CN2854454Y - 混合动力燃气热泵空调 - Google Patents
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Abstract
混合动力燃气热泵空调及其操作方法是指装有二个以上动力源的新型燃气热泵空调系统,包括混合动力装置、余热回收装置、燃气配给装置、制冷装置和辅助装置等,混合动力装置由燃气发动机、电动机、发电机和蓄能装置等组成,制冷系统包含压缩机、节流元件、蒸发器、冷凝器等装置。混合动力燃气热泵空调的主要特点是燃料发动机和蓄能装置联合驱动压缩机,当压缩机负荷大于燃料发动机提供的动力时,燃料发动机和蓄能装置同时给压缩机提供动力;当压缩机负荷小于燃料发动机提供的负荷时,此时,如蓄能装置满负荷,则发动机停止运转,蓄能装置单独给压缩机提供动力,如蓄能装置负荷不足,发动机提供的动力一部分驱动压缩机,剩余的富裕动力给蓄能装置充电。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种新型混合动力燃气热泵空调,属于空气调节器制造的
技术领域。
背景技术
目前,在燃气热泵空调装置应用过程中,当热泵空调系统的负荷变化频繁时,燃料发动机主要在部分负荷工况下运行,而且运行工况不断的随外界负荷而变化,通常偏离标定工况,燃料发动机工况的改变主要通过控制燃料流量的大小来实现,随着燃料流量的变化,发动机的工况在频繁地变动,发动机运行稳定性差,燃料经济性较低。尽管燃气热泵主要以消耗燃料(如天然气,汽油等)为主,但空调系统中的风机、泵及控制电路等装置还需要额外的电能驱动,使得燃气热泵对供电场所的依赖,限制了燃气热泵的应用范围。
发明内容
技术问题:本实用新型的目的是提供一种混合动力燃气热泵空调,该空调系统将混合动力装置与制冷装置结合为有机整体,提高了燃气发动机的部分负荷性能,减少了能源消耗,减少了有害气体的排放,达到良好的节能和环保效果。
技术方案:本实用新型的混合动力燃气热泵空调系统由混合动力装置、余热回收装置、燃气配给装置、制冷装置和辅助装置等组成。混合动力装置通过连轴器与压缩机相连,压缩机的排气管与油分离器接通,油分离器的另一端与四通阀的进端管道接通,四通阀的第一出端管道与储液器接通,储液器的另一端与压缩机的进口接通;四通阀的第二出端管道与室内侧换热器接通,室内侧换热器的另一端与节流装置接通,节流装置的另一端与室外侧换热器接通,室外侧换热器的另一端与四通阀的第三出端管道接通;水路循环由热水余热回收装置的出水管经水泵分成两路,一路供给生活用水,另一路经过截止阀流入热交换器,用来过热低压制冷剂。
本系统中的混合动力装置由燃气发动机、电动机、发电机和蓄能装置等组成,动力装置系统的配置主要有三种:串联式混合动力装置,并联式混合动力装置及混联式混合动力装置。串联式是指燃料发动机带动发电机机组给蓄能装置和电动机供电,由电动机单独驱动压缩机。当发电机发动的功率小于空调系统需要时(如房间负荷增大),蓄能装置向电动机提供电能;当发电机发动的功率小于空调系统需要时(如房间负荷减小),则向蓄电池充电。串联式的特点是发动机的运转独立于热泵空调系统之外,但在机械能与电能的相互转换过程中有效率损失。串联式适用于机组频繁启动或机组负荷频繁变化的热泵空调工况。并联式是指发动机可单独带动压缩机外,还可以与电动机联合驱动压缩机,电动机也可以单独驱动压缩机。这样,就可以将发动机单独驱动、电动机驱动,发动机与电动机联合驱动三种方式有机结合,实现驱动方式的最佳组合。在并联式中,电机可同时用作电动机或发电机以平衡发动机或压缩机的负荷,使发动机能在高效工作区运转。并联式适用于机组负荷频繁变化的热泵空调机组。混联式兼有并联式和串联式的特点,在该系统中,发动机、电动机既可独立驱动压缩机,也可同时驱动压缩机,但是该混合动力方式结构复杂,在本发明中不采用。
该装置可以以下两种模式运行:
1、夏季作制冷模式运行,此时截止阀7、14关闭,截止阀55开启。混合动力装置带动压缩机2运行,四通阀11的进端A与第三出端D通、第一出端C与第二出端B通,室外侧换热器成为冷凝器,室内侧换热器成为蒸发器。余热回收装置15回收混合动力装置1的燃气发动机的缸套余热和排烟余热加热热水,提供生活用水。
2、冬季热泵制热模式运行,此时截止阀5关闭,截止阀7、14开启。混合动力装置带动压缩机2运行,四通阀7进端A与第二出端B通、第一出端C与第三出端D通,室外侧换热器4成为蒸发器,室内侧换热器10成为冷凝器。从室外侧换热器4流出的低压制冷剂被换热器6加热后,流过截止阀7、四通阀11和储液器3后,进入压缩机。
由于本热泵空调系统用电动机作为辅助负荷,与常规的燃气热泵空调系统相比,可以减小燃气发动机的排量,同时使燃气发动机能够在良好效率的工况下运行,从而提高了系统燃料的经济性,提高了发动机运行稳定性,减少噪音。
本系统还兼有常规燃气热泵的优点,具有良好的部分负荷性能,有利于电力削峰燃气填谷,具有较高的一次能源利用率,环保和节能。同时,混合动力装置中的蓄能装置所存储的电能一部分可以向压缩机提供能力,另一部分可以给整个热泵空调系统提供必要的电能(如风机、水泵等),从而使燃气热泵可以彻底摆脱对供电场所的依赖,扩大了燃气热泵的使用领域。
