CN106524276A - 储热式空气源热泵水热联供控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

储热式空气源热泵水热联供控制系统及控制方法，利用气源热泵加热水进行电蓄热。它主要由逻辑控制系统(1)、加热蓄热混合式气源热泵(2)、固体式电蓄热结构(3)和鼓风机(4)四部分组成。空气经过蒸发器(2‑1)、气液分离器(2‑2)、压缩机(2‑3)、冷凝器(2‑4)，到达固体式电蓄热结构(3)、水箱(2‑7)加热保温，温度达到设定温度后，再通过鼓风机将热空气和热水输送给用户。具有利用峰电和谷电的价差优势及对电网的消峰填谷负荷调节作用，有效地实现节能降耗的经济运行。本发明蓄热逻辑控制是通过与气源热泵关联的蓄热结构的逻辑控制调节技术实现，更加节能、智能化，符合用户多样化的自身需求。

Description

储热式空气源热泵水热联供控制系统及控制方法
技术领域
本发明所述的技术方案属于贮热加热器领域，具体地说，是属于释放的热量被传输给传热流体如空气、水的贮热加热器，依据国际专利分类法，属于F24H7/02.
背景技术
目前我国大多数采暖方式是一种直燃煤锅炉的供热方式，这种煤锅炉很容易造成煤等化石燃料的低效直接燃烧与二氧化碳等气体的无序排放，这些缺点导致了地球环境温度上升，空气污染严重、雾霾问题突出，从而导致人类本身健康的损害及未来后代的生存危机。因此，一种基于气源热泵的水热联供系统就应运而生。这一系统具有显著的环保节能经济效益，对减少燃煤及污染物的排放，大气污染治理有显著的作用；同时，蓄热体结构能够蓄热，利用低谷电产热，充分利用低谷电的能量，有利于消纳电网低峰电力、消纳可再生能源余电。产品采用先进的高密度蓄热材料，利用峰平谷电价，消峰填谷实现电能与热能的转化和释放；整体供热系统采取分散布局的方式，直接接入用户终端，按需取热智能控制，节省管网，损耗节能效果显著。
发明内容
本发明的目的是提出了一种解决传统直燃煤锅炉缺点，高效节能环保的水热联供系统以及供暖效果更好的固体式电加热蓄热体结构。
本发明的目的是这样实现的：基于空气源热泵的水热联供系统包括逻辑控制器、加热蓄热混合式气源热泵、固体式电蓄热结构、鼓风机四部分；气源热泵通过管道将空气传送到蓄热结构，蓄热结构与气源热泵的水箱、鼓风机相连，当温度达到设定温度时，鼓风机工作，向用户输出热量。
逻辑控制系统由数据采集器、显示器、逻辑控制器、调节器组成，用户将预设温度输入逻辑控制器，控制系统根据数据采集器采集的温度数据调节供热，没有达到预置目标去蓄热体结构调节器，做变频鼓风控制完成加热蓄热控制；同时，逻辑控制器控制气源热泵和蓄热系统在低谷电时期控制蓄热系统工作，高电价时期结束加热进行蓄热放热，以此形成一个循环系统，以达到多用低峰电、少用高峰电加热的目的。
气源热泵包括蒸发器、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀、水箱、水泵；蒸发器内固定有管道，空气进入管道内进行蒸发，管道连接气液分离器、压缩机、冷凝器，冷凝器连出两条管道，一条通向经过水箱的蓄热结构，另一条经过储液罐、膨胀阀后回到蒸发器；水箱外侧固定有蓄热结构，加热水箱中的水，可为用户提供热水。气源热泵作为效率较高的供热手段，与利用低谷电的电加热结合，完成蓄热与供热的有机结合，从而达到多用低峰电、少用高峰电加热的目的，实现节能蓄热控制的目的。
固体式电蓄热结构是由固体蓄热砖与电热丝结合垛堞而成的保温结构与蓄热水箱的结合。长方体型固体蓄热砖和垛叠组成结构体，内部形成管道，纵向管道内配置电热丝，横向管道供热空气循环。每个蓄热体有两个小管道一个大管道共三个管道，管道互相联通，热空气在管道内循环的同时，使电热丝发出的热量更加均匀地分布在加热蓄热结构中，实现加热蓄热效率的提升。
本发明的优点：
1、杜绝直燃煤锅炉的供热方式，具有显著的环保节能经济效益，对减少燃煤及污染物的排放，大气污染治理有重要作用。
2、利用气源热泵获得热能加热水并进行电蓄热，以室外空气作为热源，气源热泵系统实现了把能量由低温物体向高温物体的传递，以花费一部分高质能(电能)为代价，从自然环境中获取能量，并连同所花费的高质能一起向用户供热。热泵的供热量大于所消耗的功量，是综合利用能源的一种很有价值的措施。
