CN114992911A - 一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，包括：压缩机、四通换向阀、第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器、泵、第三换热器和蓄能系统；所述四通换向阀的第一阀通道与第二换热器的一端连接，第二阀通道与压缩机的进气口连接，第三阀通道与第一换热器连接，第四阀通道与压缩机的排气口连通，第一换热器通过电子膨胀阀与第二换热器连接；直流电源输入所述机组，直流电源供电，电压波动控制压缩机功率；所述第二换热器依次与蓄能系统、第二电动调节阀、第二电磁阀、第三换热器、第一电磁阀、泵串联连接。本发明基于直流变频技术，通过直流电源供电，电压调节压缩机功率输出，提供稳定的电能供应，同时利用蓄能系统调节峰谷。

Description

一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组。
背景技术
为达成“双碳”目标，可再生能源应用比例越来越高，而可再生能源又存在不稳定性，比如太阳能，只能在阳光充足的白天使用。而风能也因为天气变化无常，不能提供稳定的电能供应，不稳定的发电型式，对电网的稳定性造成了影响，因此如何应对可再生能源的不稳定性、能源供应与需求时间的不匹配性是本领域技术人所亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明解决的技术问题是在于克服现有技术中电能供应的不稳定性，能源供应与需求时间的不匹配性的问题，本发明的目的在于提供一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，基于直流变频技术，通过该热泵机组直流供电，电压波动控制压缩机功率，提供稳定的电能供应，同时利用蓄能系统调节峰谷，当电压高于设定值时，增大压缩机的运行频率，多余的能量储存在蓄能系统中，当电压低于设定值时，降低压缩机的运行频率，不足的能量通过蓄能系统释能满足客户需要。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，包括：压缩机、四通换向阀、第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器、泵、第三换热器和蓄能系统；所述四通换向阀的第一阀通道与第二换热器的一端连接，第二阀通道与压缩机的进气口连接，第三阀通道与第一换热器连接，第四阀通道与压缩机的排气口连通，第一换热器通过电子膨胀阀与第二换热器连接；直流电源输入所述机组，直流电源供电，电压波动控制压缩机功率；所述第二换热器依次与蓄能系统、第二电动调节阀、第二电磁阀、第三换热器、第一电磁阀、泵串联连接。
在本发明的一个实施例中，所述第二换热器设有冷媒循环支路和载冷剂循环支路。
在本发明的一个实施例中，所述第二换热器的冷媒循环支路中，压缩机的排气口通过油分离器与四通换向阀的第四阀通道连通，第一换热器依次与第一视液镜、电子膨胀阀、第二视液镜、第二换热器串联连接。
在本发明的一个实施例中，所述第二换热器的载冷剂循环支路中，第二换热器依次与蓄能系统、第二电动调节阀、第三电磁阀和泵串联形成循环回路。
在本发明的一个实施例中，所述第二换热器的载冷剂循环支路中，第二换热器依次与第一电动调节阀、第三换热器、第一电磁阀、泵串联形成循环回路。
在本发明的一个实施例中，所述热泵机组的电压输入范围介于300VDC-800VDC。
在本发明的一个实施例中，所述第一换热器为翅片换热器，第二换热器为板式换热器，第三换热器为翅片换热器。
在本发明的一个实施例中，所述蓄能系统的介质为水。
在本发明的一个实施例中，所述泵的介质为水。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，基于直流变频技术，通过所述热泵机组直流电源供电，电压波动控制压缩机功率，压缩机功率跟随机组供电电压变化，电压高时功率大、电压低时功率小，平复机组供电电压波动，合理用电，一定程度上解决可再生能源供电不稳定的问题；同时，压缩机根据该热泵机组供电电压调节功率输出，当电压高于设定值时，增大压缩机的运行频率，多余的能量储存在蓄能系统中，当电压低于设定值时，降低压缩机的运行频率，不足的能量通过蓄能系统释能满足客户需要。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明一个实施例的系统结构示意图；
图2为本发明一个实施例的制冷工况示意图；
图3为本发明一个实施例的制冷蓄冷工况示意图；
图4是本发明一个实施例的制冷释冷示意图，
