CN106679236A

CN106679236A - 一种冷热蓄能式多功能热泵系统

Info

Publication number: CN106679236A
Application number: CN201710031336.8A
Authority: CN
Inventors: 洪晓强; 杨绍辉; 何宏舟
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Jimei University
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-05-17

Abstract

本发明公开了一种冷热蓄能式多功能热泵系统，包括压缩机、储液罐、四通阀、室内外蓄能水箱、室内外风冷换热器、室内外沉浸式冷凝盘管、电磁阀、毛细管、单向阀、循环水泵和室内散热器；室内蓄能水箱与室内散热器之间在循环水泵的作用下通过水管链接，室内外沉浸式冷凝盘管分别置于室内外蓄能水箱中。本发明通过控制四通阀的流向和电磁阀的不同开关组合，实现传统空调、空调‑热水、蓄冷‑热水、蓄冷、传统热泵空调、热泵蓄热及蓄热除霜七种不同的功能，解决了传统多功能热泵制冷与制热水在工作时间和用能总量需求上不一致的问题，通过蓄能实现能源的高效、充分利用，具有功能多样、高效节能、使用舒适度高的特点，具有广泛的应用前景和推广价值。

Description

一种冷热蓄能式多功能热泵系统

技术领域

本发明属于空调热泵应用技术领域，具体涉及一种冷热蓄能式多功能热泵系统。

背景技术

目前空调器在我国具有成熟的技术和广泛的市场应用，大部分家庭拥有一套以上完整的空调-热泵系统。但空调器在降低室内温度的同时将更多的冷凝热量散失到周围环境中，不仅造成能源浪费，而且造成环境的热污染，加剧城市的热岛效应。因此具有采暖、制冷、制热水等多种功能的多功能热泵系统是空调器冷凝热回收的最佳选择之一。在夏季，传统多功能热泵系统可以利用热泵蒸发器进行空调制冷，同时利用冷凝器来制取生活热水；在其他季节，传统多功能热泵系统可以在单独制热水模式下制取生活热水。但是夏季时由于建筑的制冷需求和热水需求经常在时间和用能总量上存在差异，空调制冷的同时制热水，往往出现冷量浪费或热水过多的问题；而冬季热泵空调系统运行时，大部分采用反向运行的方式对室外蒸发器进行除霜，除霜模式下会造成室内温度下降，降低室内环境舒适度。因此多功能热泵蓄能技术的推广应用，有望解决以上问题。

发明内容

本发明提供了一种冷热蓄能式多功能热泵系统，以克服现有多功能热泵系统夏季房间冷负荷和热水需求不一致造成的能量浪费问题以及冬季除霜模式下室内环境舒适度下降等缺点。

本发明采用的技术方案为：一种冷热蓄能式多功能热泵系统，其包括：压缩机、储液罐、四通阀、室内蓄能水箱、室外蓄能水箱、室内风冷换热器、室外风冷换热器、室内沉浸式盘管、室外沉浸式盘管、电磁阀、毛细管、单向阀、循环水泵和室内散热器，其中：

室内蓄能水箱与室内散热器之间在循环水泵的作用下通过水管链接，室内沉浸式盘管置于室内蓄能水箱中，室外沉浸式盘管置于室外蓄能水箱中，其他设备通过铜管相连，室内冷凝盘管与室内风冷换热器并联连接，室外冷凝盘管与室外风冷换热器并联连接；所述室内蓄能水箱和室外蓄能水箱为保温水箱；所述室内风冷换热器和室外风冷换热器为管翅式换热器，且带有风扇。

进一步的，所述毛细管由第一毛细管、第二毛细管和第三毛细管组成，且第一毛细管与室内沉浸式盘管串联后与室内风冷换热器并联连接，第二毛细管与单向阀并联后再与第三毛细管串联连接。

进一步的，所述电磁阀包括四个电磁阀，四个电磁阀分别与室内沉浸式盘管、室内风冷换热器、室外风冷换热器、室外沉浸式盘管串联连接。

进一步的，所述压缩机、四通阀、电磁阀、室内风冷换热器的风扇和室外风冷换热器的风扇，由外接控制器统一控制其动作。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明所述冷热蓄能式多功能热泵系统一体化集成程度高，系统的运行能根据房间的冷热负荷及热水需求选择传统空调、空调-热水、蓄冷-热水、蓄冷、传统热泵空调、热泵蓄热或蓄热除霜模式，实现能源的高效、充分利用，有效提高热泵系统的能源综合利用效率；冬季蓄热除霜模式的引入有效提高系统除霜模式下房间的室内舒适性；夏季时系统在空调-热水模式下运行一段时间后，若出现房间冷负荷和热水需求不一致的问题，当房间不需要制冷时系统切换为蓄冷-热水模式，当房间不需要热水时系统切换为传统空调模式，可以保证系统连续运行。

