CN111141063A - 基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气源利用技术领域，其公开了基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统及其工艺，解决了目前对空间内供热和供冷需要24h持续耗费大量电能的技术问题，包括以下模块，制冷制热设备模块，制冷制热设备模块具有散热口和散冷口，散热口散出热介质，散冷口散出冷介质；蓄冷回收装置模块，蓄冷回收装置模块和散冷口联通，对散冷口散出冷介质中的冷量进行存储；蓄热回收装置模块，蓄热回收装置模块和散热口联通，对散热口散出热介质中的热量进行存储。根据以上技术方案，通过蓄热式余热回收系统将空气源热泵在夜间开启时产生的热源、冷源存储起来，待白天的时候进行释放，从而达到降低用电成本和充分利用夜间电能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及空气源利用技术领域，更具体地说，它涉及基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统及其工艺。
背景技术
空气源热泵是一种工业设备，其具有两个出口，即散热口和散冷口。空气源热泵是现有设备，通过电能、氟利昂介质和压缩机进行实现能量的交替变化。
由于白天的电费比较高，夜间的电费比较低，夜间电费低的目的是鼓励用电用户在夜间用电，由于发电厂发出的大部分电量是不能够存储的，因此，电管局鼓励工业场所在夜间用电，并将夜间用电的用电成本降低，因此，在夜间用电就非常的划算。同时，也能够有效利用发电厂在夜间发电的电量，提高电能的利用率，是环境友好发展的一项重要战略。
目前，为了对大棚或其他房间、空间内提供冷源、热源，空气源热泵的使用方法主要是，让空气源热泵在白天和夜晚均工作，以24h对大棚内或房间、空间内提供冷源、热源，即冬天（环境温度低）需要提供热源，夏天（环境温度高）需要提供冷源。从而，整个供热、供冷的需要持续耗费大量的电能，使用成本非常高，且电能的使用较为浪费。
其中，热源、冷源是指热介质和冷介质，包括热空气、热水、冷空气和冷水等等。
发明内容
针对背景技术中提出的对空间内供热和供冷需要24h持续耗费大量电能的技术问题，本发明第一目的旨在提供基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，通过蓄热式余热回收系统将空气源热泵在夜间开启时产生的热源、冷源存储起来，待白天的时候进行释放，从而达到降低用电成本和充分利用夜间电能的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，包括以下模块：
制冷制热设备模块，制冷制热设备模块具有散热口和散冷口，散热口散出热介质，散冷口散出冷介质；
蓄冷回收装置模块，蓄冷回收装置模块和散冷口联通，对散冷口散出冷介质中的冷量进行存储；
蓄热回收装置模块，蓄热回收装置模块和散热口联通，对散热口散出热介质中的热量进行存储。
通过上述技术方案，通过蓄热式余热回收系统将空气源热泵在夜间开启时产生的热源、冷源存储起来, 蓄冷回收装置模块用于将冷源回收起来，蓄热回收装置模块用于将热源回收起来，在白天的时候进行释放，从而达到降低用电成本和充分利用夜间电能的目的，提高整个社会对电能的利用率。
如：白天电能利用率90%，夜间电能利用率30%，整体的电能利用率平均为60%；如果在夜间进行用电，提高夜间用电的利用率至50%，从而整体的电能利用率平均为70%，从而有效的提高的电能利用率，对社会又好又快发展做出很大的贡献。
利用上述的蓄热式余热回收系统开发的产品，且基于空气源热泵开发的一套蓄热（冷）式散热（冷）器产品，能够将夜间空气源热泵制得的热源和冷源进行储存，然后在白天进行释放，将设备用电时间保持在夜间，其能量储存，在白天释放，所以大大节约了用电成本。
本发明进一步设置为：蓄冷回收装置模块包括蓄冷器本体，蓄冷器本体上具有第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口；第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口上均安装有控制开闭的阀门，散冷口和第一蓄冷入口或第二蓄冷入口连接，向蓄冷器本体内部输入冷介质，经过蓄冷器本体将冷介质内的冷量储存起来，再经第一蓄冷出口或第二蓄冷出口排出。
通过上述技术方案，在需要储存冷源时，是将冷源通入至蓄冷回收装置内进行存储。具体的，将冷源从第一蓄冷入口通入至蓄冷回收装置内，通过蓄冷回收装置内的相变材料等将冷源内的冷量进行吸收和存储，并形成热源从第一蓄冷出口排出至蓄冷回收装置的外部，此时，第二蓄冷入口和第二蓄冷出口均通过阀门关闭起来。
当需要使用蓄冷回收装置内储存的冷源时，说明外界的空气相对于冷源来说是热空气，因此，将热空气从第二蓄冷入口通入至蓄冷回收装置内，吸收蓄冷回收装置内储存的冷源，从而将热空气降温变冷，并形成冷空气从第二蓄冷出口排出冷源，以达到利用蓄冷回收装置内的储存的冷源的目的，此时，第一蓄冷入口和第二蓄冷入口的阀门均关闭。
