CN105650712A - 空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法。现有取暖装置需要消耗大量燃煤或者容易引起用电负荷。为此，本空气能取暖系统包括多组暖气片，加压泵和贮热水罐，以上部件通过管线串联成取暖回路，所述贮热水罐内设有第一换热盘管，该第一换热盘管与压缩机、节流阀和主空气换热器串接成空气能热泵系统，该空气能热泵系统内存可压缩的冷媒，第一换热盘管构成该空气能热泵系统的冷凝器，主空气换热器配有风机。本发明还涉及移峰填谷取暖装置和方法。本发明空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法具有经济、节电、环保的优点，适合冬季供暖，特别适合淮河以南及电价存在峰谷差异的地区使用。

Description

空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法

技术领域

本发明涉及一种空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法。

背景技术

现有取暖装置包括暖气片集中供暖装置、空调和电暖器。暖气片集中供暖装置大多需要消耗大量燃煤，粉煤灰污染环境，这是我国北国冬季雾霾频发的主要原因。如何能既满足人们取暖需要，又降低燃煤消耗，保护空气质量，是人们急需要解决的问题。

淮河以南的广大地区都没有集中供暖习惯和设施。遇有南下寒流时，只能开空调取暖，加大了当地用电负荷波动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种空气能取暖系统及相应的移峰填谷取暖方法。

为解决上述技术问题，本空气能取暖系统包括多组暖气片，加压泵和贮热水罐，以上部件通过管线串联成取暖回路，其特征在于：所述贮热水罐内设有第一换热盘管，该第一换热盘管与压缩机、节流阀和主空气换热器串接成空气能热泵系统，该空气能热泵系统内存可压缩的冷媒，第一换热盘管构成该空气能热泵系统的冷凝器，主空气换热器配有风机。如此设计，利用本空气能取暖系统，从外界空气中吸收热量，为居民供热，节能环保，减少燃煤消耗。应用于淮河以南的广大地区，足以应付偶然南下的寒流，为居民防寒保暖。

作为优化，所述贮热水罐内还设有预热盘管，该预热盘管入口与市政自来水管相连通，该预热盘管出口接居民家用自来水管线。如此设计，市政供水流经过贮热水罐时，受到加热，就变为了热水或温水，再进入居民家中，更加舒适。

作为优化，所述暖气片与贮热水罐之间的管线上还串接辅助变频电磁加热装置。如此设计，当环境温度长时间低于0℃时，可以采用辅助变频电磁加热装置为取暖回路中的水加热。

作为优化，其还包括一个防冻贮热罐和一个副空气换热器，副空气换热器也配有风机，所述防冻贮热罐内贮有防冻液，并设有第二换热盘管，该第二换热盘管与主空气换热器分别串接一个支路电磁阀后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统；副空气换热器与第一换热盘管分别串接一个支路电磁阀后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统，所述贮热水罐、防冻贮热罐内均设有温度传感器。

用电低谷时，热泵系统为暖气片供暖，也为防冻贮热罐供暖，将多余热量贮存在防冻贮热罐，用电高峰时，从防冻贮热罐内吸热，为暖气片供暖。以贵州等水电资源丰富的省份为例，用电高峰期，电价为1.2-1.5元/度，用电低谷期，电价为0.4元/度。

如此设计，一方面可节约居民用电支出，另一方面可平衡用电量，减少电厂负荷波动。

作为优化，其还包括PLC控制器、存储器、显示屏和输入设备或输入设备接口，所述压缩机、辅助变频电磁加热装置、四个支路电磁阀、显示屏、主、副空气换热器的风机均与PLC控制器的控制信号输出端相连，输入设备或输入设备接口与PLC控制器的信号输入端相连，存储器与PLC控制器的输入/输出端相连，形成智能控制装置，PLC控制器内存有时钟控制程序，存储器存有用电高峰期控制程序和用电低谷期控制程序。如此设计，便于自动控制。

