的阴影、使人们在炎炎的夏天、尤其是晚上、坐在客厅看电视能够享受清爽的凉风、而不担心耗电大。

附图说明：图1为本发明热泵应用及储能系统图；

图中：1、蛇管式蒸发器，2、蛇管式冷凝器，3A、空气能吸收电磁阀，3B、空气能吸收电磁阀，4、压缩机A，5、压缩机B，6、贮热交换器，6A、贮热交换器盘管，6B、贮热循环腔，7、供热交换器，7A、供热交换器盘管，7B、供热循环腔，8、供热贮热电磁阀，9、化霜阀，10、贮能应用电磁阀，11、贮能液阀，12、供热液阀，13、冷媒调节阀，14、刮片泵，15A、第一列蒸发器、冷凝器连通电磁阀，15B、第N列蒸发器、冷凝器连通电磁阀，16、液相管道泵，17、水帘循环泵，18、水帘，19、水托盘，20、主毛细管，21、辅助毛细管，22、贮能与供热毛细管，23、为贮能水泵，24、为供热水泵，25、为风机，26、为液位控制器，27、自来水供水阀，28、制冷水供给阀，29A、贮能热量提供阀，29B、贮能热量提供阀，30、保温贮水槽，31、制冷（热）阀，32、烘干阀，33、地暖阀，34、二位三通阀（供热水），35、缓冲水腔，36、二位三通阀（回水）。

具体实施方式：

为了能进一步了解本发明的技术方案、籍由以下实施例结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1、如图1：低谷电贮能，每当晚上10点钟以后、电脑自动进入低谷电贮能程序、此时电脑将电磁阀8打开、将电磁阀11、13、3A、3B打开、开启压缩机4、开启压缩机5、开风机25、开启水泵23、此时系统通过压缩机4、压缩机5、吸收蒸发器（此时室外的蒸发器1、冷凝器2均起蒸发器作用）管中的蒸汽、造成蒸发器管中压力下降、使得冷媒不断吸收蒸发器外部空气中的焓而蒸发、经压缩机压缩升温产生较高温蒸汽、经压缩机输出口、再经电磁阀8送至贮热热交换盘管6A中。贮能水槽30的水经贮能循环泵23将水送入贮能热交换循环腔6B中进行热交换、不断的把热量存到贮能水槽30中。由于整个贮热过程水温度低、一般由3℃升至40℃，因此散热很小、制热系数可达几倍。白天取暖、利用晚上所存的廉价热能、通过热泵升温可满足整个家庭的全天取暖。

实施例2．取暖过程、如图1：按下取暖键后、电脑优先吸收贮水槽30中温水的能量、将阀29A．打开，将阀33、阀10打开，由于二位三通阀34．阀36处于失电常通状态、因此供热回路处常通态，开启贮能水泵23．供热水泵24．此时、贮热水槽30中的温水经贮能水泵23不断流入贮热交换器循环腔6B中．经贮热交换器盘管6A吸收其热能、冷媒在贮热交换器6A中不断蒸发、产生蒸汽、经电磁阀29A送到压缩机4的吸气口、经压缩机升压产生较高温度蒸汽由压缩机出口压送到供热交换盘管7A．在供热循环腔7B中和供热循环水热交换、供热循环水由供热循环腔7B的下部出口经管道流至二位三通阀34、经缓冲水腔35．经供热循环泵24、经阀33流入取暖盘管释放热量供热。盘管的回水经二位三通阀36回到供热循环腔的上部入口、周而复始。同时冷媒蒸汽在供热交换盘管7A中不断冷凝、变成液相后经电磁阀10．毛细管22节流回到贮能热交换盘管6A中、周而复始。．由于此状态产热效率非常高、只须开一台压缩机就能满足供热需求。（环温很低时、可再开另一台压缩机增加供热）。

实施例3：如图1．当夏收和秋收时、利用空气能烘干、只须按下烘干键，电脑自动将压缩机4．5开启，将阀12．阀13．阀3B打开、将阀3A、阀32打开、二位三通阀34和36失电为常通态，开启水泵24．风机25、较高温度的热风吹过蒸发器（此时室外机中的蒸发器1．冷凝器2全部当蒸发器用）。使蒸发器盘管内的冷媒急剧蒸发、经汽液分离器和电磁阀3A、电磁阀3B、分别送到压缩机4、压缩机5的吸汽入口、经压缩机压缩后的高温气体送到供热热交换盘管7A，在供热循环腔7B中，将循环水加热、加热后的循环水由供热循环腔下部出口流至二位三通阀34．再经缓冲水腔35．经供热循环泵24．经电磁阀32流入烘干器的加热盘管、在烘干风机的作用下将热风传递到农产品上烘干。同时、冷媒的高温蒸汽在供热交换盘管7A中冷凝后变成液相、经电磁阀12．毛细管21．电磁阀13和毛细管20回到蒸发器1和冷凝器2中、周而复始。整个过程环境温度高、产热量大、干燥热风吹进烘箱、由于风量大、热风干燥、因此可烘得优质的产品、且烘干成本很低。只须将烘箱稍加改变既可用于多种农副产品烘干。

