分体式空气源热泵冷热储能系统及其制冷、供热控制方法技术方案

本发明专利技术给出了一种分体式空气源热泵冷热储能系统及其制冷、供热控制方法，其系统包括螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、中央控制系统、冷热储能器、供水末端、高效节能器、制冷剂泵和温度传感器，风冷换热器与其它设备分体布置。该系统可依据电力负荷、天气预报、服务对象和实时环境温度来实施调节系统运行模式、系统出水温度和冷热负荷，实现供热和供冷与需求的实时匹配，使得系统运行效率最大化、运行成本最低。

Split air source heat pump cold and hot energy storage system and its refrigeration and heating control method

The invention provides a split air source heat pump cold and hot energy storage system and its refrigeration and heating control method. The system comprises a screw compressor, an evaporative condenser, an air-cooled heat exchanger, a central control system, a cold and hot energy storage device, a water supply terminal, an efficient energy-saving device, a refrigerant pump and a temperature sensor, an air-cooled heat exchanger and the like. Its equipment is divided into different parts. The system can realize real-time matching of heating, cooling and demand according to power load, weather forecast, service object and real-time ambient temperature to regulate system operation mode, system effluent temperature and cooling and heating load, so as to maximize system operation efficiency and minimize operation cost.

【技术实现步骤摘要】
分体式空气源热泵冷热储能系统及其制冷、供热控制方法
本专利技术涉及一种分体式空气源热泵冷热储能系统及其制冷、供热控制方法。
技术介绍
国家大力推广采用清洁能源供冷、供热，其中高效热泵技术、低温储能技术和冷热一体化技术是电能替代的关键技术。空气热源是目前适用范围最广而且是大部分地区唯一可用的废热源。对于大规模项目，小型涡旋空气源热泵由于存在台数多、占地面积大、易产生冷湖和维护费用高等弊端，应用严重受限。大型螺杆空气源热泵也存在重量大、噪音大、室外运行寿命低等弊端。南方高湿地区的能源塔分体式空气源热泵，室外能源塔与室内热泵机组之间为乙二醇或氯化钙盐水溶液，由于增加盐水溶液间接换热系统，系统效率降低、需增加盐水浓缩装置导致系统结构复杂、故障率提高、盐水飘逝、同时受限于工作原理，并不适合北方干燥地区。目前小型家用分体式空气源热泵系统，风冷蒸发器布置在室外，其余设备布置在室内，但两者距离很短，连接管路很短，风冷蒸发器采用直接膨胀供液可满足要求。但对于大型空气源热泵系统，风冷蒸发器一般布置在裙楼顶，其余设备布置在地下机房，两者连接管路较长，制冷剂沿程阻力降大，若仍采用常规直接膨胀供热方式则管路无效过热度较大，导致系统运行效率太低。夜间谷电时段末端冷热需求骤减，造成电力、设备闲置，同时谷电电价优惠明显。白天末端冷热需求也存在实时波动，为了达到产能量与需求量平衡，压缩机只能部分载位运行，从而导致系统效率降低。部分储能系统采用单一功能的相变蓄热材料，只有一个相变温度，无法根据不同换热末端调节相变温度，同时一种材料无法同时满足冬季蓄热、夏季蓄冷，进一步地，绝大部分相变蓄热器不适用于热泵系统，水流组织差，水与相变材料换热效果差，导致进水温度与相变温度差太大，从而系统运行效率大幅降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分体式空气源热泵冷热储能系统及其制冷、供热控制方法，该系统可依据电力负荷、天气预报、服务对象和实时环境温度来实施调节系统运行模式、系统出水温度和冷热负荷，实现供热和供冷与需求的实时匹配，使得系统运行效率最大化、运行成本最低。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种分体式空气源热泵冷热储能系统，包括螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、中央控制系统、冷热储能器、供水末端、高效节能器、制冷剂泵和温度传感器，所述螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、高效节能器和制冷剂泵组成分体式空气源热泵，所述风冷换热器与螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵采用分体式设计，所述风冷换热器设置在室外，螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵作为一整体设置在机房内，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、风冷换热器和蒸发冷凝器经过后再回到螺杆压缩机内形成制冷循环回路，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器、制冷剂泵和风冷换热器后再回到螺杆压缩机内形成制热循环回路，中央控制系统控制分体式空气源热泵工作，所述温度传感器与所述中央控制系统相连接，所述冷热储能器包括壳体，在所述壳体上设置有上下分布的壳体进口和壳体出口，在所述壳体内设置有若干柱状蓄能单元体，在所述柱状蓄能单元体内填充有相变材料；所述蒸发冷凝器、循环水泵、冷热储能器和供水末端之间设置有连接管道，通过调节连接管路上相应的控制阀可实现蒸发冷凝器对供水末端的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对冷热储能器的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供热和边储热工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供冷和边储冷工作回路和或者实现冷热储能器对供水末端的单独供热或供冷工作回路。