本发明移峰填谷取暖方法，利用前述的空气能取暖系统，在人工或智能控制装置的自动控制下，按照下述步骤进行：

一.开启阶段：

①.开启加压泵，使取暖回路内的水循环流动，

②.关闭第二换热盘管的支路电磁阀和副空气换热器的支路电磁阀，关闭副空气换热器上的风机，主空气换热器与节流阀、第一换热盘管和压缩机组成空气能热泵系统，为取暖回路内的水升温，贮热水罐内的水升温；

③.当贮热水罐内的水温达到或超过65℃时，判断此时，为用电高峰期，还是低谷期，

若此时处于用电高峰期——多为夜晚，降低压缩机负荷，使取暖回路内的水温维持在40～65℃范围内，

若此时处于用电低谷期——多为白天，关闭第一换热盘管的支路电磁阀和主空气换热器的支路电磁阀，关闭主空气换热器上的风机，副空气换热器与节流阀、第二换热盘管和压缩机组成空气能热泵系统，为防冻贮热罐内的防冻液升温，取暖回路继续运转，利用贮热水罐内的热水余热为暖气片供暖，当贮热水罐内的水温降至40℃以下时，回到第②步；当防冻贮热罐内的防冻液的温度达到或超过65℃时，回到第②步，同时根据需要降低压缩机负荷，使取暖回路内的水温维持在40～65℃范围内，

二.运行阶段：

用电低谷期：压缩机高负荷运转，交替为取暖回路和防冻贮热罐供热，使取暖回路内的水和防冻贮热罐的防冻液的温度均保持在40℃以上。

用电高峰期：关闭主、副空气换热器及其风机，以防冻贮热罐内的第二换热盘管为蒸发器，以贮热水罐内的第一换热器为冷凝器，压缩机低负荷运转，从防冻贮热罐的防冻液中吸热，为取暖回路内的水升温。

本发明空气能取暖系统的压缩机优选采用喷液增焓功能的压缩机，综合了喷液增焓、辅助变频电磁加热、移峰填谷和智能控制装置等多项前沿技术，具有经济、节电、环保的优点，适合冬季供暖，特别适合淮河以南及电价存在峰谷差异的地区使用。

附图说明

下面结合附图对本发明空气能取暖系统作进一步说明：

图1是本空气能取暖系统的实施方式一的结构示意图；

图2是本空气能取暖系统的实施方式二的结构示意图；

图3是图2所示空气能取暖系统的启动时工作示意图(省略了不工作部件)；

图4是图2所示空气能取暖系统在用电低谷期为防冻贮热罐供热的示意图(省略了不工作部件)；

图5是图2所示空气能取暖系统在用电低谷期利用贮热水罐内的热水余供热的示意图(省略了不工作部件)；

图6是图2所示空气能取暖系统在用电高峰期利用防冻贮热罐供热的防冻液供热的示意图(省略了不工作部件)。

图中：1为暖气片、2为加压泵、3为贮热水罐、4为第一换热盘管、5为压缩机、6为节流阀、7为主空气换热器、8为风机、9为预热盘管、10为市政自来水管、11为居民家用自来水管线、12为辅助变频电磁加热装置、13为防冻贮热罐、14为副空气换热器、15为第二换热盘管、16为支路电磁阀。

具体实施方式

实施方式一：如图1所示，本空气能取暖系统包括多组暖气片1，加压泵2和贮热水罐3，以上部件通过管线串联成取暖回路，其特征在于：所述贮热水罐3内设有第一换热盘管4，该第一换热盘管4与压缩机5、节流阀6和主空气换热器7串接成空气能热泵系统，该空气能热泵系统内存可压缩的冷媒，第一换热盘管4构成该空气能热泵系统的冷凝器，主空气换热器7配有风机8。