实施例4：如图1：夏天制冷时、电脑根据环境温度的高低来确定运行工况．白天气温较高时、电脑关闭15A、15B．打开阀31、阀28．开启风机25．刮片泵14，轴流泵17、供冷水泵24．此时系统有2个循环，一个是冷媒的不断蒸发和冷凝循环、在风机25的作用下、风从蒸发器进入，经过水帘阵列、再经冷凝器出来、首先蒸发器中的冷媒获得热量蒸发产生蒸汽、经汽液分离流向刮片泵14．经刮片泵升压流向冷凝器2．冷凝后的冷媒顺蛇管流向底部、再经汇集管流向䒱发器、周而复始。另一循环是传冷水媒质循环、水托盘中的水流入轴流泵升高位置后、一部分流入水帘阵列的水分布器、一部分经阀28流至缓冲水腔35．经循环泵24．供冷阀31给风机盘管提供制冷冷水，回水流入水帘冷却器上部的水分布噐、顺水帘流至水托盘、周而复始。由于水帘冷却器18和刮片泵14的共同作用、使出水帘的风温度下降，风温降低对冷凝器2中的蒸汽冷凝十分有利、使得蒸发器1、冷凝器2之间的温差很小、压差也很小、使得刮片泵只须很小功耗就能获得很大抽气量、使得蒸发效果增加、因此而降低了进风温度、使出水帘的水和风温度更低、这种反馈作用达到一定平衡后维持这一状态、结果使刮片泵只需很小的功率就能获得很大的制冷量。晚上太阳下山、环境温度相对白天下降几度，电脑自动将刮片泵14关闭、打开阀15A．15B、开循环泵16．轴流泵17．供冷用循环泵24．开阀28、打开阀36．阀34．阀31只须很小的功率（仅微型水泵、风机功率）就能滿足大客厅的制冷需求，制冷原理和白天一样。这里需要补充的一点是这种水循环制冷、用市场上的风机盘管结构是达不到制冷舒适要求的、必须用风和制冷水呈逆流态的风机盘管才能实现。

实施例5：如图1：需要生活热水时、只须按下热水键、电脑则自动进入供热水程序、将二位三通阀34和二位三通阀36通电打开、将阀29A和29B打开、将阀10和阀27打开、开启水泵23、压缩机4、压缩机5，此时系统有三个循环、其一：自来水先经贮热水槽30中的加热盘管预热，再经二位三通阀34进入供热交换器循环腔7B中、与供热热交换盘管7A中的热工质蒸汽热交换、水温得到进一步提高、经二次加热后的水从供热交换器循环腔的上部出口出来、再经二位三通阀36流出、提供40－50℃的可调温生活热水。其二：供热热交换盘管7A中的制热蒸汽释放热量冷凝成液体、经阀10和毛细管22节流回到贮热热交换盘管6A。吸收进入贮热循环腔6B中、由贮热水槽3O提供的循环温水中的热量、蒸发成气体，该气体经阀29A和阀29B分别进入压缩机4和压缩机5，升压后成高温高压气体进入供热热交换盘管7A，周而复始。第三个循环是贮热水槽30中的温水、经贮热循环泵23流入贮热循环腔下部入口、从贮热循环腔的上部出口流出回到贮热水槽、周而复始。

实施例6；如图1化霜工作：冬天取暖时、室外机处在零度以下环境工作、由于空气中存在水份、使得室外机中的蒸发器上会结霜、影响制热效果，电脑根据压缩机的进．出口温度，根据蒸发器的表面温度、判断是否需要化霜，若要化霜、电脑自动仃风机25．仃3A阀、3B阀的电、打开阀29A．阀29B、阀9．阀11，打开阀15A、阀15B．开压缩机4、开压缩机5．开水泵23．维持3—5分钟、即可將霜全部化掉、电脑自动恢复取暖工作。

Claims (7)

