[發明專利]基于甲醇水重整制氫發電系統的熱泵空調及制熱制冷方法

有效

• 申請號: 201610212232.2
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105716326B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 向華
• 申請（專利權）人: 廣東合即得能源科技有限公司
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B13/00;F25B27/02;F25B49/02;H01M8/0612
• 代理公司: 東莞眾業知識產權代理事務所(普通合伙) 44371
• 代理人: 李宇翔

本發明公開了一種基于甲醇水重整制氫發電系統的熱泵空調，包括壓縮機、四通換向閥、室內換熱器、節流閥、室外換熱器、甲醇水儲存容器、輸送泵、重整器、燃料電池、電力轉換裝置及空氣余氣混合器；所述重整器產生的高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器或外界；所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成中溫混合氣體，輸向室外換熱器；所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發生電化學反應，產生電能輸出；所述電力轉換裝置用于將燃料電池輸出的電能轉換為負載所需求的電，為壓縮機及輸送泵供電。本發明在制熱工況下，室外空氣低于?5℃時，仍能正常高效工作，蒸發器上也不會結霜，無需定期除霜，并且本發明的使用不受地域限制。

技術領域

本發明涉及熱泵空調技術領域，特別涉及一種基于甲醇水重整制氫發電系統的熱泵空調及制熱制冷方法。

背景技術

隨著不可再生能源如煤、石油、天然氣等越來越少，耗電量非常小的空氣能熱泵空調應運而生。空氣源熱泵原理就是利用逆卡諾原理，在制熱工況下，室內換熱器為冷凝器，室外換熱器為蒸發器，蒸發器從室外空氣中的環境熱能中吸取熱量以蒸發傳熱工質，工質蒸氣經壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給用熱的室內空間，冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到蒸發器，然后再被蒸發，如此循環往復。在制冷工況下，室外換熱器為冷凝器，室內換熱器為蒸發器，蒸發器從室內空間空氣中的熱能中吸取熱量以蒸發傳熱工質，工質蒸氣經壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞至室外，冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到蒸發器，然后再被蒸發，如此循環往復。

然而，空氣源熱泵的缺點是室外空氣溫度越低時供熱量越小，特別是當室外空氣溫度低于-5℃時，熱泵就難以正常工作，需要用電或其他輔助熱源對空氣進行加熱，熱泵的效率大大降低。空氣源熱泵在制熱工況下，蒸發器上會結霜，需要定期除霜，除霜模塊技術可參照中國專利申請201210152219.4用于空氣源熱泵系統的除霜方法、201410108455.5一種熱泵空調除霜控制方法及熱泵空調系統，空氣源熱泵增加除霜模塊之后，不但穩定性降低、維護成本增加，而且也損失相當大一部分能量。此外，現有熱泵空調的供電來源通常為市電，因此現有熱泵空調的使用受到較大的地域限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術中的不足，提供一種基于甲醇水重整制氫發電系統的熱泵空調，該熱泵空調在制熱工況下，室外空氣低于-5℃時，仍能正常高效工作，蒸發器上也不會結霜，無需定期除霜，并且該熱泵空調的使用不受地域限制, 能使重整器的高溫余氣熱量得到利用，提高甲醇水原料的利用效率，能同時利用高溫余氣及外界空氣的熱量。為此，本發明還要提供一種該熱泵空調的制熱制冷方法。

為解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是：一種基于甲醇水重整制氫發電系統的熱泵空調，包括壓縮機、四通換向閥、室內換熱器、節流閥、室外換熱器、甲醇水儲存容器、輸送泵、重整器、燃料電池、電力轉換裝置及空氣余氣混合器；所述壓縮機、四通換向閥、室內換熱器、節流閥與室外換熱器之間形成熱泵空調的工質輸送回路；所述甲醇水儲存容器儲存有液態的甲醇水原料；所述輸送泵用于將甲醇水儲存容器中的甲醇水原料通過輸送管道泵送至重整器的重整室；重整器設有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，所述重整室用于甲醇與水蒸汽發生重整制氫反應制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器的運行提供熱量；所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內氫氣氧氣燃燒產生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器或外界；所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成中溫混合氣體，輸向室外換熱器；所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發生電化學反應，產生電能輸出；所述電力轉換裝置用于將燃料電池輸出的電能轉換為負載所需求的電，為壓縮機及輸送泵供電。

優選地，所述工質輸送回路設有用于輸送制冷工況狀態下的工質的止回閥，所述節流閥包括主毛細管和副毛細管，其中副毛細管與止回閥相并聯；所述工質輸送回路上還設有過濾器及消聲器。