所述贮热水罐3内还设有预热盘管9，该预热盘管9入口与市政自来水管10相连通，该预热盘管9出口接居民家用自来水管线11。

所述暖气片1与贮热水罐3之间的管线上还串接辅助变频电磁加热装置12。

实施方式二：如图2-6所示，本空气能取暖系统还包括一个防冻贮热罐13和一个副空气换热器14，副空气换热器14也配有风机8，所述防冻贮热罐13内贮有防冻液，并设有第二换热盘管15，该第二换热盘管15与主空气换热器7分别串接一个支路电磁阀16后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统；副空气换热器14与第一换热盘管4分别串接一个支路电磁阀16后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统，所述贮热水罐3、防冻贮热罐13内均设有温度传感器(图中未示出)。

本空气能取暖系统还包括PLC控制器(图中未示出)、存储器(图中未示出)、显示屏(图中未示出)和输入设备或输入设备接口(图中未示出)，所述压缩机5、辅助变频电磁加热装置12、四个支路电磁阀16、显示屏、主、副空气换热器7、14的风机8均与PLC控制器的控制信号输出端相连，输入设备或输入设备接口与PLC控制器的信号输入端相连，存储器与PLC控制器的输入/输出端相连，形成智能控制装置，PLC控制器内存有时钟控制程序，存储器存有用电高峰期控制程序和用电低谷期控制程序，其余结构如实施方式一所述，略。

防冻液可以采用冷冻盐水，或含丙二醇、丙三醇等化学防冻剂的水溶液。

贮热水罐3和防冻贮热罐13均需加装保温层和保护壳，且防冻贮热罐13保护壳优选开散气孔，防冻贮热罐13保温层内均匀分布多个雾化喷嘴，防冻贮热罐13保护壳优选增设环境温度传感器，该环境温度传感器与PLC控制器的信号输入端相连，图略。

上述雾化喷嘴通过电磁阀与纯净水供水管线相通，所述电磁阀与PLC控制器的信号输出端相通。用电低谷期时，当PLC控制器感应到防冻贮热罐13内的防冻液降至环境温度以下时，启动电磁阀，向保温层喷水雾，降低保温层的保温能力，这样，到用电高峰期，防冻贮热罐13不从热泵吸热，可以从周围环境吸热。

利用实施方式二所述空气能取暖系统的移峰填谷取暖方法：在人工或智能控制装置的自动控制下，按照下述步骤进行：

一.开启阶段：

①.开启加压泵2，使取暖回路内的水循环流动，

②.关闭第二换热盘管15的支路电磁阀16和副空气换热器14的支路电磁阀16，关闭副空气换热器14上的风机8，主空气换热器7与节流阀6、第一换热盘管4和压缩机5组成空气能热泵系统，为取暖回路内的水升温，贮热水罐3内的水升温，如图3所示。

③.当贮热水罐3内的水温达到或超过65℃时，判断此时为用电高峰期，还是低谷期，

若此时处于用电高峰期——多为夜晚，降低压缩机5负荷，使取暖回路内的水温维持在40-65℃范围内，如图3所示

若此时处于用电低谷期——多为白天，关闭第一换热盘管4的支路电磁阀16和主空气换热器7的支路电磁阀16，关闭主空气换热器7上的风机8，副空气换热器14与节流阀6、第二换热盘管15和压缩机5组成空气能热泵系统，为防冻贮热罐13内的防冻液升温，如图4所示。

取暖回路继续运转，利用贮热水罐3内的热水余热为暖气片1供暖，如图5所示。当贮热水罐3内的水温降至40℃以下时，回到第②步；当防冻贮热罐13内的防冻液的温度达到或超过65℃时，回到第②步，同时根据需要降低压缩机负荷，使取暖回路内的水温维持在40-65℃范围内，如图3所示。

二.运行阶段：

用电低谷期：压缩机5高负荷运转，交替为取暖回路和防冻贮热罐13供热，使取暖回路内的水和防冻贮热罐13的防冻液的温度均保持在40℃以上，如图3、4、5所示。

用电高峰期：关闭主、副空气换热器7、14及其风机8，以防冻贮热罐内的第二换热盘管15为蒸发器，以贮热水罐3内的第一换热器4为冷凝器，压缩机5低负荷运转，从防冻贮热罐13的防冻液中吸热，为取暖回路内的水升温，如图6所示。