附图说明

图1为本发明一种冷热蓄能式多功能热泵系统的示意图；

附图中各数字含义为：

1、压缩机 2、储液罐

3、四通阀 4、室内蓄能水箱

5、室外蓄能水箱 6、室内风冷换热器

7、室外风冷换热器 8、室内沉浸式盘管

9、室外沉浸式盘管 10、第一电磁阀

11、第二电磁阀 12、第三电磁阀

13、第四电磁阀 14、第一毛细管

15、第二毛细管 16、第三毛细管

17、单向阀 18、循环水泵

19、室内散热器。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

参见图1，一种冷热蓄能式多功能热泵系统包括：压缩机1、储液罐2、四通阀3、室内蓄能水箱4、室外蓄能水箱5、室内风冷换热器6、室外风冷换热器7、室内沉浸式盘管8、室外沉浸式盘管9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第一毛细管14、第二毛细管15、第三毛细管16、单向阀17、循环水泵18和室内散热器19。

其中，室内蓄能水箱4与室内散热器19之间在循环水泵18的作用下通过水管链接；室内沉浸式盘管8置于室内蓄能水箱4中，室外沉浸式盘管9置于室外蓄能水箱5中；其他设备通过铜管相连，第一毛细管14与室内沉浸式盘管8串联后与室内风冷换热器6并联连接，第二毛细管15与单向阀17并联后再与第三毛细管16串联连接；第一电磁阀10与室内沉浸式盘管8串联连接后，与串联的第二电磁阀11和室内风冷换热器6并联连接，并联连接的接口与四通阀3两侧一个接口相连；第三电磁阀12与室外风冷换热器7串联连接后，与串联的第四电磁阀13和室外沉浸式盘管9并联连接，并联连接的接口与四通阀3两侧另一个接口相连；所述室内蓄能水箱4和室外蓄能水箱5为保温水箱；所述室内风冷换热器6和室外风冷换热器7为管翅式换热器，且带有风扇。

根据房间的冷热负荷及热水需求选择传统空调制冷、空调制冷-制热水、蓄冷-制热水、蓄冷、传统热泵空调采暖、热泵蓄热或蓄热除霜模式，实现能源的高效、充分利用，有效提高热泵系统的能源综合利用效率。在夏季，当房间有制冷和热水需求时，系统工作于空调制冷-制热水模式，为室内提供冷量的同时加热水箱热水；当房间有制冷需求而室外水箱热水已达使用温度时，系统可工作于传统空调制冷模式；当房间暂时没有制冷需求而需要热水供应时，系统可运行与蓄冷-制热水模式，制取热水的同时将冷量储存在室内蓄能水箱中；在处于波谷电价时，系统可运行于蓄冷模式，将冷量储存起来。在冬季，系统可运行于传统热泵空调采暖，为房间提供采暖；当房间温度达到需求温度后系统可切换至热泵蓄热模式，减少压缩机启停；当室外风冷换热器需要除霜时，系统可切换至蓄热除霜模式，吸收蓄热水箱中的热量进行除霜。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于传统空调制冷模式时，第一电磁阀10关闭、第二电磁阀11开启、第三电磁阀12开启、第四电磁阀13关闭，四通阀3的方向设置为管道内压缩机1出口的制冷剂流向室外侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第三电磁阀12、室外风冷换热器7、第三毛细管16、单向阀17、室内风冷换热器6、第二电磁阀11、四通阀3、储液罐2。该模式下，室内风冷换热器6吸收室内空气热量后产生冷空气，通过室外风冷换热器7将热量排出室外。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于空调制冷-制热水模式时，第一电磁阀10关闭、第二电磁阀11开启、第三电磁阀12关闭、第四电磁阀13开启，四通阀3的方向设置为管道内压缩机1出口的制冷剂流向室外侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第四电磁阀13、室外蓄能水箱5、第三毛细管16、单向阀17、室内风冷换热器6、第二电磁阀11、四通阀3、储液罐2。该模式下，室内风冷换热器6吸收室内空气热量后产生冷空气，通过室外沉浸式盘管9将热量排到室外蓄能水箱5中，加热室外蓄能水箱5中的水。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于蓄冷-制热水模式时，第一电磁阀10开启、第二电磁阀11关闭、第三电磁阀12关闭、第四电磁阀13开启，四通阀3的方向设置为管道内压缩机出口的制冷剂流向室外侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第四电磁阀13、室外蓄能水箱5、第三毛细管16、单向阀17、第一毛细管14、室内蓄能水箱4、第一电磁阀10、四通阀3、储液罐2。该模式下，室内沉浸式盘管8吸收室内蓄能水箱4内水的热量，即将冷量存储于室内蓄能水箱4中，通过室外沉浸式盘管9将热量排到室外蓄能水箱5中，加热室外蓄能水箱5中的水。蓄冷-制热水模式下系统不为房间供冷而是将冷量储存起来，使全部冷能和热能均得到充分利用。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于蓄冷或蓄热除霜模式时，第一电磁阀10开启、第二电磁阀11关闭、第三电磁阀12开启、第四电磁阀13关闭，四通阀3的方向设置为管道内压缩机出口的制冷剂流向室外侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第三电磁阀12、室外风冷换热器7、第三毛细管16、单向阀17、第一毛细管14、室内蓄能水箱4、第一电磁阀10、四通阀3、储液罐2。这两种模式下，室内沉浸式盘管8吸收室内蓄能水箱4内水的热量，通过室外风冷换热器7将热量排出室外，蓄冷模式下冷量存储在室内蓄能水箱4中，热量作为废热排出室外，蓄热除霜模式下吸收蓄能水箱4的热量加热室外风冷换热器7达到除霜效果。蓄热除霜模式下系统除霜的热量来自蓄热水箱和压缩机，避免了传统热泵空调逆向运行除霜时造成的室内温度降低的问题，大大提高了系统运行房间的室内舒适度。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于传统热泵空调采暖模式时，第一电磁阀10关闭、第二电磁阀11开启、第三电磁阀12开启、第四电磁阀13关闭，四通阀3的方向设置为管道内压缩机1出口的制冷剂流向室内侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第二电磁阀11、室内风冷换热器6、第二毛细管15、第三毛细管16、室外风冷换热器7、第三电磁阀12、四通阀3、储液罐2。该模式下，室外风冷换热器7作为蒸发器吸收室外环境的热量，通过室内风冷换热器6将热量排入室内并加热室内空气。

