CN113566450A - 清洁热能除霜冷热联供系统及控制方法 - Google Patents

清洁热能除霜冷热联供系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种清洁热能除霜冷热联供系统,属于热泵技术领域。该系统包括太阳能热水器、热泵机组、末端系统,太阳能热水器包括集热器和集热水箱,末端系统包括用水终端和循环终端;热泵机组的冷凝端设有供热端口和回水端口,供热端口和回水端口通过出水管和回水管与末端系统中的循环终端连通并构成循环回路;在集热水箱中设置有换热盘管,热泵机组的蒸发端安装有除霜盘管,除霜盘管与换热盘管通过除霜循环管道连通,集热水箱通过供水管Ⅰ与用水终端相连。本发明够充分利用太阳能,利用太阳能除霜,有效缓解冬季空气能逆循环除霜影响室内舒适性的问题。

Description

清洁热能除霜冷热联供系统及控制方法
技术领域
本发明涉及热泵技术领域,具体是一种清洁热能除霜冷热联供系统及控制方法。
背景技术
随着社会的快速发展,常规能源短缺和环境污染问题日益严重,新能源尤其是清洁能源的开发和利用越来越受到重视。太阳能具有分布范围广泛、安全环保的特点,是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。但是由于天气等自然条件的影响,完全依靠太阳能供暖具有一定的局限性,故而辅热能源在供暖系统中是必不可少的,利用空气热能补热即是十分常见的一种辅热方式。
然而,空气源热泵在冬季运行时容易产生结霜问题,霜层的形成既增大了换热交换器表面的导热热阻,从而导致换热器的传热系数降低,有增大了空气流过热交换器的阻力,使机组制热量降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足,提供一种充分利用太阳能进行供热制冷、并且能够及时除霜的清洁热能除霜冷热联供系统。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的,本发明是一种清洁热能除霜冷热联供系统,其特点是,包括太阳能热水器、热泵机组、末端系统,太阳能热水器包括集热器和集热水箱,末端系统包括用水终端和循环终端;
热泵机组的冷凝端设有供热端口和回水端口,供热端口和回水端口通过出水管和回水管与末端系统中的循环终端连通并构成循环回路;
在集热水箱中设置有换热盘管,热泵机组的蒸发端安装有除霜盘管,除霜盘管与换热盘管通过除霜循环管道连通,集热水箱通过供水管Ⅰ与用水终端相连;
集热水箱通过供水管Ⅱ与回水管连通,通过供水管Ⅲ与出水管连通,供水管Ⅱ上连通有供水支管和太阳循环水泵,且太阳能循环水泵位于供水支管与供水管Ⅱ的连接点之间,供水支管上安装有电磁阀Ⅰ、出水管上设置有电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ和循环水泵,且电磁阀Ⅱ位于供水管Ⅲ与出水管连接点的上游,电磁阀Ⅲ和循环水泵均位于供水管Ⅲ与出水管连接点的下游;
集热水箱中安装有温度传感器Ⅰ,热泵机组的冷凝端安装有温度传感器Ⅱ,除霜循环管道上安装有除霜水泵,供水管Ⅰ上安装有电磁阀Ⅳ,温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、除霜水泵、太阳能循环水泵、循环水泵以及电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ均与独立设置的控制器电连接。
本发明所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其进一步优选的技术方案是:所述的除霜循环管道上安装有膨胀罐。
本发明所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其进一步优选的技术方案是:所述的循环终端包括地暖盘管和风机盘管,地暖盘管与出水管和回水管连通,风机盘管通过供水管和回水管与出水管连通并构成循环回路,且供水管上安装有截止阀Ⅰ。
本发明所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其进一步优选的技术方案是:所述的出水管上安装有截止阀Ⅱ。
本发明还提供了一种清洁热能除霜冷热联供系统的控制方法,该方法使用以上任一项所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其特点是,其不同模式下的控制方法如下:
制冷模式:控制电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、循环水泵开启,使太阳能循环水泵、电磁阀Ⅰ关闭,热泵机组通过冷凝端将冷量交换给风机盘管中的水,实现制冷效果;当检测到集热水箱中的温度低于蒸发端温度,则除霜水泵开启防冻液从换热盘管中流出将部分热量回收至集热水箱,降低蒸发端温度,提高热泵制冷效能,检测到集热水箱温度高于蒸发端温度时,即停止除霜水泵运行;