Claims (6)

1.一种空气能取暖系统，包括多组暖气片，加压泵和贮热水罐，以上部件通过管线串联成取暖回路，其特征在于：所述贮热水罐内设有第一换热盘管，该第一换热盘管与压缩机、节流阀和主空气换热器串接成空气能热泵系统，该空气能热泵系统内存可压缩的冷媒，第一换热盘管构成该空气能热泵系统的冷凝器，主空气换热器配有风机。

2.根据权利要求1所述的空气能取暖系统，其特征在于：所述贮热水罐内还设有预热盘管，该预热盘管入口与市政自来水管相连通，该预热盘管出口接居民家用自来水管线。

3.根据权利要求1所述的空气能取暖系统，其特征在于：所述暖气片与贮热水罐之间的管线上还串接辅助变频电磁加热装置。

4.根据权利要求3所述的空气能取暖系统，其特征在于：其还包括一个防冻贮热罐和一个副空气换热器，副空气换热器也配有风机，所述防冻贮热罐内贮有防冻液，并设有第二换热盘管，该第二换热盘管与主空气换热器分别串接一个支路电磁阀后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统；副空气换热器与第一换热盘管分别串接一个支路电磁阀后相互并联，并一同接入所述空气能热泵系统，所述贮热水罐、防冻贮热罐内均设有温度传感器。

5.根据权利要求4所述的空气能取暖系统，其特征在于：其还包括PLC控制器、存储器、显示屏和输入设备或输入设备接口，所述压缩机、辅助变频电磁加热装置、四个支路电磁阀、显示屏、主、副空气换热器的风机均与PLC控制器的控制信号输出端相连，输入设备或输入设备接口与PLC控制器的信号输入端相连，存储器与PLC控制器的输入/输出端相连，形成智能控制装置，PLC控制器内存有时钟控制程序，存储器存有用电高峰期控制程序和用电低谷期控制程序。

6.一种移峰填谷取暖方法，利用权利要求4、5所述的空气能取暖系统，在人工或智能控制装置的自动控制下，按照下述步骤进行：

一.开启阶段：

①.开启加压泵，使取暖回路内的水循环流动，

②.关闭第二换热盘管的支路电磁阀和副空气换热器的支路电磁阀，关闭副空气换热器上的风机，主空气换热器与节流阀、第一换热盘管和压缩机组成空气能热泵系统，为取暖回路内的水升温，贮热水罐内的水升温；

③.当贮热水罐内的水温达到或超过65℃时，判断此时，为用电高峰期，还是低谷期，

若此时处于用电高峰期——多为夜晚，降低压缩机负荷，使取暖回路内的水温维持在40～65℃范围内，

若此时处于用电低谷期——多为白天，关闭第一换热盘管的支路电磁阀和主空气换热器的支路电磁阀，关闭主空气换热器上的风机，副空气换热器与节流阀、第二换热盘管和压缩机组成空气能热泵系统，为防冻贮热罐内的防冻液升温，取暖回路继续运转，利用贮热水罐内的热水余热为暖气片供暖，当贮热水罐内的水温降至40℃以下时，回到第②步，当防冻贮热罐内的防冻液的温度达到或超过65℃时，回到第②步，同时根据需要降低压缩机负荷，使取暖回路内的水温维持在40～65℃范围内，

二.运行阶段：

用电低谷期：压缩机高负荷运转，交替为取暖回路和防冻贮热罐供热，使取暖回路内的水和防冻贮热罐的防冻液的温度均保持在40℃以上。

用电高峰期：关闭主、副空气换热器及其风机，以防冻贮热罐内的第二换热盘管为蒸发器，以贮热水罐内的第一换热器为冷凝器，压缩机低负荷运转，从防冻贮热罐的防冻液中吸热，为取暖回路内的水升温。