CN117906309A - 一种储能式系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能式系统，所述储能式系统包括主机、热换热器、冷换热器和散热器，主机、热换热器和冷换热器相连并组成主回路，热换热器还通过散热器连接主机并组成副回路，热换热器和冷换热器能够单独工作并分别向外输出热介质和冷介质，热换热器和冷换热器能够同时工作并向外输出温介质；当热换热器单独工作且输出热介质温度过高时，热介质经散热器后向外输出。所述储能式系统不仅可以单独制冷或制热也可以同时工作，工作模式更为丰富。所述储能式系统能够继续保持工作并暂存多余的介质，使用者再次使用时能够输出暂存的介质，该部分介质的温度相对更符合使用者的要求，再次进行制冷或制热所需的能量更少，也降低了能耗，达到了节约能源的目的。

Description

一种储能式系统

技术领域

本发明属于换热设备技术领域，具体涉及一种储能式系统。

背景技术

空气能热水器，也称为“空气源热泵热水器”，其工作原理与空调器极为相似，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并从空气中吸收大量的热能；气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热而把水加热....如此不断地循环加热，可以把水加热至50℃-65℃。

空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的，具体来说，就是“室外机”作为热交换器从室外空气吸热，加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发，冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱，将热量释放至其中的水并冷凝液化，随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。

但空气能热水器在使用时只能制冷或制热，工作模式单一，使用范围有限，且供水温度达到设定温度后即停止工作，短时间内再次制冷或制热的过程中会有一段等待时间，该段时间内水温不符合设定温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种储能式系统，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种储能式系统，包括主机、热换热器、冷换热器和散热器，主机、热换热器和冷换热器相连并组成主回路，且主回路上设有位于热换热器和冷换热器之间的第一节流器；热换热器还通过散热器连接主机并组成副回路，副回路上还设有第二节流器；热换热器和冷换热器能够单独工作并分别向外输出热介质和冷介质，热换热器和冷换热器能够同时工作并向外输出温介质；当热换热器单独工作且输出热介质温度过高时，热介质经散热器后向外输出。

在一种可能的设计中，主回路包括第一管道、第二管道和第三管道，第一管道用于连接主机和热换热器，第二管道用于连接热换热器和冷换热器，第三管道用于连接冷换热器和主机，且第一管道上设有第一三通阀，第二管道上依次设有第二三通阀和所述第一节流器，第三管道上设有第三三通阀。

在一种可能的设计中，副回路包括第四管道、第五管道和第六管道，第四管道用于连接第二三通阀和散热器的进口，第五管道用于连接散热器的出口和第三三通阀，第六管道用于连接第一三通阀和散热器，且第四管道上设有所述第二节流器。

在一种可能的设计中，第二管道与第四管道之间设有第七管道，且第七管道与第二管道的连接处位于第二三通阀和第一节流器之间。

在一种可能的设计中，热换热器包括第一换热器和第一容器，第一换热器用于连接主机和冷换热器，且第一换热器至少部分浸没于第一容器中，第一容器上连接有第一供给管、第一输出管、第二输出管和第三输出管，其中，第一输出管连通外界以输出热介质，第二输出管连通冷换热器以输出温介质，第三输出管连通散热器以降低介质温度。

在一种可能的设计中，冷换热器包括第二换热器和第二容器，第二换热器用于来连接主机和第一换热器，且第二换热器至少部分浸没于第二容器中，第二容器上连接有第二供给管、第四输出管和第五输出管，第四输出管连通外界以输出冷介质，第五输出管连通第二输出管以输出温介质。

在一种可能的设计中，主机选用压缩机，第一换热器选用冷凝器，第二换热器选用蒸发器。

在一种可能的设计中，还包括控制模块，控制模块包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，其中，控制器分别通讯连接第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第一温度传感器和第二温度传感器，热换热器上设有用于监控介质温度最高值的所述第一温度传感器，冷换热器上设有用于监控介质温度最低值的所述第二温度传感器；

控制器内设有介质温度范围值，当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值内，主回路工作但副回路断开；当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值外，主回路工作且副回路打开。

