[發明專利]一種地源熱泵與蓄能復合空調系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010762916.6
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111928383B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 謝毅偉;胡平放;翁琳;朱娜;雷飛;胡志高;王彥芳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;華中科技大學溫州先進制造技術研究院;湖北風神凈化空調設備工程有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/64;F24F11/84;F24F11/85
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明公開了一種地源熱泵與蓄能復合空調系統及其控制方法。所述系統包括地埋管換熱器、熱泵機組、第一換熱器、第二換熱器、第一循環泵、第一蓄能箱、第二蓄能箱、第二循環泵和換熱介質控制模塊；所述換熱介質控制模塊，用于在第一預設時間要求下，能夠將已儲存在第二蓄能箱中的換熱介質調節至預設溫度，并將預設溫度的換熱介質通入第一蓄能箱中進行保溫；在第二預設時間要求下，從熱泵機組流出的換熱介質能夠僅流經第一換熱器進行換熱，同時，使在第一蓄能箱中保溫的換熱介質能夠流入第二換熱器進行換熱后，存儲至第二蓄能箱中。本發明在充分利用峰谷電價帶來的經濟性優勢的同時，可實現能源的高效利用，避免能源的浪費。

技術領域

本發明屬于空調技術領域，更具體地，涉及一種地源熱泵與蓄能復合空調系統及其控制方法。

背景技術

地源熱泵與蓄能復合空調系統充分利用淺層地熱能為建筑末端供冷供熱，實現能源的高效利用；同時通過夜間蓄能與日間供能充分利用峰谷電價的優勢，提升系統的經濟效益。另外，由于負荷預測是根據系統的運行特性、自然條件與時間信息等諸多因數，在滿足一定精度要求的條件下，確定未來某特定時刻的負荷數據。所以地源熱泵與蓄能復合空調系統將負荷預測運行策略應用于該系統中能更好的發揮蓄能系統在經濟效益方面的優勢，同時能夠根據負荷預測合理進行儲能及分配，提高能源的利用率。

然而，現有的地源熱泵與蓄能空調復合系統中蓄能箱與通過該蓄能箱中換熱介質進行日間換熱的空調之間為并聯，從換熱完成后換熱介質回流至蓄能箱中，蓄能箱中換熱介質溫度逐漸升高，影響換熱效率，蓄能箱中保溫的換熱介質體積固定，在已保溫的換熱介質使用不完的情況下，造成了能源的浪費。另外，現有技術中采用的負荷預測方法，通常只根據歷史負荷信息進行預測，未能充分考慮到環境因素對預測結果準確性的影響。現有技術中的負荷預測方法往往拘泥于將負荷進行直接預測，預測結果即為空調的全部負荷，該類技術在實際地源熱泵空調空調系統中應用尚不夠成熟，易出現由于負荷預測結果不夠準確而導致后續流量調節無法滿足使用需求的問題。

因此，本領域研發人員亟需針對以上存在的不足做出改進，以提出一種預測控制運行策略并將該策略應用于改進的復合地源熱泵與蓄能復合空調系統中，充分利用峰谷電價帶來的經濟性優勢的同時，實現能源的高效利用。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種地源熱泵與蓄能復合空調系統及其控制方法，其目的在于在改進地源熱泵與蓄能復合空調系統中具體結構的同時，有效與空調負荷預測方法和蓄能箱中蓄能量的預測方法相結合，合理進行儲能及分配。由此解決能源浪費，由于負荷預測結果不夠準確而導致后續流量調節無法滿足使用需求的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種地源熱泵與蓄能復合空調系統，包括：地埋管換熱器、熱泵機組、第一換熱器、第二換熱器和第一循環泵，所述第一換熱器和第二換熱器并聯，二者進出口分別通過設置有三通閥的管路與熱泵機組連接，所述熱泵機組與地埋管換熱器連接，所述第一循環泵被設置在熱泵機組出口或入口所在管路上；所述系統還包括：第一蓄能箱、第二蓄能箱、第二循環泵和換熱介質控制模塊；

其中，所述第一蓄能箱、所述第二換熱器和所述第二蓄能箱依次串聯形成串聯支路，所述第二循環泵被設置在該串聯支路中；

所述換熱介質控制模塊，用于通過控制所述三通閥、所述第一循環泵和所述第二循環泵8，使得在第一預設時間要求下，從熱泵機組流出的換熱介質能夠僅流入所述串聯支路，不流經第一換熱器；從而能夠將已儲存在第二蓄能箱中的換熱介質調節至預設溫度，并將預設溫度的換熱介質通入第一蓄能箱中進行保溫；并且，使得在第二預設時間要求下，從熱泵機組流出的換熱介質能夠僅流經第一換熱器進行換熱，不流入所述串聯支路；同時，通過控制所述第二循環泵使在第一蓄能箱中保溫的換熱介質能夠流入第二換熱器進行換熱后，存儲至第二蓄能箱中。

優選地，所述第一蓄能箱的入口和所述第二蓄能箱的出口通過管路直接連通，使進入所述串聯支路的換熱介質分為兩路，一路進入第一蓄能箱，另一路與從第二蓄能箱中流出的換熱介質匯合后流出所述串聯支路。