有益效果:本发明的有益效果是:
1.以电动机为辅助动力,发动机可在良好效率的工况下运行,限制发动机怠速运转,使得发动机尽量工作在高效区,可提高燃料发动机的运行稳定性、使用寿命和降低噪音,可提高热泵空调系统的燃料经济性,减少有害气体的排放。
2.燃料发动机和蓄能装置联合驱动压缩机,可以降低发动机排量,在给定负荷下,排量小的发动机摩擦损失、热损失和泵气损失都比较小,燃料热效率高。
3.混合动力装置中的蓄能装置可以直接对空调系统的风机、泵以及控制元件等提供电能,从而使得混合动力燃气热泵空调不需要额外的电能也可以单独运行,使得燃气热泵空调无需任何电力输入,可以应用于野外等场合。
4.蓄能装置的蓄电池可以选择燃料电池、铅酸电池、镍氢电池、太阳能电池等,当蓄能装置容量比较大时,可选择在电价低谷时给蓄电池充电,在电价高峰时单独驱动热泵空调,提高热泵空调系统的经济性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。其中有:混合动力装置1、余热回收装置15、压缩机2、油分离器12、储液器3、四通阀11、进端A、第一出端C、第二出端B、第三出端D、节流装置8、室内侧换热器10、室外侧换热器4、换热器6、截止阀5、截止阀7、截止阀14、水泵13、流量调节阀9。
图2是本发明的混合动力装置系统示意图。
具体实施方式
本发明混合动力燃气热泵是一种将混合动力与制冷装置结合为有机整体的新型空调系统,由混合动力装置、水余热回收装置、压缩机、油分离器、储液器、四通阀、节流装置和换热器等设备组成。混合动力装置1与压缩机2通过连轴器相连,压缩机2的排气管与油分离器12接通,油分离器12的另一端与四通阀11的进端A管道接通,四通阀7的第一出端C管道与储液器3接通,储液器3的另一端与压缩机2的进口接通;四通阀7的第二出端B管道与室内侧换热器10接通,室内侧换热器10的另一端与节流装置8接通,节流装置8的另一端与室外侧换热器4接通,四通阀7的第三出端D分为两路,一路与截止阀5相连,另一路与截止阀7相连,截止阀5的另一端与室外侧换热器4接通,截止阀7的另一端与换热器6接通,换热器6的另一端与室外侧换热器4接通;水路循环由余热回收装置15的出水管经水泵13分成两路,一路接通截止阀14,另一路通往生活用水;截止阀14的另一端与换热器6的进水管接通,换热器6的出水管与流量调节阀9的出水管接通,混合后与余热回收装置15的进水管相连。
该装置可以以下两种模式运行:
1、夏季作制冷模式运行,此时截止阀7、14关闭,截止阀55开启。混合动力装置带动压缩机2运行,四通阀11的进端A与第三出端D通、第一出端C与第二出端B通,室外侧换热器成为冷凝器,室内侧换热器成为蒸发器。余热回收装置15回收混合动力装置1的燃气发动机的缸套余热和排烟余热加热热水,提供生活用水。
2、冬季热泵制热模式运行,此时截止阀5关闭,截止阀7、14开启。混合动力装置带动压缩机2运行,四通阀7进端A与第二出端B通、第一出端C与第三出端D通,室外侧换热器4成为蒸发器,室内侧换热器10成为冷凝器。从室外侧换热器4流出的低压制冷剂被换热器6加热后,流过截止阀7、四通阀11和储液器3后,进入压缩机2。
Claims (2)
1.一种混合动力燃气热泵空调,其特征在于混合动力装置(1)与压缩机(2)通过连轴器相连,压缩机(2)的排气管与油分离器(12)接通,油分离器(12)的另一端与四通阀(11)的进端A管道接通,四通阀(11)的第一出端C管道与储液器(3)接通,储液器(3)的另一端与压缩机(2)的进口接通;四通阀(11)的第二出端B管道与室内侧换热器(10)接通,室内侧换热器(10)的另一端与节流装置(8)接通,节流装置(8)的另一端与室外侧换热器(4)接通,四通阀(11)的第三出端D分为两路,一路与截止阀(5)相连,另一路与截止阀(7)相连,截止阀5的另一端与室外侧换热器(4)接通,截止阀(7)的另一端与换热器(6)接通,换热器(6)的另一端与室外侧换热器(4)接通;水路循环由余热回收装置(15)的出水管经水泵(13)分成两路,一路接通截止阀(14),另一路通往生活用水;截止阀(14)的另一端与换热器(6)的进水管接通,换热器(6)的出水管与流量调节阀(9)的出水管接通,混合后与余热回收装置(15)的进水管相连。
2.根据权利要求1所述的混合动力燃气热泵空调,其特征在于混合动力装置(1)由燃气发动机、电动机、发电机和蓄能装置组成,混合动力装置(1)的配置有两种,即:串联式混合动力装置,并联式混合动力装置;串联式是指燃料发动机带动发电机机组给蓄能装置和电动机供电,由电动机单独驱动压缩机;并联式混合动力装置是指发动机可单独带动压缩机外,还可以与电动机联合驱动压缩机,电动机也可以单独驱动压缩机。
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