[發(fā)明專利]一種空氣源柔性冷熱水機組及運行方法

在審

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• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN105423617A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 李先庭;冉思源;吳偉;王寶龍;石文星
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B47/02;F25B49/02;F25B49/04
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發(fā)明涉及一種空氣源柔性冷熱水機組及運行方法，屬于供熱及空調領域。

背景技術

空氣源冷熱水機組是一種高效制冷制熱設備，在冬季從室外空氣中取熱并向室內供熱，在夏季向室外空氣放熱并向室內供冷，以滿足建筑的空調和熱水需求。根據(jù)室外側冷卻方式的不同，空氣源冷熱水機組又主要分為直接風冷式和水冷式。

直接風冷式的冷熱水系統(tǒng)具有安裝方便、適用范圍寬廣、占地面積小等優(yōu)點。此類系統(tǒng)在夏季利用風冷換熱器向環(huán)境空氣散熱，室外空氣獲得顯熱并升溫。與水冷式系統(tǒng)相比，直接風冷式系統(tǒng)的冷凝溫度通常較高，進而降低了冷熱水機組制冷工況的性能。

直接風冷式的冷熱水系統(tǒng)在冬季從室外空氣中取熱，實際應用中存在結霜的問題，特別是在溫度偏低且濕度很大的地區(qū)，室外風冷換熱器的結霜現(xiàn)象尤其嚴重。現(xiàn)有除霜方案有制冷劑逆向除霜、蓄熱除霜和余熱除霜三種。前兩種方案在除霜的過程中會完全或者部分影響用戶側供暖效果，余熱除霜雖然不會影響室內供熱效果，但是會使得機組的一次能源效率下降而達不到節(jié)能環(huán)保的目的。

水冷式系統(tǒng)夏季制冷工況下，冷熱水機組的放熱端向冷卻水放熱，再將冷卻水通入冷卻塔，使其向環(huán)境空氣中放熱。由于水冷式系統(tǒng)制取的冷卻水溫度通常低于風冷換熱器的冷凝溫度，因此夏季制冷工況下水冷式系統(tǒng)性能優(yōu)于直接風冷式。

而在冬季制熱工況下，普通冷卻塔無法從環(huán)境空氣中提取熱量，沒有適宜的低品位熱源以保證多聯(lián)式空調熱泵系統(tǒng)正常運行。中國專利(授權公告號CN203934451U)提出了利用溶液噴淋空氣構建能源塔作為熱泵多聯(lián)機取熱系統(tǒng)的方法，雖解決了冷卻水防凍問題，但仍然存在取熱量不夠，溶液成本高、再生能耗高等問題。

因此，研發(fā)具有制冷高效、供熱連續(xù)穩(wěn)定、運行可靠等特點的空氣源冷熱水機組是進一步發(fā)展和提升空氣源冷熱水機組性能的重要途徑。

發(fā)明內容

基于上述背景，本發(fā)明的目的是提出了一種空氣源柔性冷熱水機組及運行方法。該系統(tǒng)既能夠在夏季利用蒸發(fā)冷卻方式高效制冷，在冬季利用室外風冷換熱器進行制熱，且除霜工況下不影響正常供熱，提高了空氣源機組的能源利用效率和供熱可靠性。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種空氣源柔性冷熱水機組，包括室外單元、冷熱水機組和用戶三個部分；冷熱水機組含有吸熱模塊和放熱模塊，其特征在于：室外單元包括至少一個蒸發(fā)冷換熱單元，至少兩個室外風冷換熱單元，以及第一液泵、第二液泵、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第七閥門和第八閥門；每個蒸發(fā)冷換熱單元包括冷卻塔、位于冷卻塔出口管路的第九閥門和位于冷卻塔進口管路的第十閥門；每個室外風冷換熱單元包括室外風冷換熱器、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門和第十四閥門；第十一閥門和第十三閥門的一端與室外風冷換熱器的出口相連，第十二閥門和第十四閥門的一端與室外風冷換熱器的入口相連；每個冷卻塔的出口和每個室外風冷換熱器的出口分別通過第九閥門和第十一閥門并聯(lián)后順次經過第一液泵和第二閥門與吸熱模塊的入口相連，每個冷卻塔的入口和每個室外風冷換熱器的入口分別通過第十閥門和第十二閥門并聯(lián)后經過第六閥門與吸熱模塊的出口相連；每個室外風冷換熱器的出口依次通過第十三閥門、第二液泵和第三閥門與放熱模塊的入口連接，每個室外風冷換熱器的入口依次通過第十四閥門、第七閥門與放熱模塊的出口連接；用戶連接在第二液泵的入口和第七閥門的出口之間，第一液泵的出口和第三閥門的出口之間設有管路和第一閥門，第二液泵的出口和第二閥門的出口之間設有管路和第四閥門，第六閥門的出口和第七閥門的入口之間設有管路和第五閥門，第六閥門的入口和第七閥門的出口之間設有管路和第八閥門。

本發(fā)明所述空氣源柔性冷熱水機組，其特征在于：所述冷熱水機組采用蒸氣壓縮式冷熱水機組或吸收式冷熱水機組。

本發(fā)明所述空氣源柔性冷熱水機組的運行方法，其特征在于該運行方法包括以下三種運行模式：

a.供熱模式：當系統(tǒng)運行在供熱模式時，打開所有或部分室外風冷換熱單元中的第十一閥門和第十二閥門，打開第二閥門、第三閥門、第六閥門和第七閥門，關閉室外風冷換熱單元中其余的閥門、蒸發(fā)冷換熱單元中的所有閥門、第一閥門、第四閥門、第五閥門和第八閥門，運行第一液泵、第二液泵和冷熱水機組，水或溶液在第一液泵的驅動下進入開啟的室外風冷換熱單元并從環(huán)境吸熱，然后在冷熱水機組的吸熱模塊中放熱，不斷循環(huán)；另一股水過溶液在第二液泵的驅動下從冷熱水機組的放熱模塊中吸熱，在用戶處放熱，向用戶供熱；