[發明專利]一種儲能式氟泵熱管系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310737432.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103673116A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 孫小琴;張泉;凌麗;陳曉明;廖曙光;吳亞凝;王利平
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F24F1/00
• 分類號: F24F1/00;F24F11/00;F24F11/02;F24F13/20;F24F13/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，包括第一室內機組（1）、第二室內機組（2）、室外機組（3）、第一氟泵（4）、氣管支路（6）、液管支路（7）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、第二電動二通閥（12）、溫度傳感器模塊、通信模塊及控制器；

所述第一室內機組（1）包括第一熱管相變儲能模塊（18）、換熱器（19）、第一風機（20）、第二風機（21）、第一三通換向閥（22）及第二三通換向閥（23），所述第一熱管相變儲能模塊（18）和換熱器（19）的一端的連接管路上設有第二三通換向閥（23），所述第一熱管相變儲能模塊（18）和換熱器（19）的另一端的連接管路上設有第一三通換向閥（22）；

所述第二室內機組（2）包括第二熱管相變儲能模塊（24）、蒸發器（25）、第三風機（26）、第四風機（27）、第三三通換向閥（28）及第四三通換向閥（29），所述第二熱管相變儲能模塊（24）和蒸發器（25）的一端的連接管路上設有第四三通換向閥（29），所述第二熱管相變儲能模塊（24）和蒸發器（25）的另一端的連接管路上設有第三三通換向閥（28）；

第一電動三通閥（9）的出口n經氣管支路（6）與室外機組（3）相連，第一電動三通閥（9）的出口q和出口p分別與第一室內機組（1）中的第一三通換向閥（22）的出口j和第二室內機組（2）中的第三三通換向閥（28）的出口c相連；

第二電動三通閥（10）的出口z經液管支路（6）與室外機組（3）相連，第一電動三通閥（10）的出口y和出口x分別與第一室內機組（1）中的第二三通換向閥（23）和第二室內機組（2）中的第四三通換向閥（29）相連，液管支路（6）上設有第一氟泵（4）；

所述的室外機組（3）包括冷凝器（30）和冷凝風機（31）；

所述溫度傳感器模塊包括設置于第一室內機組（1）上的第一溫度傳感器、第二室內機組（2）上的第二溫度傳感器及室外機組（3）上的第三溫度傳感器，所述第一氟泵（4）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、第一三通換向閥（22）、第二三通換向閥（23）、第三三通換向閥（28）、第四三通換向閥（29）、第一風機（20）、第二風機（21）、第三風機（26）、第四風機（27）均受控與控制器，所述溫度傳感器模塊與控制器的輸入端相連；

所述第一室內機組（1）和第二室內機組（2）中分別包含空調系統AC1和空調系統AC2，所述空調系統AC1和空調系統AC2均受控于控制器。

2.根據權利要求1所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，所述第一熱管相變儲能模塊（18）和第二熱管相變儲能模塊（24）是指熱管環路中的換熱部件鑲嵌在相變材料內，外部設有金屬外殼或塑料外殼。

3.根據權利要求2所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，所述金屬外殼或塑料外殼上設有保溫層。

4.根據權利要求3所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，所述保溫層材料為聚氨酯、聚苯乙烯、硅酸鋁棉氈或橡塑。

5.根據權利要求1所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，所述第二電動三通閥（10）與第二三通換向閥（23）之間設有第六電動二通閥（16），所述第二電動三通閥（10）與第四三通換向閥（29）之間設有第七電動二通閥（17）。

6.根據權利要求5所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，還包括一條儲液管路并聯于第二三通換向閥（23）與第六電動二通閥（16）的連接點和第四三通換向閥（29）與第七電動二通閥（17）的連接點之間，所述儲液管路上依次設有第二電動二通閥（12）、第二氟泵（5）、儲液罐（8）及第三電動二通閥（13），第二電動二通閥（12）、第二氟泵（5）及第三電動二通閥（13）均受控與控制器（32）。