优选地，在所述蒸发冷凝器的出口端与所述壳体进口之间设置有第八管道，在所述第八管道上串接一V9控制阀，在所述蒸发冷凝器的进口端和所述壳体出口之间设置有第九管道，所述循环水泵串接在第九管道上，在所述供水末端的进口端与第八管道之间设置一第十管道，且第十管道与第八管道的连接点处于所述V9控制阀的上游，在所述第十管道上串接一V8控制阀，在所述供水末端的出口端与第八管道和第九管道之间分别设置一第十一管道和第十二管道，且第十一管道与第九管道之间的连接点处于循环水泵的下游，第十二管道与第八管道的连接点处于V9控制阀下游，在第十一管道上串接一V10控制阀，在所述第十二管道上串接一V11控制阀，所述V8控制阀、V9控制阀、V10控制阀和V11控制阀均与中央控制系统相连接。进一步地，所述V8控制阀为电磁比例控制阀、所述V9控制阀、V10控制阀和V11控制阀均为电磁开关阀。优选地，在所述壳体内设置有若干用于固定柱状蓄能单元体的筋板，且若干筋板上下分布，流水从壳体进口流入，在若干筋板的导流下呈蛇形流到壳体出口。进一步地，在所述壳体出口和壳体进口上均设置一喷淋头。优选地，所述相变材料为具有单一相变温度的相变材料，其单一相变温度为5℃或50℃或65℃或80℃。优选地，所述相变材料为具有双相变温度的相变材料，其双相变温度为5℃和50℃。本专利技术还提供了一种分体式空气源热泵冷热储能系统的制冷、供热控制方法，包括以下步骤：S1、启动分体式空气源热泵；S2、依据季节需求，使得分体式空气源热泵进入制冷模式或者供热模式进行工作；S2.1、在夏季，分体式空气源热泵进入制冷模式进行制冷工作，在制冷模式下，中央控制系统首先依据电力负荷信号来指定系统的制冷工作模式，当电力负荷高时，中央控制系统直接将系统切换至热泵停机单取冷工作模式，在热泵停机单取冷工作模式中，分体式空气源热泵停机，冷热储能器向供水末端单独供冷；当电力负荷正常时，中央控制系统利用天气预报来判断未来一天是否高温天气，当未来一天是高温天气时，中央控制系统直接将系统切换至热泵单独供冷工作模式，在热泵单独供冷工作模式中，分体式空气源热泵单独向供水末端供冷，当未来一天不是高温天气，中央控制系统依据当地电价时段来实时改变系统的工作模式，在高电价时段，中央控制系统将系统切换至热泵停机单取冷工作模式下工作，平常电价时段，中央控制系统将系统切换至热泵单独供冷工作模式下工作，低电价时段，中央控制系统依据供水末端服务对象为居民或办公楼来切换系统工作模式，当供水末端的服务对象为居民时，中央控制系统直接将系统切换至热泵边供冷边蓄冷工作模式下工作，在热泵边供冷边蓄冷工作模式下，分体式空气热源泵一边向供水末端供冷，一边向冷热储能器供冷，冷热储能器进行蓄冷，当供水末端的服务对象为办公楼时，中央控制系统直接将系统切换至热泵单独蓄冷工作模式下工作，在热泵单独蓄冷工作模式下，系统停止向供水末端供冷，分体式空气源热泵只向冷热储能器内供冷，在系统进入到相应的热泵单独供冷工作模式或者热泵边供冷边蓄冷工作模式或者热泵单独蓄冷工作模式中时，中央控制系统依据温度传感器传递的实时温度信号来控制分体式空气热源泵的工作负荷和V8控制阀的开口度，以便供冷量与需求量实时匹配；S2.2、在冬季，分体式空气源热泵进入制热模式进行供热工作，在供热模式下，中央控制系统首先依据电力负荷信号来指定系统的供热工作模式，当电力负荷高时，中央控制系统直接将系统切换至热泵停机单取热工作模式，在热泵停机单取热工作模式中，分体式空气源热泵停机，冷热储能器向供水末端单独供热；当电力负荷正常时，中央控制系统利用天气预报本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分体式空气源热泵冷热储能系统，包括螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、中央控制系统、冷热储能器和供水末端，其特征是，该冷热储能系统还包括高效节能器、制冷剂泵和温度传感器，所述螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、高效节能器和制冷剂泵组成分体式空气源热泵，所述风冷换热器与螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵采用分体式设计，所述风冷换热器设置在室外，螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵作为一整体设置在机房内，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、风冷换热器和蒸发冷凝器经过后再回到螺杆压缩机内形成制冷循环回路，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器、制冷剂泵和风冷换热器后再回到螺杆压缩机内形成制热循环回路，中央控制系统控制分体式空气源热泵工作，所述温度传感器与所述中央控制系统相连接，所述冷热储能器包括壳体，在所述壳体上设置有上下分布的壳体进口和壳体出口，在所述壳体内设置有若干柱状蓄能单元体，在所述柱状蓄能单元体内填充有相变材料；所述蒸发冷凝器、循环水泵、冷热储能器和供水末端之间设置有连接管道，通过调节连接管路上相应的控制阀可实现蒸发冷凝器对供水末端的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对冷热储能器的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供热和边储热工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供冷和边储冷工作回路和或者实现冷热储能器对供水末端的单独供热或供冷工作回路。...

