[發(fā)明專利]一種表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)及其運行方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010126749.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111189233A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 宋衛(wèi)堂;宗成驥;王平智;李明;程杰宇
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)大學
• 主分類號: F24S10/10
• 分類號: F24S10/10;F24S20/40;F24S60/30;F24S50/40;A01G9/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：布置于溫室內的集熱池(2)、儲熱池(3)、循環(huán)水泵Ⅰ(4)、循環(huán)水泵Ⅱ(5)、表冷器-風機(6)、熱泵(7)、供水L型三通球閥(1a)、回水L型三通球閥(1b)、控制系統(tǒng)、供回水管路，以及設置于集熱池(2)、儲熱池(3)和溫室內的氣溫傳感器等。其中集熱池(2)和儲熱池(3)在溫室內地下挖建而成；表冷器-風機(6)、熱泵(7)、循環(huán)水泵Ⅰ(4)、循環(huán)水泵Ⅱ(5)、供水L型三通球閥(1a)和回水L型三通球閥(1b)都與控制系統(tǒng)相連，設置于集熱池(2)、儲熱池(3)和溫室內的溫度傳感器也與控制系統(tǒng)相連；

表冷器-風機(6)安裝在溫室屋脊的下方，表冷器-風機(6)的進水口與供水L型三通球閥(1a)的供水閥常通端(1a1)相連，供水L型三通球閥(1a)的供水閥蓄熱端(1a2)通過循環(huán)水泵Ⅰ(4)與集熱池(2)相連，供水L型三通球閥(1a)的供水閥放熱端(1a3)通過循環(huán)水泵Ⅱ(5)與儲熱池(3)相連；表冷器-風機(6)的出水口與回水L型三通球閥(1b)的回水閥常通端(1b1)相連，回水L型三通球閥(1b)的回水閥蓄熱端(1b2)與集熱池(2)相連，回水L型三通球閥(1b)的回水閥放熱端(1b3)與儲熱池(3)相連；集熱池(2)和儲熱池(3)之間通過熱泵(7)相連并傳遞熱量；通過熱泵(7)控制集熱池(2)中水溫的同時，將白天收集到的能量集中儲存于儲熱池(3)中。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述溫室內空氣溫度與所述集熱池中的水溫的溫差大于4℃，以保證白天系統(tǒng)的集熱效率和集熱量。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述集熱池(2)和所述儲熱池(3)間的體積比為1:3.5～4。

4.一種如權利要求1所述表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

白天集熱過程：

白天時段，控制系統(tǒng)將供水閥(1a)的常通端(1a1)與供水閥(1a)的蓄熱端(1a2)、回水閥(1b)的常通端(1b1)和回水閥(1b)的蓄熱端(1b2)分別連通。在控制系統(tǒng)中設置白天室內氣溫預設值T_bk和白天水氣溫差預設值T_wc1；

步驟101、當白天室內氣溫超過T_bk且氣溫與集熱池(2)中的水溫溫差T_sq≥T_wc1時：控制系統(tǒng)開啟風機(6)、循環(huán)水泵Ⅰ(4)，表冷器-風機(6)通過水氣換熱過程吸收室內空氣中盈余的熱能，并經(jīng)由液體管路將吸收到的空氣中的熱能暫時集中在集熱池(2)的水中；

步驟102、當白天室內氣溫小于預設值T_bk或者氣溫與集熱池(2)中的水溫溫差T_sq＜T_wc1時：控制系統(tǒng)關閉風機(6)和循環(huán)水泵Ⅰ(4)，此時集熱過程停止；

白天時段，在步驟101和步驟102間不斷循環(huán)，直至白天時段結束，進入夜間時段；

夜間放熱過程：

夜間時段，控制系統(tǒng)將供水閥(1a)的常通端(1a1)與供水閥(1a)的放熱端(1a3)、回水閥(1b)的常通端(1b1)和回水閥(1b)的放熱端(1b3)分別連通。在控制系統(tǒng)中設置夜間室內氣溫預設值T_ck和夜間水氣溫差預設值T_wc2；

步驟201、當夜間室內氣溫低于T_ck時，控制系統(tǒng)開啟風機(6)、循環(huán)水泵Ⅱ(5)，循環(huán)水泵Ⅱ(5)將儲熱池(3)中的水輸送至表冷器-風機(6)內，表冷器-風機(6)開始通過水氣換熱過程將儲熱池(3)水中的熱能釋放至室內空氣中；

步驟202、當夜間室內氣溫超過(T_ck+2)℃時，或者儲熱池中的水溫與氣溫的溫差T_sr≤T_wc2時：控制系統(tǒng)關閉表冷器-風機(6)和循環(huán)水泵Ⅱ(5)，放熱過程停止；

夜間時段，在步驟201和步驟202間不斷循環(huán)，直至夜間時段結束，返回白天時段。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種表冷器-熱泵聯(lián)合集熱系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，在步驟101的進行過程中，當白天室內氣溫超過白天室內氣溫預設值T_bk且集熱池中的水溫T_x≥(T_bk-T_wc1-1)時，進入步驟111：

步驟111、控制系統(tǒng)打開熱泵(7)進行熱量轉移，將集熱池(2)中的熱能泵送至儲熱池(3)中并儲存，以提高白天系統(tǒng)的集熱效率和集熱量；

步驟112、當白天室內氣溫小于白天室內氣溫預設值T_bk或者集熱池中的水溫T_x＜(T_bk-T_wc1-4)時：控制系統(tǒng)關閉熱泵(7)，熱量轉移停止。