有益效果：

所述储能式系统不仅可以单独制冷或制热，以分别向外输出冷介质或热介质，也可以同时工作，以向外输出温介质，工作模式更为丰富，使用场合更多，实用性更好。同时，若使用者暂停使用时，所述储能式系统能够继续保持工作，多余的介质能够暂存在所述储能式系统内；在使用者再次使用时，能够向使用者输出暂存的介质，该部分介质的温度相对更符合使用者的要求，再次进行制冷或制热所需的能量更少，减少了使用者的等待时间，也降低了能耗，达到了节约能源的目的。

附图说明

图1为一种储能式系统的结构示意图。

图中：

1、主机；2、热换热器；3、冷换热器；4、散热器；51、第一管道；52、第二管道；53、第三管道；54、第一三通阀；55、第二三通阀；56、第一节流器；57、第三三通阀；61、第四管道；62、第五管道；63、第六管道；64、第二节流器；65、第七管道。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例：

针对于现有技术中空气能热泵存在的工作模式单一，且使用时有停机时间的问题，本发明在此提出一种储能式系统，所述储能式系统不仅可以单独制冷或制热，以分别向外输出冷介质或热介质，也可以同时工作，以向外输出温介质，工作模式更为丰富，使用场合更多，实用性更好。同时，若使用者暂停使用时，所述储能式系统能够继续保持工作，多余的介质能够暂存在所述储能式系统内；在使用者再次使用时，能够向使用者输出暂存的介质，该部分介质的温度相对更符合使用者的要求，再次进行制冷或制热所需的能量更少，减少了使用者的等待时间，也降低了能耗，达到了节约能源的目的。

如图1所示，一种储能式系统，包括主机1、热换热器2、冷换热器3和散热器4，主机1、热换热器2和冷换热器3相连并组成主回路，且主回路上设有位于热换热器2和冷换热器3之间的第一节流器56；热换热器2还通过散热器4连接主机1并组成副回路，副回路上还设有第二节流器64；热换热器2和冷换热器3能够单独工作并分别向外输出热介质和冷介质，热换热器2和冷换热器3能够同时工作并向外输出温介质；当热换热器2单独工作且输出热介质温度过高时，热介质经散热器4后向外输出。

其中，所述储能式系统内包含冷媒，所述冷媒在主机1驱动下沿主回路流动，当冷媒依次流经热换热器2和冷换热器3，即冷媒沿主回路流动。具体来说，主回路中冷媒的变化及工作原理可以参见现有的空气能热泵或空调，在热换热器2处，冷媒自身冷凝为液体，冷凝过程中冷媒向外散热，该部分热量将向外排出或被用于加热介质；同理，在冷换热器3处，冷媒自身蒸发为气体，蒸发过程中冷媒吸热，进而降低周围介质的温度。基于此，无需额外的设备，大大减少了能耗。

所述储能式系统在热换热器2处生成热介质，在冷换热器3处生产冷介质，二者可以单独工作，即分别向外输出热介质或冷介质；也可以同时工作，通过热介质和冷介质的混合来得到温介质。

对于副回路，一方面可以用于暂存多余介质，避免所述储能式系统出现停机，另一方面可以通过散热器4进行降温，防止介质温度过高，起到保护作用。

工作时，冷媒将沿主回路流动并实现自身状态在气-液之间的循环变化。当使用者需要热介质或冷介质时，分别向热换热器2或冷换热器3输入介质，冷媒进而与介质进行热交换，进而向外输出热介质或冷介质。当介质温度不合适时，如介质温度过高，热介质温既可以流过散热器4以降低温度，也可以与冷介质混合以降低温度；如介质温度过低，可以与部分热介质混合以提高温度。

在使用者暂停使用时，热换热器2和冷换热器3均具有一定保存能力，副回路也可以用于存储介质，所述储能式系统继续工作并暂存介质。使用者短时间再次使用时，暂存介质可以即时放出，减少了使用者的等待时间。

容易理解的，所述介质包括但不限于盐水、纯水和空气，使用者可以根据具体使用需求选择不同种类的介质，如所述储能式系统充当热水器时，介质选用纯水；所述储能式系统用于孵化器、蔬菜大棚等时，介质选用空气。所述储能式系统用于养殖业供热时，介质既可以选用纯水，也可以选用空气。进一步，所述储能式系统具有应用广泛的特点，可以用在多种场景下，实用性好。