说明书附图标记说明：1、压缩机；2、油分离器；3、四通换向阀；4、第一换热器；5、第一视液镜；6、电子膨胀阀；7、第二视液镜；8、第二换热器；9、泵；10、第一电动调节阀；11、第三换热器；12、第一电磁阀；13、蓄能系统；14、第二电动调节阀；15、第二电磁阀；16、第三电磁阀；21、直流输入；22、直流变频；23、电压控制。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示：本发明提供一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，包括：压缩机1、油分离器2、四通换向阀3、第一换热器4、第一视液镜5、第二视液镜7、电子膨胀阀6、第二换热器8、泵9、第一电动调节阀10、第二电动调节阀14、第三换热器11、蓄能系统13、第一电磁阀12、第二电磁阀15、第三电磁阀16，所述四通换向阀3具有四个阀通道，第一阀通道与第二换热器8的一端连接，第二阀通道与压缩机1的进气口连接，第三阀通道与第一换热器4连接；压缩机1的排气口通过油分离器与第四阀通道连通，第一换热器4通过电子膨胀阀6与第二换热器8连接；基于直流变频技术，通过所述热泵机组直流电源供电，电压波动控制压缩机功率，所述第二换热器8依次与蓄能系统13、第二电动调节阀14、第二电磁阀15、第三换热器11、第一电磁阀12、泵9串联连接。
第一换热器4、第二换热器8、第三换热器11采用的是常规的换热器，可以是板式换热器、翅片换热器等等，在本实施例中所述第一换热器采用的是翅片换热器，第二换热器采用的是板式换热器，第三换热器采用的是翅片换热器。
通过四通换向阀3实现所述热泵机组的冷暖两用，通过四通换向阀3改变制冷剂的流向，切换第一换热器4和第二换热器8的功能，使得第二换热器8，在需要供冷时用作蒸发器制冷，需要供热时用作冷凝器制热。
所述第二换热器8设有冷媒循环支路和载冷剂循环支路。在第二换热器的冷媒循环支路中，四通换向阀3的第一阀通道与第二换热器8连接，四通换向阀3的第二阀通道与压缩机1的进气口相连接，四通换向阀3的第三阀通道与所述第一换热器4连接，四通换向阀3的第四阀通道与油分离器2连接，油分离器2与所述压缩机1连接，经四通换向阀3的第三阀通道，依次与第一换热器4，第一视液镜5，电子膨胀阀6，第二视液镜7，第二换热器8串联连接形成循环回路；在第二换热器8的载冷剂循环支路中，蓄能系统13与第二电动调节阀14，第二电磁阀15串联连接与第一电动调节阀10旁路并联后，与第三换热器11，第一电磁阀12，泵9，第二换热器8依次串联连接形成循环回路，所述蓄能系统13依次与第二电动调节阀14，第三电磁阀16，泵9，第二换热器8串联连接形成循环回路。
在本实施例中，蓄能系统13采用的是蓄热槽，其介质采用的是水。蓄能系统可在需求冷量时用于蓄冷，需求供热时用于蓄热，适用于不同季节的需求。泵9采用的是溶液泵，其介质采用的是水；第一视液镜5，第二视液镜7采用的是常规的视液镜；压缩机1采用的是常规的压缩机。
在一种实施例中，本发明提供一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，基于直流变频技术，通过所述热泵机组直流电源供电，电压波动控制压缩机功率，当电压高于设定值时，增大压缩机的运行频率，多余的能量储存在蓄能系统中，当电压低于设定值时，降低压缩机的运行频率，不足的能量通过蓄能系统释能满足客户需要。所述热泵机组电能输入为直流电源，为保证系统的经济性，电压输入范围介于300VDC～800VDC之间。
如图2所示，为本发明的一种实施例的常规制冷工况示意图；关闭图1中的电动调节阀14、电磁阀15、电磁阀16。
在本实施例中，所述热泵机组分为两个循环，冷媒循环和载冷剂循环。
冷媒循环：高温高压制冷剂从压缩机1排出，到达油分离器2，再经过四通换向阀3(此时四通换向阀3的滑碗在左侧)，到达第一换热器4(翅片换热器，此时即为冷凝器)，释放热量，产生高压制冷剂液体，经过视液镜5、电子膨胀阀6、视液镜7，在电子膨胀阀6内节流降压，形成低压气液两相制冷剂，进入第二换热器8(板式换热器，此时即为蒸发器)，制冷剂中液体蒸发吸热，形成低压制冷剂蒸气，再经过四通换向阀3进入压缩机1，如此循环反复。
载冷剂循环：载冷剂从泵9(溶液泵)出发，到达第二换热器8(板式换热器)，被冷却，冷却后的载冷剂经过电动调节阀10，进入第三换热器11(翅片换热器)，给用户供冷，再经过电磁阀12，回到泵9(溶液泵)，如此循环反复。
如图3所示，为本发明的一种实施例的制冷蓄冷工况示意图，关闭图1中的电磁阀15。
在本实施例中，所述热泵机组分为两个循环，冷媒循环和载冷剂循环。
冷媒循环：高温高压制冷剂从压缩机1排出，到达油分离器2，再经过四通换向阀3(此时四通换向阀3的滑碗在左侧)，到达第一换热器4(翅片换热器，此时即为冷凝器)，释放热量，产生高压制冷剂液体，经过第一视液镜5、电子膨胀阀6、第二视液镜7，在电子膨胀阀6内节流降压，形成低压气液两相制冷剂，进入第二换热器8(板式换热器，此时即为蒸发器)，制冷剂中液体蒸发吸热，形成低压制冷剂蒸气，再经过四通换向阀3进入压缩机1，如此循环反复。