1.一种热泵应用及贮能系统，包括室外机，其特征是室外机中设有蒸发器，冷凝器，在蒸发器、冷凝器之间分别设有电磁阀、和刮片泵；在蒸发器、冷凝器中间还夹有一水帘阵列；所述蒸发器、冷凝器的上部各有一汽管与二台压缩机的入口经电磁阀分别相连；所述二台压缩机的出口并连后与供热交换盘管相连、同时经电磁阀又与贮能热交换盘管入口相联、贮能热交换盘管的入口分别各经一电磁阀与二台压缩机的入口相连，贮能热交换盘管的出口和一只微型阀相连，同时贮能热交换盘管的出口又经一毛细管和一电磁阀串连后与供热交换盘管的出口相连；供热交换盘管的出口和另一只微型阀相连，二只微型阀的出口合并后与二根毛细管相连、一根毛细管与一只电磁阀串联后与冷凝器底部相连，另一根毛细管与蒸发器的底部相连；

蒸发器的上部连有一汽液分离器，汽液分离器上部出口与一台压缩机的入口经一电磁阀相连、同时又经一刮片泵与冷凝器上部的出口相连；冷凝器的上部经一只电磁阀与另一台压缩机的入口相连，二台压缩机的出口并连后与供热交换盘管相连、供热交换盘管外设有供热循环腔、供热交换盘管的入口与一电磁阀相连后与贮能热交换盘管相连、贮能热交换盘管外套有一贮热水循环腔；

供热交换盘管的底部出口与一只电磁阀相连、同时又与另一电磁阀与一根毛细管串连后与贮能热交换盘管的底部相连、贮能热交换盘管的底部同时又与一电磁阀相连，二只电磁阀的另一端合并后与二根毛细管的连接点相连，一毛细管与蛇管式蒸发器的底部相连，另一毛细管与一只电磁阀串接后与蛇管式冷凝器的底部相连。

2.根据权利要求1所述的一种热泵应用及贮能系统，其特征是供热交换盘管的上部连接化霜阀的一端上、化霜阀的另一端与蛇管式冷凝器的每列都相连。

3.根据权利要求1所述的一种热泵应用及贮能系统，其特征是蒸发器为N列、每列蒸发器均由蛇管式铝肋片热交换器构成，冷凝器也为N列、每列冷凝器均由蛇管式铝肋片热交换器构成；以进风侧为序、蒸发器的第一列经电磁阀与冷凝器的第一列相连、蒸发器的第二列经电磁阀与冷凝器的第二列相连；蒸发器上部的汽液分离器经一刮片泵与冷凝器上部出口相连，N列蛇形管蒸发器的上部与汽液分离器相连；N列蛇形管冷凝器上部出口也连接在一起，N列蛇形管蒸发器的底部经节流管相连后，与N列蛇形管冷凝器的底部经节流管相连后由汇集管全部相连，再经一循环泵与蒸发器顶部的汽液分离器相连。

4.根据权利要求1所述的一种热泵应用及贮能系统，其特征是贮热水循环腔的底部出口与贮热保温槽的底部出口经一水泵相连，贮热水循环腔的上部出口与贮热保温槽的上部入口经一管道相连；贮热保温槽内设有生活热水加热盘管、盘管的底部经一阀门与自来水相连、盘管的上部出口与一只二位三通阀相连后与供热循环腔的底部入口相连，供热循环腔的上部出口与另一只二位三通阀入口相连、由二位三通阀的一出口提供生活热水。

5.根据权利要求1所述一种热泵应用及 贮能系统，其特征是供热循环腔的下部出口与二位三通阀相连后，经该阀的另一出口与一缓冲水腔相连、缓冲水腔的出口与一循环泵相连、循环泵的出口分别与地暖、烘干、风机盘管回路控制阀相连，烘干、地䁔的回水经另一只二位三通阀的另一入口回到供热循环腔的回水入口。

6.根据权利要求1所述的一种热泵应用及贮能系统，其特征是蒸发器、水帘、冷凝器整体底部设有一水收集托盘、托盘上设有液位控制器、收集托盘与轴流泵的入口相连、轴流泵的出口有二、其一部分流入水帘冷却器的上部水分布器、另一部分经一电磁阀与水缓冲腔的入口相连、经循环泵提供风机盘管制冷的冷水或制热的热水。

7.根据权利要求1所述的一种热泵应用及贮能系统，其特征是系统中所有阀门均采用高性能电磁阀，由单片电脑89C51扩展I／O接口来控制，由键盘实现人机对话后，所有操作均由单片电脑自动完成。