在本实施例中，主回路包括第一管道51、第二管道52和第三管道53，第一管道51用于连接主机1和热换热器2，第二管道52用于连接热换热器2和冷换热器3，第三管道53用于连接冷换热器3和主机1，且第一管道51上设有第一三通阀54，第二管道52上依次设有第二三通阀55和第一节流器56，第三管道53上设有第三三通阀57。

在本实施例中，副回路包括第四管道61、第五管道62和第六管道63，第四管道61用于连接第二三通阀55和散热器4的进口，第五管道62用于连接散热器4的出口和第三三通阀57，第六管道63用于连接第一三通阀54和散热器4，且第四管道61上设有第二节流器64。

基于上述设计方案，利用多个管道实现了所述储能式系统中各个部件的连接。通过节流器节制冷媒流动并产生压降，在冷媒流出热换热器2后，冷媒流经第一节流器56或第二节流器64，冷媒的压力大大降低。通过多个三通阀来控制各个部件的连通关系，以达到控制冷媒流向的目的。容易理解的，所述的管道、节流器和三通阀分别可以选用任意合适的市售型号，本发明对此并不做任何限制。

在一种可能的实现方式中，第二管道52与第四管道61之间设有第七管道65，且第七管道65与第二管道52的连接处位于第二三通阀55和第一节流器56之间。基于上述设计方案，第七管道65的作用和第六管道63一致，二者连通整个系统，起到平衡压力的作用。

在一种可能的实现方式中，热换热器2包括第一换热器和第一容器，第一换热器用于连接主机1和冷换热器3，且第一换热器至少部分浸没于第一容器中，第一容器上连接有第一供给管、第一输出管、第二输出管和第三输出管，其中，第一输出管连通外界以输出热介质，第二输出管连通冷换热器3以输出温介质，第三输出管连通散热器4以降低介质温度。

基于上述设计方案，第一换热器选用冷凝器，冷凝器处冷媒冷凝为液体，冷凝过程中冷媒向外散热，第一换热器通过浸没部分向第一容器传热并加热第一容器内的介质，以制取热介质。其中，第一换热器浸没部分的多少决定了热交换的面积，使用者可以根据自身情况进行调整。且第一容器可以构造为任意合适的形状。

第一容器上连接有多个管道，管道各有作用，如第一供给管用于补充介质，第一输出管连通外界以输出热介质，第二输出管连通冷换热器3以输出温介质，第三输出管连通散热器4以降低介质温度。基于此，提供了丰富的工作模式，以对应不同的使用场景，实用性更好。

在一种可能的实现方式中，冷换热器3包括第二换热器和第二容器，第二换热器用于来连接主机1和第一换热器，且第二换热器至少部分浸没于第二容器中，第二容器上连接有第二供给管、第四输出管和第五输出管，第四输出管连通外界以输出冷介质，第五输出管连通第二输出管以输出温介质。

基于上述设计方案，第二换热器选用蒸发器，蒸发器处冷媒蒸发为气体，蒸发过程中冷媒吸热，第二换热器通过浸没部分向第二容器传热并冷却第二容器内的介质，以制取冷介质。其中，第二换热器浸没部分的多少决定了热交换的面积，使用者可以根据自身情况进行调整。且第二容器可以构造为任意合适的形状。

第二容器上也连接有多个管道，管道各有作用，如第二供给管用于补充介质，第四输出管连通外界以输出冷介质，第五输出管连通第二输出管以输出温介质。容易理解的，当向外输出的冷介质温度过低时，介质应热换热器2加热后经散热器4降温再向外输出。

在一种可能的实现方式中，主机1选用压缩机，第一换热器选用冷凝器，第二换热器选用蒸发器。基于上述设计方案，压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向外排出高温高压的制冷剂气体，从而实现压缩→冷凝(放热)→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环，进而为制冷循环提供动力。

冷凝器属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，散发的热量从冷凝器向外传导至第一容器中。蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果，进而降低第二容器中介质的温度。

在本实施例中，(所述储能式系统)还包括控制模块，控制模块包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，其中，控制器分别通讯连接第一三通阀54、第二三通阀55、第三三通阀57、第一温度传感器和第二温度传感器，热换热器2上设有用于监控介质温度最高值的所述第一温度传感器，冷换热器3上设有用于监控介质温度最低值的所述第二温度传感器。