7.根據權利要求6所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，所述第一電動三通閥（9）與第三三通換向閥（28）之間設有第四電動二通閥（14），所述第一電動三通閥（9）與第一三通換向閥（22）之間設有第五電動二通閥（15）。

8.根據權利要求7所述的儲能式氟泵熱管系統，其特征在于，還包括一條開關管路并聯于第一電動三通閥（9）與第四電動二通閥（14）的連接點和第一電動三通閥（9）與第五電動二通閥（15）的連接點之間，所述開關管路上設有第一電動二通閥（11），第一電動二通閥（11）、第四電動二通閥（14）及第五電動二通閥（15）均受控與控制器（32）。

9.一種儲能式氟泵熱管系統的控制方法，其特征在于，基于權利要求1-8任一項所述的儲能式氟泵熱管系統，利用溫度傳感器模塊檢測商業建筑室內溫度t_b、工業建筑室內溫度t_a以及室外溫度t_out，對設置于有余熱產生的工業建筑中的第二室內機組（2）、設置于無余熱產生的商業建筑中的第一室內機組（1）及室外機組（3）進行如下控制：

1）工業建筑制冷：

步驟a：檢測室外溫度t_out與工業建筑內溫度t_a：

當t_a-t_out<10℃時，進入步驟b1；當t_a-t_out≥10℃時，進入步驟b2；

步驟b1：當t_a≥t_set1時，進入步驟c；否則，返回步驟a，其中t_set1為工業建筑溫度設定值；

步驟b2：當t_a≥t_hp-on，進入步驟d1；否則，進入步驟d2，其中，t_hp-on為熱管循環開啟溫度設定值；

步驟c：開啟SHPS1放能，當t_a≥t_set1時，進入步驟e1，當t_a<t_set1時，進入步驟e2；

步驟e1：開啟工業建筑AC1，當檢測到工業建筑內溫度t_a≤t_set1-2℃時，關閉工業建筑AC1，返回步驟a，否則重復步驟e1；

步驟e2：關閉SHPS1放能，返回步驟a；

步驟d1：開啟SHP0循環，當t_a<t_hp-off時，進入步驟d2；當t_a≥t_hp-off時，重復步驟d1；

步驟d2：開啟SHP0”循環，返回步驟a；

開啟SHPS1放能是指開啟第三風機（26）進行熱管相變模塊進行放冷，關閉SHPS1放能是指關閉第三風機（26）使得熱管相變模塊停止放冷；

AC1是指用于工業建筑的空調系統，受控于控制器；

所述開啟工業建筑AC1表示開啟用于工業建筑的空調系統AC1；

開啟SHP0循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第六電動二通閥（16），開啟第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10），連通第三三通換向閥（28）出口b和出口c，連通第四三通換向閥（29）出口e和出口f，開啟第四風機（27）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

開啟SHP0”循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第六電動二通閥（16），開啟第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10），連通第三三通換向閥（28）出口a和出口c，連通第四三通換向閥（29）出口d和出口f，開啟第三風機（26）、冷凝風機（31），除第四電動二通閥（14）、第六電動二通閥（16）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、第三三通換向閥（28）、第四三通換向閥（29）、第三風機（26）及冷凝風機（31）以外的閥門、風機及氟泵均處于關閉狀態；