载冷剂循环：载冷剂从泵9(溶液泵)出发，到达第二换热器8(板式换热器)，被冷却，冷却后的载冷剂分成两路，一路经过电动调节阀10，进入第三换热器11(翅片换热器)，给用户供冷，再经过电磁阀12，回到泵9(溶液泵)；另一路进入蓄能系统13(蓄热槽)，此时蓄能系统13状态为蓄冷，载冷剂出蓄能系统13后，经过电动调节阀14，电磁阀16，回到泵9(溶液泵)。在此工况下，可以通过调节电动调节阀10和电动调节阀14，调整制冷与蓄冷的流量比例。
如图4所示，为本发明的一种实施例的制冷释冷工况示意图；关闭图1中的电动调节阀10、电磁阀16。
在本实施例中，所述热泵机组分为两个循环，冷媒循环和载冷剂循环。
冷媒循环：高温高压制冷剂从压缩机1排出，到达油分离器2，再经过四通换向阀3(此时四通换向阀3的滑碗在左侧)，到达第一换热器4(翅片换热器，此时即为冷凝器)，释放热量，产生高压制冷剂液体，经过视液镜5、电子膨胀阀6、视液镜7，在电子膨胀阀6内节流降压，形成低压气液两相制冷剂，进入第二换热器8(板式换热器，此时即为蒸发器)，制冷剂中液体蒸发吸热，形成低压制冷剂蒸气，再经过四通换向阀3进入压缩机1，如此循环反复。
载冷剂循环：载冷剂从泵9(溶液泵)出发，到达第二换热器8(板式换热器)，被冷却，冷却后的载冷剂进入蓄能系统13(蓄热槽)，进一步被冷却，此时蓄能系统13(蓄热槽)状态为释冷，载冷剂出蓄能系统13(蓄热槽)后，进入第三换热器11(翅片换热器)，给用户供冷，再经过电磁阀12，回到泵9(溶液泵)。
在一种实施例中，四通换向阀3的滑碗调到右侧，则系统切换为热泵工况，其控制逻辑与制冷工况类似，此时四通换向阀3改变制冷剂的流向，切换第一换热器4(翅片换热器)和第二换热器8(板式换热器)的功能，此时的第二换热器8(板式换热器)实质为冷凝器，第一换热器4(翅片换热器)实质为蒸发器，此时系统用于制热，蓄能系统13(蓄热槽)实质为蓄热，储存热量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，包括：压缩机、四通换向阀、第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器、泵、第三换热器和蓄能系统；所述四通换向阀的第一阀通道与第二换热器的一端连接，第二阀通道与压缩机的进气口连接，第三阀通道与第一换热器连接，第四阀通道与压缩机的排气口连通，第一换热器通过电子膨胀阀与第二换热器连接；
直流电源输入所述机组，直流电源供电，电压波动控制压缩机功率；所述第二换热器依次与蓄能系统、第二电动调节阀、第二电磁阀、第三换热器、第一电磁阀、泵串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述第二换热器设有冷媒循环支路和载冷剂循环支路。
3.根据权利要求2所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述第二换热器的冷媒循环支路中，压缩机排气口通过油分离器与四通换向阀的第四阀通道连通，第一换热器依次与第一视液镜、电子膨胀阀、第二视液镜、第二换热器串联连接。
4.根据权利要求2所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述第二换热器的载冷剂循环支路中，第二换热器依次与蓄能系统、第二电动调节阀、第三电磁阀和泵串联形成循环回路。
5.根据权利要求4所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述第二换热器的载冷剂循环支路中，第二换热器依次与第一电动调节阀、第三换热器、第一电磁阀、泵串联形成循环回路。
6.根据权利要求1所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述热泵机组的电压输入范围介于300VDC-800VDC。
7.根据权利要求1所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述第一换热器为翅片换热器，第二换热器为板式换热器，第三换热器为翅片换热器。
8.根据权利要求1所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述蓄能系统的介质为水。
9.根据权利要求1所述的一种输入电压驱动的直流变频蓄能热泵机组，其特征在于，所述泵的介质为水。
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