【技术特征摘要】
1.一种分体式空气源热泵冷热储能系统，包括螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、中央控制系统、冷热储能器和供水末端，其特征是，该冷热储能系统还包括高效节能器、制冷剂泵和温度传感器，所述螺杆压缩机、蒸发冷凝器、风冷换热器、高效节能器和制冷剂泵组成分体式空气源热泵，所述风冷换热器与螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵采用分体式设计，所述风冷换热器设置在室外，螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器和制冷剂泵作为一整体设置在机房内，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、风冷换热器和蒸发冷凝器经过后再回到螺杆压缩机内形成制冷循环回路，制冷剂通过管路依次从螺杆压缩机、蒸发冷凝器、高效节能器、制冷剂泵和风冷换热器后再回到螺杆压缩机内形成制热循环回路，中央控制系统控制分体式空气源热泵工作，所述温度传感器与所述中央控制系统相连接，所述冷热储能器包括壳体，在所述壳体上设置有上下分布的壳体进口和壳体出口，在所述壳体内设置有若干柱状蓄能单元体，在所述柱状蓄能单元体内填充有相变材料；所述蒸发冷凝器、循环水泵、冷热储能器和供水末端之间设置有连接管道，通过调节连接管路上相应的控制阀可实现蒸发冷凝器对供水末端的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对冷热储能器的单独供热或供冷工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供热和边储热工作回路、或者实现蒸发冷凝器对供水末端和冷热储能器边供冷和边储冷工作回路和或者实现冷热储能器对供水末端的单独供热或供冷工作回路。2.根据权利要求1所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，在所述蒸发冷凝器的出口端与所述壳体进口之间设置有第八管道，在所述第八管道上串接一V9控制阀，在所述蒸发冷凝器的进口端和所述壳体出口之间设置有第九管道，所述循环水泵串接在第九管道上，在所述供水末端的进口端与第八管道之间设置一第十管道，且第十管道与第八管道的连接点处于所述V9控制阀的上游，在所述第十管道上串接一V8控制阀，在所述供水末端的出口端与第八管道和第九管道之间分别设置一第十一管道和第十二管道，且第十一管道与第九管道之间的连接点处于循环水泵的下游，第十二管道与第八管道的连接点处于V9控制阀下游，在第十一管道上串接一V10控制阀，在所述第十二管道上串接一V11控制阀，所述V8控制阀、V9控制阀、V10控制阀和V11控制阀均与中央控制系统相连接。3.根据权利要求2所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，所述V8控制阀为电磁比例控制阀、所述V9控制阀、V10控制阀和V11控制阀均为电磁开关阀。4.根据权利要求1所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，在所述壳体内设置有若干用于固定柱状蓄能单元体的筋板，且若干筋板上下分布，流水从壳体进口流入，在若干筋板的导流下呈蛇形流到壳体出口。5.根据权利要求4所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，在所述壳体出口和壳体进口上均设置一喷淋头。6.根据权利要求1所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，所述相变材料为具有单一相变温度的相变材料，其单一相变温度为5℃或50℃或65℃或80℃。7.根据权利要求1所述的分体式空气源热泵冷热储能系统，其特征是，所述相变材料为具有双相变温度的相变材料，其双相变温度为5℃和50℃。8.一种依据权利要求1-7任一项所述的分体式空气源热泵冷热储能系统的制冷、供热控制方法，其特征是，包括以下步骤：S1、启动分体式空气源热泵；S2、依据季节需求，使得分体式空气源热泵进入制冷模式或者供热模式进行工作；S2.1、在夏季，分体式空气源热泵进入制冷模式进行制冷工作，在制冷模式下，中央控制系统首先依据电力负荷信号来指定系统的制冷工作模式，当电力负荷高时，中央控制系统直接将系统切换至热泵停机单取冷工作模式，在热泵停机单取冷工作模式中，分体式空气源热泵停机，冷热储能器向供水末端单独供冷；当电力负荷正常时，中央控制系统利用天气预报来判断未来一天是否是高温天气，当未来一天是高温天气时，中央控制系统直接将系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑宪辉，吴玉麒，吴琪珑，朱茂霞，马振杰，
申请(专利权)人：临沂智慧新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37