2）工業建筑和商業建筑同時制冷；

步驟f：檢測室外溫度t_out、工業建筑內溫度t_a及商業建筑內溫度t_b：

當t_a-t_out≥10℃且t_b-t_out≥10℃時，進入步驟h1；

當t_a-t_out≥10℃且t_b-t_out<10℃時，進入步驟h2；

當t_a-t_out<10℃且t_b-t_out≥10℃時，進入步驟h3；

當t_a-t_out<10℃且t_b-t_out<10℃時，進入步驟h4；

步驟h1：當t_a≥t_hp-on且t_b≥t_hp-on時，進入步驟i1；

當ta≥t_hp-on且t_b<t_hp-on時，進入步驟i2；

當ta<t_hp-on且t_b≥t_hp-on時，進入步驟i3；

當ta<t_hp-on且t_b<t_hp-on時，開啟SHP5循環，否則返回步驟f；

步驟h2：當t_b<t_set2時，返回步驟f，否則進入步驟j1；

當t_a≥t_hp-on，進入步驟j2，否則開啟SHP0”循環，返回步驟f；其中，t_set2為第一商業建筑溫度設定值，t_hp-on為熱管循環開啟溫度設定值；

步驟h3：當ta<t_set1時，返回步驟f，否則進入步驟j3；

當t_b≥t_hp-on，進入步驟j4，否則開啟SHP1”循環，返回步驟f；其中，t_set1為工業建筑溫度設定值，t_hp-on為熱管循環開啟溫度設定值；

步驟h4：當t_a<t_set1時，返回步驟f，否則，進入步驟j5；當t_b<t_set2時，返回步驟f，否則，進入步驟j6；

步驟i1：開啟SHP2，檢測工業建筑內溫度t_a和商業建筑室內溫度t_b：

當t_a≥t_hp-off且t_b≥t_hp-off時，重復步驟i1；

當t_a≥t_hp-off且t_b<t_hp-off時，進入步驟i2；

當t_a<t_hp-off且t_b≥t_hp-off時，進入步驟i3；

當t_a<t_hp-off且t_b<t_hp-off時，開啟SHP5循環，返回步驟f；

步驟i2：開啟SHP3循環，再檢測工業建筑內溫度t_a，當t_a≥t_hp-off時，重復步驟i2，否則開啟SHP5，返回步驟f；

步驟i3：開啟SHP4循環，再檢測辦公室內溫度t_b，當t_b≥t_hp-off時，重復步驟i3，否則，開啟SHP5循環，返回步驟f；

步驟j1：開啟SHPS2放能，再檢測商業建筑內溫度t_b：當t_b≥t_set2時，進入步驟k1，否則，關閉SHPS2放能，返回步驟f；

步驟j2：開啟SHP0循環，檢測工業建筑內溫度t_a，當ta≥t_hp-off時，重復步驟j2，否則開啟SHP0”循環，返回步驟f；

步驟j3：開啟SHPS1放能，再檢測工業建筑內溫度t_a：當t_a≥t_set1時，關閉SHPS1放能，返回步驟f，否則，進入步驟k2；

步驟j4：開啟SHP1循環，檢測商業建筑內溫度t_b，當t_b≥t_hp-on時，重復步驟j4；否則開啟SHP1”循環，返回步驟f；

步驟j5：開啟SHPS1放能，檢測工業建筑內溫度t_a，當t_a≥t_set1時，進入步驟k2，否則關閉SHPS1放能，返回步驟f；

步驟j6：開啟SHPS2放能，檢測商業建筑內溫度t_b，當t_b≥t_set2時，進入步驟k1，否則，關閉SHPS2放能；

步驟k1：開啟商業建筑AC2，直到檢測到商業建筑內溫度t_b≤t_set2-2℃時，關閉商業建筑AC2，否則重復步驟k1；

步驟k2：開啟工業建筑AC1，直到檢測到工業建筑內溫度t_a≤t_set1-2℃時，關閉工業建筑AC1，否則重復步驟k2；

所述開啟SHP1循環是指開啟第五電動二通閥（15）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口k，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口h，開啟第二風機（21）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

所述開啟SHP1”循環是指開啟第五電動二通閥（15）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口j，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口g，開啟第一風機（20）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

所述開啟SHP2循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、第六電動二通閥（16）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口k，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口h，開啟第四風機（27）、第二風機（21）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

所述開啟SHPS2放能是指開啟第一風機（20）使熱管相變模塊進行放冷，關閉SHPS2放能即為關閉第一風機（20）使熱管相變模塊停止放冷；

所述開啟商業建筑AC2表示開啟用于商業建筑的空調系統AC2；

所述開啟SHP3循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、第六電動二通閥（16）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口j，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口g，連通第三三通換向閥（28）出口b和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口e和出口f，開啟第四風機（27）、第一風機（20）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