制热模式:在集热水箱中的水温满足用户需求时,控制电磁阀Ⅱ、太阳能循环水泵关闭,使电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅲ、循环水泵开启,循环集热水箱中的热水供暖;当集热水箱中的水温低于用户使用需求时,控制电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅱ、循环水泵开启,使太阳能循环水泵、电磁阀Ⅰ关闭,热泵机组通过冷凝端将热量交换给供暖装置中的水,实现制热效果;
除霜模式:在制热模式下,当集热水箱温度大于10℃且即将进入除霜点时,除霜水泵启动,换热盘管中的低温防冻液流经除霜盘管完成与蒸发端换热,与此同时,热泵机组进入低负荷状态;
热水模式:当集热水箱中的水温满足用户使用需求时,打开电磁阀Ⅳ直接由集热水箱提供生活热水,当集热水箱中的水温低于用户使用需求时,控制循环水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅲ关闭,使电磁阀Ⅱ、太阳能循环水泵开启,利用热泵机组为集热水箱中的水提供循环补热。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果是:本发明的设计合理、结构简单,能够充分利用太阳能,从而节约其他不可再生能源,降低了运行费用;本发明通过太阳能热水器和换热器中安装的温度传感器,检测实时水温,在满足供水供暖的需求下,最大限度的达到节能效果;本发明利用太阳能除霜,有效缓解冬季空气能逆循环除霜影响室内舒适性的问题。
附图说明
图1为本发明清洁热能除霜冷热联供系统的整体结构示意图。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案,以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明,而不构成对其权利的限制。
实施例1,参照图1,一种清洁热能除霜冷热联供系统,包括太阳能热水器1、热泵机组2、末端系统,太阳能热水器1包括集热器和集热水箱11,末端系统包括用水终端13和循环终端;
热泵机组2的冷凝端3设有供热端口和回水端口,供热端口和回水端口通过出水管5和回水管4与末端系统中的循环终端连通并构成循环回路;
在集热水箱11中设置有换热盘管9,热泵机组2的蒸发端7安装有除霜盘管8,除霜盘管8与换热盘管9通过除霜循环管道10连通,集热水箱11通过供水管Ⅰ12与用水终端13相连;
集热水箱11通过供水管Ⅱ14与回水管4连通,通过供水管Ⅲ15与出水管5连通,供水管Ⅱ14上连设有供水支管32和太阳循环水泵16,且太阳能循环水泵16位于供水支管32与供水管Ⅱ14的连接点之间,供水支管32上安装有电磁阀Ⅰ31、出水管5上设置有电磁阀Ⅱ17、电磁阀Ⅲ18和循环水泵19,且电磁阀Ⅱ17位于供水管Ⅲ15与出水管5连接点的上游,电磁阀Ⅲ18和循环水泵19均位于供水管Ⅲ15与出水管5连接点的下游;
集热水箱11中安装有温度传感器Ⅰ20,热泵机组2的蒸发端7安装有温度传感器Ⅱ21,除霜循环管道10上安装有除霜水泵22,供水管Ⅰ12上安装有电磁阀Ⅳ23,温度传感器Ⅰ20、温度传感器Ⅱ21、除霜水泵22、太阳能循环水泵16、循环水泵19以及电磁阀Ⅰ31、电磁阀Ⅱ17、电磁阀Ⅲ18、电磁阀Ⅳ23均与独立设置的控制器24电连接。
进一步地,所述的除霜循环管道10上安装有膨胀罐25;
进一步地,所述的循环终端包括地暖盘管6和风机盘管26,地暖盘管6与出水管5和回水管4连通,风机盘管6通过供水管27和回水管Ⅰ28与回水管4连通并构成循环回路,且供水管27上安装有截止阀Ⅰ;
进一步地,所述的出水管5上安装有截止阀Ⅱ30。
实施例2,一种清洁热能除霜冷热联供系统的控制方法,该方法使用以上任一项实施例所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其不同模式下的控制方法如下:
制冷模式:控制电磁阀Ⅱ17、电磁阀Ⅲ18、循环水泵19开启,使太阳能循环水泵16、电磁阀Ⅰ31关闭,热泵机组2通过冷凝端3将冷量交换给风机盘管26中的水,实现制冷效果;当检测到集热水箱11中的温度低于蒸发端7温度,则除霜水泵22开启防冻液从换热盘管9中流出将部分热量回收至集热水箱11,降低蒸发端7温度,提高热泵制冷效能,检测到集热水箱11温度高于蒸发端7温度时,即停止除霜水泵22运行;
制热模式:在集热水箱11中的水温满足用户需求时,控制电磁阀Ⅱ17、太阳能循环水泵16关闭,使电磁阀Ⅰ31、电磁阀Ⅲ18、循环水泵19开启,循环集热水箱11中的热水供暖;当集热水箱11中的水温低于用户使用需求时,控制电磁阀Ⅲ18、电磁阀Ⅱ17、循环水泵19开启,使太阳能循环水泵16、电磁阀Ⅰ31关闭,热泵机组2通过冷凝端3将热量交换给地暖盘管6中的水,实现制热效果;
除霜模式:在制热模式下,当集热水箱11温度大于10℃且即将进入除霜点时,除霜水泵22启动,换热盘管9中的低温防冻液流经除霜盘管8完成与蒸发端7换热,与此同时,热泵机组2进入低负荷状态;
热水模式:当集热水箱11中的水温满足用户使用需求时,打开电磁阀Ⅳ23直接由集热水箱11提供生活热水,当集热水箱11中的水温低于用户使用需求时,控制循环水泵19、电磁阀Ⅰ31、电磁阀Ⅲ18关闭,使电磁阀Ⅱ17、太阳能循环水泵16开启,利用热泵机组2为集热水箱11中的水提供循环补热。