本发明进一步设置为：蓄热回收装置模块包括蓄热器本体，蓄热器本体上具有第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口；第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口上均安装有控制开闭的阀门，散热口和第一蓄热入口或第二蓄热入口连接，向蓄热器本体内部输入热介质，经过蓄热器本体将热介质内的热量储存起来，再经第一蓄热出口或第二蓄热出口排出。
通过上述技术方案，在需要储存热源时，是将热源通入至蓄热回收装置内进行存储。具体的，将热源从第一蓄热入口通入至蓄热回收装置内，通过蓄热回收装置内的相变材料等将热源内的热量进行吸收和存储，并形成冷源从第一蓄热出口排出至蓄热回收装置的外部，此时，第二蓄热入口和第二蓄热出口均通过阀门关闭起来。
当需要使用蓄热回收装置内储存的热源时，说明外界的空气相对于热源来说是冷空气，因此，将冷空气从第二蓄热入口通入至蓄热回收装置内，吸收蓄热回收装置内储存的热源，从而将冷空气升温加热，并形成热空气从第二蓄热出口排出热源，以达到利用蓄热回收装置内的储存的热源的目的，此时，第一蓄热入口和第二蓄热入口的阀门均关闭。
本发明进一步设置为：蓄热回收装置模块上连接有雨雾发生模块，雨雾发生模块吸收蓄热回收装置模块内部存储的热量，形成具有一定温度的水雾，用于大棚内浇蔬菜、果蔬等。
本发明进一步设置为：雨雾发生模块包括闪蒸罐、循环泵、循环管道、连接管道、压缩机、补水泵、真空泵；循环管道贯穿至蓄热回收装置模块内部进行吸收热量，循环管道的两端均延伸出蓄热回收装置模块的外部，循环管道的一端和闪蒸罐连通，另一端和循环泵连通，且循环泵和闪蒸罐之间连通，从而形成循环回路；补水泵和闪蒸罐连通，让补水泵向闪蒸罐内补入水量；压缩机将闪蒸罐连通，压缩机将闪蒸罐内的水抽出来，并经真空泵喷出水雾状的水雾。
通过上述技术方案，连接雨雾发生模块，从而能够利用蓄热回收装置内的热源，通过该热源对雨雾发生模块产生的雨雾进行加热，充分利用蓄热回收装置内的热量，无需另外使用电能加热，以达到节约电能的目的。
基于上述的蓄热式余热回收系统，提出一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于，包括以下回收循环利用步骤：
S1、通过制冷制热设备获取冷介质或热介质；
S2、将冷介质或热介质通入回收装置内进行第一次循环，经第一次循环步骤后，冷介质中的冷量或热介质中的热量部分储存在回收装置中；
S3、将空间内的气体通入至回收装置内进行第二次循环，经第二次循环步骤后，气体吸收回收装置内储存的冷量或热量后输出回收装置，从而将回收装置内储存的冷量或热量释放至空间内。
通过上述技术方案，制冷制热设备产生的冷介质或热介质通过第一次循环储存在回收装置中，当冷介质或热介质中的冷能或热能存储在回收装置中之后；空间内的气体经过第二次循环的作用，吸收回收装置内存储的冷能和热能，以达到利用回收装置内的冷能和热能的目的。
本发明进一步设置为：第一次循环是指将冷介质从第一蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第一蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指热介质从第一蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第一蓄热出口排出蓄热器本体。
通过上述技术方案，第一次循环主要是将通入蓄冷器本体内的冷源吸收，或者是将通入至蓄热器本体内的热源吸收，以达到储存的目的。一般的，选用相变材料进行储存，如：氟利昂材料。
本发明进一步设置为：第二次循环是指将空间内空气从第二蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第二蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指空间内空气从第二蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第二蓄热出口排出蓄热器本体。
通过上述技术方案，第二次循环主要是利用蓄冷器本体内的冷源，或者是利用蓄热器本体内的热源，以达到降温和加热升温的目的。
本发明进一步设置为：第一次循环步骤时，第二次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭，第二次循环步骤时，第一次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭。
通过上述技术方案，进行一次循环步骤时，另一次循环步骤所需要的阀门需要关闭，以使得循环步骤的功能更好，循环步骤更加清晰完整。
本发明进一步设置为：回收装置是指蓄冷回收装置模块或蓄热回收装置模块，蓄冷回收装置模块或蓄热回收装置模块内均安装有相变材料，以实现储存冷量或热量的功能。
通过上述技术方案，利用相变材料进行冷热源的吸收和释放，由于回收装置内方便对相变材料进行安装比较方便，因此使用相变材料较为方便。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）通过蓄热式余热回收系统将空气源热泵在夜间开启时产生的热源、冷源存储起来，待白天的时候进行释放，从而达到降低用电成本和充分利用夜间电能的目的；