3、利用逻辑控制系统智能控制，在低谷电时期控制蓄热系统工作，高电价时期结束加热进行蓄热放热，以此形成一个循环系统，以达到削峰填谷、消纳可再生能源余电，按需智能取热的目的。
4、固体式电蓄热结构，利用管道均匀散热，实现水热两用，实现加热蓄热效率的提升。
附图说明
图1为加热蓄热混合式气源热泵组成图
图2为系统工作流程图
图3为逻辑控制图
图4为固体蓄热体结构图
图5为蓄热砖结构图
零部件编号：逻辑控制系统(1)、加热蓄热混合式气源热泵(2)
固体式电蓄热结构(3)、鼓风机(4)、数据采集器(1-1)、逻辑控制器(1-2)、蒸发器(2-1)、气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)、冷凝器(2-4)、储液罐(2-5)、膨胀阀(2-6)、水箱(2-7)、水泵(2-8)、固体蓄热砖(3-1)、电热丝(3-2)、长方体型固体蓄热砖(a)和(b)、纵向管道(c)、横向管道(d)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。从图1、图2、图3、图4中可以看出，本基于空气源热泵的水热联供系统由逻辑控制系统(1)、加热蓄热混合式气源热泵(2)、固体式电蓄热结构(3)和鼓风机(4)四部分组成。气源热泵(2)通过管道将空气传送到蓄热结构(3)，蓄热结构(3)与气源热泵(2)的水箱(2-7)、鼓风机(4)相连，当温度达到设定温度时，鼓风机(4)工作。
逻辑控制系统(1)由数据采集器(1-1)、显示器、逻辑控制器(1-2)、调节器组成，用户将预设温度输入逻辑控制器(1-2)，控制系统根据数据采集器(1-1)采集的温度数据调节供热；同时，逻辑控制器控制气源热泵(2)和蓄热系统在低谷电时工作，将热能储存。
加热蓄热混合式气源热泵(2)包括蒸发器(2-1)、气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)、冷凝器(2-4)、储液罐(2-5)、膨胀阀(2-6)、水箱(2-7)、水泵(2-8)；蒸发器(2-1)内固定有管道，空气进入管道内进行蒸发，管道连接气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)、冷凝器(2-4)，冷凝器(2-4)连出两条管道，一条通向经过水箱(2-7)的蓄热结构(3)，另一条经过储液罐(2-5)、膨胀阀(2-6)后回到蒸发器(2-1)；水箱(2-7)外侧固定有蓄热结构(3)，加热水箱(2-7)中的水，可为用户提供热水。
固体式电蓄热结构(3)是由固体蓄热砖(3-1)与电热丝(3-2)结合垛堞而成的保温结构与蓄热水箱(2-7)的结合。长方体型固体蓄热砖(a)和(b)垛叠组成结构体，内部形成管道，纵向管道(c)内配置电热丝(3-2)，横向管道(d)供热空气循环。每个蓄热体有两个小管道一个大管道共三个管道，管道互相联通，热空气在管道内循环的同时，使电热丝(3-2)发出的热量更加均匀地分布在加热蓄热结构(3)中。
本基于空气源热泵的水热联供系统的工作过程如下：
以室外空气为热源，空气进入气源热泵(2)的蒸发器(2-1)蒸发，经过气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)到达冷凝器(2-4)冷凝后，气体进入固体式电蓄热结构(3)加热保温，液体流回储液罐(2-5)；空气被加热后，鼓风机(4)工作，向用户输送热空气，同时提供用户所需热水，数据采集器(1-1)采集用户实时温度，实时温度达到预设的用户温度后，停止供热，继续蓄热保温。
在晚间谷电时段，电热丝(3-2)工作蓄热，数据采集器(1-1)采集用户实时温度参数写入逻辑控制器(1-2)，控制系统根据温度数据调节供热。当实时温度达到预设的温度，鼓风机(4)停止鼓风，电热丝继续工作，蓄热体(3)保温；当温度低于预设温度，鼓风机(4)工作向用户输送热量。谷电时段终了时，蓄热体结构(3)温度可达800℃-1000℃，电热丝(3-2)停止工作，蓄热体(3)与水箱(2-7)的组合结构保温，当温度低于预设温度时，鼓风机(4)工作散热。

