[發明專利]一種蓄熱式太陽能耦合空氣源熱泵系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710694069.2
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN108302838A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 邱國棟;趙洪運;林興偉;梁云
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B30/02;F25B30/06;F25B41/04;F25B41/06;F25B47/02;F24S20/40;F24S10/30;F24S60/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種蓄熱式太陽能耦合空氣源熱泵系統，所述系統包括壓縮機（1）、四通換向閥（2）、室內換熱器（3）、第二電子膨脹閥（24）、室外換熱器（25）、氣液分離器（28），其特征在于，所述系統還包括第一電子膨脹閥（7）、蓄熱器（8）、太陽能集熱器（16）、熱水箱（18）、第一電磁閥（6）、第二電磁閥（11）、第三電磁閥（14）、第四電磁閥（19）、第五電磁閥（21）、第六電磁閥（26）、第一管路（4）、第二管路（5）、第三管路（23）、第四管路（12）、第五管路（13）、第六管路（20）、第七管路（22）和第八管路（27），蓄熱器（8）內含有第一螺旋盤管（9）和第二螺旋盤管（10）并充有相變蓄熱材料，太陽能集熱器（16）位于熱水箱（18）的下面，熱水箱（18）內含有換熱盤管（15）和電加熱器（17），壓縮機（1）的排氣口與四通換向閥（2）的第一通孔連通，四通換向閥（2）的第二通孔與室內換熱器（3）的入口端連通，室內換熱器（3）的出口端同時與第一管路（4）的入口端和第二管路（5）的入口端連通，第一管路（4）的出口端和第二管路（5）的出口端同時與蓄熱器（8）內第一螺旋盤管（9）的入口端連通，第一電磁閥（6）設置在第二管路（5）上，第一電子膨脹閥（7）設置在第一管路（4）上，第一螺旋盤管（9）的出口端同時與第三管路（23）的入口端和第八管路（27）的入口端連通，第八管路（27）的出口端與氣液分離器（28）的入口端連通，第六電磁閥（26）設置在第八管路（27）上，第三管路（23）的出口端與室外換熱器（25）的入口端連通，室外換熱器（25）的出口端與四通換向閥（2）的第三通孔連通，四通換向閥（2）的第四通孔與氣液分離器（28）的入口端連通，氣液分離器（28）的出口端與壓縮機（1）的吸氣口連通，蓄熱器（8）內第二螺旋盤管（10）的出口端與第七管路（22）的入口端連通，第七管路（22）的出口端與同時與第六管路（20）的入口端和太陽能集熱器（16）的入口端連通，第五電磁閥（21）設置在第七管路（22）上，第六管路（20）的出口端與熱水箱（18）內換熱盤管（15）的入口端連通，第四電磁閥（19）設置在第六管路（20）上，換熱盤管（15）的出口端與第五管路（13）的入口端連通，第五管路（13）的出口端同時與第四管路（12）的入口端和太陽能集熱器（16）的出口端連通，第三電磁閥（14）設置在第五管路（13）上，第四管路（12）的出口端與蓄熱器（8）內第二螺旋盤管（10）的入口端連通，第二電磁閥（11）設置在第四管路（12）上。

2.根據權利要求1所述的一種蓄熱式太陽能耦合空氣源熱泵系統，其特征在于，所述蓄熱器（8）中相變蓄熱材料的相變溫度在10-25℃之間。

3.根據權利要求1所述的一種蓄熱式太陽能耦合空氣源熱泵系統，其特征在于，所述系統的控制方法為：

1）用于冬季制熱工況為：

（a）當室外空氣溫度高于切換溫度，切換溫度在-7℃~-2℃之間取值時，對于空氣源熱泵側，第六電磁閥（26）和第一電子膨脹閥（7）關閉，第一電磁閥（6）打開，第二電子膨脹閥（24）正常動作；對于太陽能集熱器側，第二電磁閥（11）和第五電磁閥（21）關閉，第三電磁閥（14）和第四電磁閥（19）打開；當太陽能不足時，啟動電加熱器（17），與太陽能聯合或單獨制熱水；

（b）當室外空氣溫度低于所述切換溫度時，對于空氣源熱泵側，當室內溫度低于設定值1℃時，機組啟動供熱過程，第一電子膨脹閥（7）正常動作，第一電磁閥（6）和第二電子膨脹閥（24）關閉，第六電磁閥（26）打開，室內換熱器（3）的風機正常運轉，該過程蓄熱器（8）放熱，室內溫度上升，當室內溫度高于設定值1℃時，機組啟動蓄熱過程，第一電磁閥（6）打開，第六電磁閥（26）、第一電子膨脹閥（7）和室內換熱器（3）的風機關閉，第二電子膨脹閥（24）正常動作；該過程蓄熱器（8）蓄熱，室內溫度下降，當室內溫度低于設定值1℃時，機組又切換為供熱過程，對于太陽能集熱器側，第二電磁閥（11）和第五電磁閥（21）打開，第三電磁閥（14）和第四電磁閥（19）關閉，由電加熱器（17）負責制熱水；

2）用于夏季制冷工況為：對于空氣源熱泵側，第一電磁閥（6）和第六電磁閥（26）關閉，第一電子膨脹閥（7）正常動作，第二電子膨脹閥（23）全開，對于太陽能集熱器側，第二電磁閥（11）和第五電磁閥（21）關閉，第三電磁閥（14）和第四電磁閥（19）打開，當太陽能不足時，啟動電加熱器（17），與太陽能聯合或單獨制熱水；

3）用于除霜工況為：第六電磁閥（26）、第一電子膨脹閥（7）和室內換熱器（3）的風機關閉，第一電磁閥（6）打開，第二電子膨脹閥（24）正常動作，制冷劑的流程為：從壓縮機（1）出來的高溫高壓氣體制冷劑經四通換向閥（2）進到室外換熱器（25）中冷凝放熱，放出的熱量用于除霜，出來的制冷劑被第二電子膨脹閥（24）節流變成低溫低壓的液體進到蓄熱器（8）中，通過第一螺旋盤管（9）吸收相變蓄熱材料中的熱量蒸發變成氣體后經第一電磁閥（6）、室內換熱器（3）、四通換向閥（2）、氣液分離器（28）回到壓縮機（1）的吸氣口。