本发明冷热蓄能式多功能热泵系统工作于热泵蓄热模式时，第一电磁阀10开启、第二电磁阀11关闭、第三电磁阀12开启、第四电磁阀13关闭，四通阀3的方向设置为管道内压缩机1出口的制冷剂流向室内侧，此时制冷剂流动方向为压缩机1、四通阀3、第一电磁阀10、室内蓄能水箱4、第一毛细管14、第二毛细管15、第三毛细管16、室外风冷换热器7、第三电磁阀12、四通阀3、储液罐2。该模式下，室外风冷换热器7作为蒸发器吸收室外环境的热量，通过室内沉浸式盘管8将热量排入室内蓄能水箱4中，加热水箱中的水。

本发明未详细阐述部分属于本领域的公知技术，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种冷热蓄能式多功能热泵系统，其特征在于：包括压缩机、储液罐、四通阀、室内蓄能水箱、室外蓄能水箱、室内风冷换热器、室外风冷换热器、室内沉浸式盘管、室外沉浸式盘管、电磁阀、毛细管、单向阀、循环水泵和室内散热器；所述室内蓄能水箱与室内散热器之间在循环水泵的作用下通过水管链接，室内沉浸式盘管置于室内蓄能水箱中，室外沉浸式盘管置于室外蓄能水箱中，其他设备通过铜管相连，室内冷凝盘管与室内风冷换热器并联连接，室外冷凝盘管与室外风冷换热器并联连接；所述室内蓄能水箱和室外蓄能水箱为保温水箱；所述室内风冷换热器和室外风冷换热器为管翅式换热器，且带有风扇。

2.根据权利要求1所述的冷热蓄能式多功能热泵系统，其特征在于：所述毛细管由第一毛细管、第二毛细管和第三毛细管构成，且第一毛细管与室内沉浸式盘管串联后与室内风冷换热器并联连接，第二毛细管与单向阀并联后再与第三毛细管串联连接。

3.根据权利要求1所述的冷热蓄能式多功能热泵系统，其特征在于：所述电磁阀包括四个电磁阀，四个电磁阀分别与室内沉浸式盘管、室内风冷换热器、室外风冷换热器、室外沉浸式盘管串联连接。

4.根据权利要求1所述的冷热蓄能式多功能热泵系统，其特征在于：所述压缩机、四通阀、电磁阀、室内风冷换热器的风扇和室外风冷换热器的风扇，由外接控制器统一控制其动作。