Claims (5)

1.储热式空气源热泵水热联供控制系统，其特征在于：它包括逻辑控制系统(1)、加热蓄热混合式气源热泵(2)、固体式电蓄热结构(3)、鼓风机(4)四部分；气源热泵(2)通过管道将空气传送到蓄热结构(3)，蓄热结构(3)与气源热泵(2)的水箱(2-7)、鼓风机(4)相连，当温度达到设定温度时，鼓风机(4)工作。
2.一种固体式电加热蓄热体结构，其特征在于：它由长方体型固体蓄热砖(a)和(b)垛叠组成结构体，垛叠得结构体内部形成管道，纵向管道(c)内配置电热丝(3-2)，横向管道(d)供热空气循环。
3.按照权利要求1所述的基于空气源热泵的水热联供系统，其特征在于：所述的逻辑控制系统(1)由数据采集器(1-1)、显示器、逻辑控制器(1-2)、调节器组成，用户将预设温度输入逻辑控制器(1-2)，控制系统根据数据采集器(1-1)采集的温度数据调节供热；同时，逻辑控制器(1-2)控制气源热泵(2)和蓄热系统在低谷电时工作，将热能储存。
4.按照权利要求1所述的储热式空气源热泵水热联供控制系统，其特征在于：所述的气源热泵(2)包括蒸发器(2-1)、气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)、冷凝器(2-4)、储液罐(2-5)、膨胀阀(2-6)、水箱(2-7)、水泵(2-8)；蒸发器(2-1)内固定有管道，空气进入管道内进行蒸发，管道连接气液分离器(2-2)、压缩机(2-3)、冷凝器(2-4)，冷凝器(2-4)连出两条管道，气体从一条管道通向经过水箱(2-7)的蓄热结构(3)，泠凝后的液体从另一条管道进入储液罐(2-5)，乏气经过膨胀阀(2-6)后回到蒸发器(2-1)；水箱(2-7)外侧固定有蓄热结构(3)，加热水箱(2-7)中的水，可为用户提供热水。
5.按照权利要求1所述的储热式空气源热泵水热联供控制系统，其特征在于：所述的固体式电蓄热结构(3)是由固体蓄热砖(3-1)与电热丝(3-2)结合垛堞而成的保温结构与蓄热水箱(2-7)的结合。长方体型固体蓄热砖(a)和(b)垛叠组成结构体，内部形成管道，纵向管道(c)内配置电热丝(3-2)，横向管道(d)供热空气循环。每个蓄热体有两个小管道一个大管道共三个管道，管道互相联通，热空气在管道内循环的同时，使电热丝(3-2)发出的热量更加均匀地分布在加热蓄热结构(3)中。
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