（2）白天电能利用率90%，夜间电能利用率30%，整体的电能利用率平均为60%；如果在夜间进行用电，提高夜间用电的利用率至50%，从而整体的电能利用率平均为70%，从而有效的提高的电能利用率，对社会又好又快发展做出很大的贡献；
（3）利用上述的蓄热式余热回收系统或回收工艺开发的产品，能够应用至很多需要制冷制热的地方，如：房间内、大棚内、动物养殖取区内等等，应用范围特别广，意义重大。
附图说明
图1为蓄热式余热回收系统的整体原理示意图；
图2为蓄热式余热回收系统的整体原理示意图，且划分好功能模块；
图3为蓄冷回收装置模块的原理示意图；
图4为蓄热回收装置模块和雨雾发生模块的原理示意图；
图5为空气源热泵的工作原理示意图。
附图标记：100、制冷制热设备模块；200、蓄冷回收装置模块；300、蓄热回收装置模块；400、雨雾发生模块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，包括以下模块：
制冷制热设备模块100、蓄冷回收装置模块200和蓄热回收装置模块300。制冷制热设备模块100具有散热口和散冷口，散热口散出热介质，散冷口散出冷介质。蓄冷回收装置模块200和散冷口联通，对散冷口散出冷介质中的冷量进行存储；蓄热回收装置模块300，蓄热回收装置模块300和散热口联通，对散热口散出热介质中的热量进行存储。
蓄冷回收装置模块200包括蓄冷器本体，蓄冷器本体上具有第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口；第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口上均安装有控制开闭的阀门，散冷口和第一蓄冷入口或第二蓄冷入口连接，向蓄冷器本体内部输入冷介质，经过蓄冷器本体将冷介质内的冷量储存起来，再经第一蓄冷出口或第二蓄冷出口排出。
蓄热回收装置模块300包括蓄热器本体，蓄热器本体上具有第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口；第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口上均安装有控制开闭的阀门，散热口和第一蓄热入口或第二蓄热入口连接，向蓄热器本体内部输入热介质，经过蓄热器本体将热介质内的热量储存起来，再经第一蓄热出口303或第二蓄热出口排出。
蓄热回收装置模块300上连接有雨雾发生模块400，雨雾发生模块400吸收蓄热回收装置模块300内部存储的热量，形成具有一定温度的水雾，用于大棚内浇蔬菜、果蔬等。
雨雾发生模块400包括闪蒸罐、循环泵、循环管道、连接管道、压缩机、补水泵、真空泵；循环管道贯穿至蓄热回收装置模块300内部进行吸收热量，循环管道的两端均延伸出蓄热回收装置模块300的外部，循环管道的一端和闪蒸罐连通，另一端和循环泵连通，且循环泵和闪蒸罐之间连通，从而形成循环回路；补水泵和闪蒸罐连通，让补水泵向闪蒸罐内补入水量；压缩机将闪蒸罐连通，压缩机将闪蒸罐内的水抽出来，并经真空泵喷出水雾状的水雾。
基于上述的蓄热式余热回收系统，提出一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于，包括以下回收循环利用步骤：
S1、通过制冷制热设备获取冷介质或热介质；
S2、将冷介质或热介质通入回收装置内进行第一次循环，经第一次循环步骤后，冷介质中的冷量或热介质中的热量部分储存在回收装置中；
S3、将空间内的气体通入至回收装置内进行第二次循环，经第二次循环步骤后，气体吸收回收装置内储存的冷量或热量后输出回收装置，从而将回收装置内储存的冷量或热量释放至空间内。
第一次循环是指将冷介质从第一蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第一蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指热介质从第一蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第一蓄热出口排出蓄热器本体。
第二次循环是指将空间内空气从第二蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第二蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指空间内空气从第二蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第二蓄热出口排出蓄热器本体。
第一次循环步骤时，第二次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭，第二次循环步骤时，第一次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭。
