[發明專利]一種熱水型空氣源熱泵水箱配比及使用模式優化設計方法

有效

• 申請號: 202011535217.4
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112861306B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 曾昱;劉猛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F25B30/06;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 王莉

本發明公開了一種熱水型空氣源熱泵水箱配比及使用模式優化設計方法，基于不同的熱泵、水箱設計方案建模并模擬工作過程，計算不同設計方案對應的熱水輸出率，以優化熱泵、水箱的設計方案。本發明通過軟件模擬，不需要制作實物，能夠大大地縮短熱泵的設計周期，降低了熱泵的設計成本。

技術領域

本發明涉及熱泵設計技術領域，具體來說，涉及一種熱水型空氣源熱泵水箱配比及使用模式優化設計方法。

背景技術

熱泵的工作原理是根據逆卡諾循環原理，從低溫熱泵吸取熱量然后高溫熱源釋放熱量，從原理上將，熱泵與普通單獨制冷空調原理是一樣的，能力傳遞的動力是通過壓縮機消耗電能實現的。這二者的區別主要在于：熱泵將室外空氣作為熱源，提高室內溫度；空調將室內空氣作為熱源，降低室內溫度。熱泵的性能系數是衡量熱泵經濟性的指標，恒大于1，熱泵技術可以利用低溫熱源，提高低溫可再生能源的利用性。

空氣源熱泵機組在制熱過程中，從室外空氣環境中吸取低品位熱能，通過逆卡諾循環原來，經過壓縮機的動力，采用制冷劑為載體，將低品位能轉為高品位能，再講熱量傳遞給水或者是空氣，對于此類熱水型空氣源熱泵，則是傳遞給管路系統中的循環水，從而加熱管路中的循環水。

緩沖水箱作為熱泵采暖安全系統中的一部分，對于運行中的主機有著減壓和保護的作用。不增設緩沖水箱，很可能會導致機組頻繁啟動，在控制流量少的時候，機組也容易產生報警，水流量不足更會帶來很多問題。增設緩沖水箱相當于系統能量儲存增加，系統溫度變化平穩，主機的啟停次數降低，使用壽命延長。除了上述優點外，緩沖水箱還具備其他一些功能及作用：(1)系統強制自動排氣；(2)對系統中動力部件水泵的保護；(3)避免主機高壓保護；(4)調試簡單，末端達到效果更快；(5)系統排污徹底，防止系統阻塞；(6)系統運行穩定。

現有技術中，在設計熱泵、水箱時，一般通過制作實物模型，對實物模型進行熱水輸出率測試，根據測試結果改進熱泵、水箱的結構，并制作新的實物模型，根據反復的實驗、改進得到最終方法。在現有的設計過程中，設計人員一般通過經驗改進熱泵、水箱的結構，整個設計周期長，多次制作實物模型，設計成本高，且不能準確地得知影響熱水輸出率的因素，無法明確改進方向。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種熱水型空氣源熱泵水箱配比及使用模式優化設計方法，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。

為此，本發明采用的具體技術方案如下：

一種熱水型空氣源熱泵水箱配比及使用模式優化設計方法，基于不同的熱泵、水箱設計方案建模并模擬工作過程，計算不同設計方案對應的熱水輸出率，以優化熱泵、水箱的設計方案。

優選的，所述熱泵壓縮機模型為：

N_th-壓縮機的理論計算功率，W

h_o,th-壓縮機等熵壓縮出口的焓值，J/Kg；

h_i-壓縮機吸氣焓值，J/Kg；

γ-輸氣系數；

V_th-壓縮機的理論容積輸氣量，m3/s,由壓縮機的結構參數決定；

V_sur-壓縮機吸氣口的制冷劑氣態比體積m3/Kg

優選的，水箱模型為

式中下表s表示水箱中的水；Us是水箱中的水向外界的傳熱系數，取Us＝0，邊界條件為：

優選的，單相區換熱系數α計算公式為：