所述開啟SHP4循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、第六電動二通閥（16）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口k，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口h，連通第三三通換向閥（28）出口a和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口d和出口f，開啟第三風機（26）、第二風機（21）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

所述開啟SHP5循環是指開啟第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、第六電動二通閥（16）、第七電動二通閥（17）、第一電動三通閥（9）、第二電動三通閥（10）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口j，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口g，連通第三三通換向閥（28）出口a和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口d和出口f，開啟第三風機（26）、第一風機（20）、冷凝風機（31），開啟第一氟泵（4）；

3）工業建筑需制冷，商業建筑需制熱模式；

步驟m：檢測工業建筑內溫度t_a和商業建筑內溫度t_b：當t_a-t_b<10℃時，進入步驟n1，否則進入步驟n2；

步驟n1：同時檢測工業建筑內溫度t_a和檢測商業建筑內溫度t_b：

在ta<t_set1時，返回步驟m，否則進入步驟s1；

在t_b<t_set3時，進入步驟s2，否則返回步驟m；其中，t_set3為第二商業建筑溫度設定值；

步驟n2：當t_a≥t_hp-on時，進入步驟s3，否則開啟SHP7循環，返回步驟m；

步驟s1：開啟SHPS1放能，再檢測工業建筑內溫度t_a：當t_a<t_set1時，關閉SHPS1放能，返回步驟m，否則，進入步驟p1；

步驟s2：開啟SHPS3放能，再檢測商業建筑內溫度t_b：當t_b<t_set1時，進入步驟p2，否則，關閉SHPS2放能，返回步驟m；

步驟s3：開啟SHP6循環，檢測當前時間t：當τ∈（τ₁，τ₂）時，進入步驟p3，否則進入步驟p4，其中，τ₁和τ₂分別為商業建筑的制冷或制熱的開始時間和結束時間；

步驟p1：開啟工業建筑AC1，直到檢測到工業建筑內溫度t_a≤t_set1-2℃時，關閉工業建筑AC1，否則重復步驟p1；

步驟p2：開啟商業建筑AC2，直到檢測到商業建筑內溫度t_b≥t_set3+2℃時，關閉商業建筑AC2，否則重復步驟p2；

步驟p3：檢測工業建筑內溫度t_a：當t_a≥t_hp-off，返回步驟s3，否則，開啟SHP7循環，返回步驟m；

步驟p4：開啟SHP8循環，檢測工業建筑內溫度t_a：當t_a≥t_hp-off，重復步驟p4，否則開啟SHP9循環，返回步驟m；

所述開啟SHP6循環是指開啟第一電動二通閥（11）、第二電動二通閥（12）、第三電動二通閥（13）、第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口k，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口h，連通第三三通換向閥（28）出口b和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口e和出口f，開啟第二風機（21）、第四風機（27），開啟第二氟泵（5）；

所述開啟SHP7循環是指開啟第一電動二通閥（11）、第二電動二通閥（12）、第三電動二通閥（13）、第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口k，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口h，連通第三三通換向閥（28）出口a和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口d和出口f，開啟第二風機（21）、第三風機（26），開啟第二氟泵（5）；

所述開啟SHP8循環是指開啟第一電動二通閥（11）、第二電動二通閥（12）、第三電動二通閥（13）、第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口j，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口g，連通第三三通換向閥（28）出口b和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口e和出口f，開啟第一風機（20）、第四風機（27），開啟第二氟泵（5）；

所述開啟SHP9循環是指開啟第一電動二通閥（11）、第二電動二通閥（12）、第三電動二通閥（13）、第四電動二通閥（14）、第五電動二通閥（15）、連通第二三通換向閥（23）出口m和出口j，連通第一三通換向閥（22）出口i和出口g，連通第三三通換向閥（28）出口a和出口c，連通第四三通換向閥（22）出口d和出口f，開啟第一風機（20）、第三風機（26），開啟第二氟泵（5）；

所述開啟SHPS3放能是指開啟第一風機（20）使得熱管相變模塊進行放熱。