回收装置是指蓄冷回收装置模块200或蓄热回收装置模块300，蓄冷回收装置模块200或蓄热回收装置模块300内均安装有相变材料，以实现储存冷量或热量的功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，其特征在于，包括以下模块：
制冷制热设备模块（100），制冷制热设备模块（100）具有散热口和散冷口，散热口散出热介质，散冷口散出冷介质；
蓄冷回收装置模块（200），蓄冷回收装置模块（200）和散冷口联通，对散冷口散出冷介质中的冷量进行存储；
蓄热回收装置模块（300），蓄热回收装置模块（300）和散热口联通，对散热口散出热介质中的热量进行存储。
2.根据权利要求1所述的基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，其特征在于：蓄冷回收装置模块（200）包括蓄冷器本体，蓄冷器本体上具有第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口；第一蓄冷入口、第一蓄冷出口、第二蓄冷入口和第二蓄冷出口上均安装有控制开闭的阀门，散冷口和第一蓄冷入口或第二蓄冷入口连接，向蓄冷器本体内部输入冷介质，经过蓄冷器本体将冷介质内的冷量储存起来，再经第一蓄冷出口或第二蓄冷出口排出。
3.根据权利要求1所述的基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，其特征在于：蓄热回收装置模块（300）包括蓄热器本体，蓄热器本体上具有第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口；第一蓄热入口、第一蓄热出口、第二蓄热入口和第二蓄热出口上均安装有控制开闭的阀门，散热口和第一蓄热入口或第二蓄热入口连接，向蓄热器本体内部输入热介质，经过蓄热器本体将热介质内的热量储存起来，再经第一蓄热出口或第二蓄热出口排出。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，其特征在于：蓄热回收装置模块（300）上连接有雨雾发生模块（400），雨雾发生模块（400）吸收蓄热回收装置模块（300）内部存储的热量，形成具有一定温度的水雾，用于大棚内浇蔬菜、果蔬等。
5.根据权利要求4所述的基于空气源热泵的蓄热式余热回收系统，其特征在于，雨雾发生模块（400）包括闪蒸罐、循环泵、循环管道、连接管道、压缩机、补水泵、真空泵；循环管道贯穿至蓄热回收装置模块（300）内部进行吸收热量，循环管道的两端均延伸出蓄热回收装置模块（300）的外部，循环管道的一端和闪蒸罐连通，另一端和循环泵连通，且循环泵和闪蒸罐之间连通，从而形成循环回路；补水泵和闪蒸罐连通，让补水泵向闪蒸罐内补入水量；压缩机将闪蒸罐连通，压缩机将闪蒸罐内的水抽出来，并经真空泵喷出水雾状的水雾。
6.基于上述的蓄热式余热回收系统，提出一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于，包括以下回收循环利用步骤：
S1、通过制冷制热设备获取冷介质或热介质；
S2、将冷介质或热介质通入回收装置内进行第一次循环，经第一次循环步骤后，冷介质中的冷量或热介质中的热量部分储存在回收装置中；
S3、将空间内的气体通入至回收装置内进行第二次循环，经第二次循环步骤后，气体吸收回收装置内储存的冷量或热量后输出回收装置，从而将回收装置内储存的冷量或热量释放至空间内。
7.根据权利要求6所述的一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于：第一次循环是指将冷介质从第一蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第一蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指热介质从第一蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第一蓄热出口排出蓄热器本体。
8.根据权利要求6所述的一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于：第二次循环是指将空间内空气从第二蓄冷入口进入至蓄冷器本体内，并经第二蓄冷出口排出蓄冷器本体；或指空间内空气从第二蓄热入口进入至蓄热器本体内，并经第二蓄热出口排出蓄热器本体。
9.根据权利要求6所述的一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于：第一次循环步骤时，第二次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭，第二次循环步骤时，第一次循环步骤所连接的出入口管道上设置的阀门关闭。
10.根据权利要求6所述的一种蓄热式余热回收工艺，其特征在于：回收装置是指蓄冷回收装置模块（200）或蓄热回收装置模块（300），蓄冷回收装置模块（200）或蓄热回收装置模块（300）内均安装有相变材料，以实现储存冷量或热量的功能。
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