Claims (5)

1.一种清洁热能除霜冷热联供系统,包括太阳能热水器、热泵机组、末端系统,其特征在于:太阳能热水器包括集热器和集热水箱,末端系统包括用水终端和循环终端;
热泵机组的冷凝端设有供热端口和回水端口,供热端口和回水端口通过出水管和回水管与末端系统中的循环终端连通并构成循环回路;
在集热水箱中设置有换热盘管,热泵机组的蒸发端安装有除霜盘管,除霜盘管与换热盘管通过除霜循环管道连通,集热水箱通过供水管Ⅰ与用水终端相连;
集热水箱通过供水管Ⅱ与回水管连通,通过供水管Ⅲ与出水管连通,供水管Ⅱ上设有供水支管和太阳循环水泵,且太阳能循环水泵位于供水支管与供水管Ⅱ的连接点之间,供水支管上安装有电磁阀Ⅰ、出水管上设置有电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ和循环水泵,且电磁阀Ⅱ位于供水管Ⅲ与出水管连接点的上游,电磁阀Ⅲ和循环水泵均位于供水管Ⅲ与出水管连接点的下游;
集热水箱中安装有温度传感器Ⅰ,热泵机组的冷凝端安装有温度传感器Ⅱ,除霜循环管道上安装有除霜水泵,供水管Ⅰ上安装有电磁阀Ⅳ,温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、除霜水泵、太阳能循环水泵、循环水泵以及电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ均与独立设置的控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其特征在于:所述的除霜循环管道上安装有膨胀罐。
3.根据权利要求1所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其特征在于:所述的循环终端包括地暖盘管和风机盘管,地暖盘管与出水管和回水管连通,风机盘管通过供水管和回水管Ⅰ与回水管连通并构成循环回路,且供水管上安装有截止阀Ⅰ。
4.根据权利要求1所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其特征在于:所述的出水管上安装有截止阀Ⅱ。
5.一种清洁热能除霜冷热联供系统的控制方法,其特征在于:采用如权利要求1-4中任一项所述的清洁热能除霜冷热联供系统,其不同模式下的控制方法如下:
制冷模式:控制电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、循环水泵开启,使太阳能循环水泵、电磁阀Ⅰ关闭,热泵机组通过冷凝端将冷量交换给风机盘管中的水,实现制冷效果;当检测到集热水箱中的温度低于蒸发端温度,则除霜水泵开启防冻液从换热盘管中流出将部分热量回收至集热水箱,降低蒸发端温度,提高热泵制冷效能,检测到集热水箱温度高于蒸发端温度时,即停止除霜水泵运行;
制热模式:在集热水箱中的水温满足用户需求时,控制电磁阀Ⅱ、太阳能循环水泵关闭,使电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅲ、循环水泵开启,循环集热水箱中的热水供暖;当集热水箱中的水温低于用户使用需求时,控制电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅱ、循环水泵开启,使太阳能循环水泵、电磁阀Ⅰ关闭,热泵机组通过冷凝端将热量交换给地暖盘管中的水,实现制热效果;
除霜模式:在制热模式下,当集热水箱温度大于10℃且即将进入除霜点时,除霜水泵启动,换热盘管中的低温防冻液流经除霜盘管完成与蒸发端换热,与此同时,热泵机组进入低负荷状态;
热水模式:当集热水箱中的水温满足用户使用需求时,打开电磁阀Ⅳ直接由集热水箱提供生活热水,当集热水箱中的水温低于用户使用需求时,控制循环水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅲ关闭,使电磁阀Ⅱ、太阳能循环水泵开启,利用热泵机组为集热水箱中的水提供循环补热。
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