基于上述设计方案，利用控制器实现自动控制，实现自动化和智能化，提高使用的方便性。第一温度传感器和第二温度传感器用于监控实时介质温度，以向控制器反馈实时介质温度，且第一温度传感器和第二温度传感器可以选用任意合适的市售型号。

具体来说，控制器内设有介质温度范围值，当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值内，主回路工作但副回路断开；当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值外，主回路工作且副回路打开。

可选地，介质温度范围值设置为10℃-55℃，基于此，基本满足使用者的日常使用。容易理解的，使用者也可以通过控制器更改上述范围值。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。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 (8)

1.一种储能式系统，其特征在于，包括主机(1)、热换热器(2)、冷换热器(3)和散热器(4)，主机(1)、热换热器(2)和冷换热器(3)相连并组成主回路，且主回路上设有位于热换热器(2)和冷换热器(3)之间的第一节流器(56)；热换热器(2)还通过散热器(4)连接主机(1)并组成副回路，副回路上还设有第二节流器(64)；热换热器(2)和冷换热器(3)能够单独工作并分别向外输出热介质和冷介质，热换热器(2)和冷换热器(3)能够同时工作并向外输出温介质；当热换热器(2)单独工作且输出热介质温度过高时，热介质经散热器(4)后向外输出。

2.根据权利要求1所述的储能式系统，其特征在于，主回路包括第一管道(51)、第二管道(52)和第三管道(53)，第一管道(51)用于连接主机(1)和热换热器(2)，第二管道(52)用于连接热换热器(2)和冷换热器(3)，第三管道(53)用于连接冷换热器(3)和主机(1)，且第一管道(51)上设有第一三通阀(54)，第二管道(52)上依次设有第二三通阀(55)和所述第一节流器(56)，第三管道(53)上设有第三三通阀(57)。

3.根据权利要求2所述的储能式系统，其特征在于，副回路包括第四管道(61)、第五管道(62)和第六管道(63)，第四管道(61)用于连接第二三通阀(55)和散热器(4)的进口，第五管道(62)用于连接散热器(4)的出口和第三三通阀(57)，第六管道(63)用于连接第一三通阀(54)和散热器(4)，且第四管道(61)上设有所述第二节流器(64)。

4.根据权利要求3所述的储能式系统，其特征在于，第二管道(52)与第四管道(61)之间设有第七管道(65)，且第七管道(65)与第二管道(52)的连接处位于第二三通阀(55)和第一节流器(56)之间。

5.根据权利要求1所述的储能式系统，其特征在于，热换热器(2)包括第一换热器和第一容器，第一换热器用于连接主机(1)和冷换热器(3)，且第一换热器至少部分浸没于第一容器中，第一容器上连接有第一供给管、第一输出管、第二输出管和第三输出管，其中，第一输出管连通外界以输出热介质，第二输出管连通冷换热器(3)以输出温介质，第三输出管连通散热器(4)以降低介质温度。

6.根据权利要求5所述的储能式系统，其特征在于，冷换热器(3)包括第二换热器和第二容器，第二换热器用于来连接主机(1)和第一换热器，且第二换热器至少部分浸没于第二容器中，第二容器上连接有第二供给管、第四输出管和第五输出管，第四输出管连通外界以输出冷介质，第五输出管连通第二输出管以输出温介质。

7.根据权利要求6所述的储能式系统，其特征在于，主机(1)选用压缩机，第一换热器选用冷凝器，第二换热器选用蒸发器。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的储能式系统，其特征在于，还包括控制模块，控制模块包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，其中，控制器分别通讯连接第一三通阀(54)、第二三通阀(55)、第三三通阀(57)、第一温度传感器和第二温度传感器，热换热器(2)上设有用于监控介质温度最高值的所述第一温度传感器，冷换热器(3)上设有用于监控介质温度最低值的所述第二温度传感器；

控制器内设有介质温度范围值，当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值内，主回路工作但副回路断开；当第一温度传感器和/或第二温度传感器记录的实时介质温度位于介质温度范围值外，主回路工作且副回路打开。