[發明專利]一種基于冷卻水余熱回收的蓄熱型熱泵系統及其運行方法

在審

• 申請號: 201810308657.2
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108759172A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 巨福軍;范曉偉;王方;鄭慧凡;鄺阿敏;歐陽懷瀑;馬勝飛
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24F12/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;李宣宣

本發明公開了一種基于冷卻水余熱回收的蓄熱型熱泵系統及其運行方法，該系統包括蓄熱型水源熱泵系統和冷卻水系統：蓄熱型水源熱泵系統包括制冷劑循環回路、熱源循環回路和熱匯循環回路，制冷劑循環回路包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器、相變蓄熱箱，熱源循環回路包括制冷設備、冷卻水水泵、蒸發器和調節閥，熱匯循環回路包括冷凝器、保溫水箱、循環水泵、相變蓄熱箱和調節閥；冷卻水系統包括制冷設備、冷卻水水泵、冷卻塔和調節閥。本發明通過增設蓄熱型水源熱泵系統既可以實現低品位空調余熱的回收又可以解決生活熱水的供給與需求在時間和空間上不匹配的難題，從而達到減輕城市“熱島效應”和提高系統運行效率和能源綜合利用率的目的。

技術領域

本發明涉及空調余熱回收利用和相變蓄熱技術領域，具體涉及一種基于冷卻水余熱回收的蓄熱型熱泵系統及其運行方法。

背景技術

隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，人民對環境活舒適性的要求逐步提升，為空調、供暖和熱水供給設備及相關行業的快速發展提供了契機，但這也直接導致能源危機和環境污染問題日益嚴重。因此，節能減排的難題成為目前全球面臨的最大的共同挑戰之一。

建筑行業能耗約占社會總能耗的30%，其中采暖空調和熱水供給的能耗分別為65%和15%。因此，提高現有空調、供暖和熱水供給設備的能源利用率是實現節能減排目標的有效途徑之一。目前，制冷空調系統已廣泛用于大型公共建筑中，但當其在制冷工況下運行時會產生大量的低溫冷卻水，這些低品質的余熱往往通過冷卻塔排入到大氣中，造成了能源利用率低和嚴重的熱污染。同時采用熱泵技術實現生活熱水供給是一種節能減排的有效手段，但其運行時需要從低溫熱源吸收熱量。鑒于制冷空調和熱泵系統的工作原理，通過改造現有制冷空調系統，可以解決制冷空調系統余熱浪費的問題，實現制冷和熱水聯供。

不同的用途和功能的建筑對生活熱水的需求數量存在著顯著的差異性，同時也存在著時間上的不均勻性，而在夏季或有制冷需求的季節，大型公共建筑的制冷在工作期間基本是不間斷的，但非工作時間則會停止運行。這就導致生活熱水的供給與需求在時間和空間上普遍存在嚴重不匹配的現狀，這也是導致制冷和熱水聯供系統不能大規模推廣的一個重要原因。

發明內容

本發明要解決的技術問題是生活熱水的供給與需求在時間和空間上普遍存在嚴重不匹配，制冷和熱水聯供系統不能大規模推廣，提供一種在現有制冷空調系統中通過增設蓄熱型熱泵系統，從而達到提高能源綜合利用率目的的基于冷卻水余熱回收的蓄熱型熱泵系統及其運行方法。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：一種基于冷卻水余熱回收的蓄熱型熱泵系統，包括蓄熱型水源熱泵系統和冷卻水系統，所述的蓄熱型水源熱泵系統包括制冷劑循環回路、熱源循環回路和熱匯循環回路，所述的制冷劑循環回路一端通過蒸發器與熱源循環回路相連，制冷劑循環回路另一端通過冷凝器和相變蓄熱箱與熱匯循環回路相連，所述的熱源循環回路通過制冷設備與冷卻水系統相連。

所述的制冷劑循環回路包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器、相變蓄熱箱、第五調節閥、第九調節閥和第十調節閥，所述壓縮機分別與第五調節閥和第九調節閥相連接，第五調節閥與冷凝器相連接，冷凝器分別與節流裝置和第十調節閥相連接，節流裝置與蒸發器相連接，蒸發器與壓縮機相連接，第九調節閥與相變蓄熱箱相連接，相變蓄熱箱與第十調節閥相連接，第十調節閥分別與冷凝器和節流裝置相連接；

所述的熱源循環回路包括制冷設備、冷卻水水泵、蒸發器、第三調節閥和第四調節閥，制冷設備與冷卻水水泵相連接，冷卻水水泵與第三調節閥相連接，第三調節閥與蒸發器相連接，蒸發器與第四調節閥相連接，第四調節閥與制冷設備相連接。

所述的熱匯循環回路包括冷凝器、循環水泵、保溫水箱、相變蓄熱箱、第六調節閥、第十二調節閥、第十一調節閥，冷凝器與第六調節閥相連接，第六調節閥分別與保溫水箱和第十二調節閥相連接，保溫水箱與循環水泵相連接，循環水泵分別與冷凝器和第十一調節閥相連接，第十一調節閥與相變蓄熱箱相連接，相變蓄熱箱與第十二調節閥相連接，第十二調節閥分別與第六調節閥和保溫水箱相連接；