一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，该采暖系统包括呈循环回路的导热管，所述导热管依次经过空气源热泵、加热单元及多级储能单元，所述导热管内填充导热介质，所述多级储能单元中铺设传热导管，并通过传热导管中的传热介质将多级储能单元中的热量传递给热用户。与现有技术相比，本发明专利技术利用电辅助加热、空气预热的方法可以实现空气源热泵全天候的高效使用，采用低谷电以及高低温梯级储热释热的方法提高能源利用效率，采用高密度相变储热装置获得更低的空间需求和稳定的温度输出，具有体积小、高效率、全天候自适应以及良好经济性的优点。

Multi mode heating system of air source heat pump driven by trough electricity

The present invention relates to an air source heat pump of low power driven multi mode heating system, the heating system comprises a heat conducting loop pipe, the heat pipe passes through the air source heat pump, heating unit and multi-level storage unit, the heat pipe filled with heat conducting medium, wherein the multistage storage unit in laying heat transfer the catheter, and through the medium of heat transfer heat transfer pipe in the multilevel storage unit in the heat transfer heat to the user. Compared with the prior art, the invention uses the method of electric auxiliary heating, air preheating can achieve efficient use of air source heat pump all-weather, improve energy efficiency methods of low power and low temperature cascade heat storage heat release, temperature output space of lower demand and stable with high density heat storage device, has the advantages of has the advantages of small volume, high efficiency, all-weather adaptive and good economic performance.

【技术实现步骤摘要】
一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统
本专利技术涉及热泵空调供暖领域，具体涉及一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统。
技术介绍
随着社会的不断变革与进步，能源已成为人类赖以生存与发展的基石。工业革命以来，化石燃料消耗的迅猛增加对能源安全、环境保护提出了巨大挑战。在能源消耗中，建筑能耗庞大，而其中最大的能源消耗来自于制冷空调以及供暖领域。为了节约能源减少碳排放，高效的节能技术不断被提出。相比于目前日趋成熟的空调制冷技术，家庭及工业供热效率普遍不高，依然存在大量电加热、燃气加热等低效率高污染的产热方式。而近些年来随着雾霾问题的突出，人们逐渐认识到节能环保的空气源热泵具有广阔应用前景，但其供热温度普遍低于50℃、蒸发温度受制于环境温度以及水箱体积庞大等一系列问题对空气源热泵的推广提出了挑战。因此，以太阳能热、地热源为代表的新能源辅助空气源热泵受到广泛关注，但新能源的低密度、间歇性以及不稳定性致使其并不能完美地辅助空气源热泵热水系统。相比之下，低谷电的利用具有更好的可靠性和经济性。在此背景下，一种利用低谷电驱动与高密度储热相结合的空气源热泵多模式采暖方法及系统被提出，用以克服传统空气源热泵的不足、提高能源利用效率且具有良好的经济性。经查阅现有相关专利文献，中国专利申请号为CN201420352471.4的“太阳能季节性蓄热复合低谷电驱动空气源热泵系统”综合利用了太阳能以及低谷电，该系统较新颖但各种能源难以完美匹配且系统复杂导致经济性较差。中国专利申请号为CN201420641206.8的“谷电储能热泵热水装置”提出了一种利用谷电储能的热水装置，但依然没有克服传统空气源热泵在低温环境中效率低下甚至无法使用的问题，且没有提出详细具体的运行方法和应用说明。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种经济性好、能量利用率高、适应性强的低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，所述采暖系统包括呈循环回路的导热管，所述导热管依次经过空气源热泵、加热单元及多级储能单元，所述导热管内填充导热介质，所述多级储能单元中铺设传热导管，并通过传热导管中的传热介质将多级储能单元中的热量传递给热用户。本专利技术利用夜间价格低廉的低谷电驱动空气源热泵产生热水与高密度相变储能装置换热从而实现高密度热量的储存，采用高密度的相变储能材料大幅降低传统水箱体积。此外，在寒冷的冬季夜晚，传统的空气源热泵性能下降，使用低谷电驱动空气源热泵的同时，低谷电辅助加热单元加热空气源热泵出口热水，以达到相变储能材料相变所需温度。在极寒冷的冬季夜晚，传统空气源热泵无法工作，则采用完全电加热方式从而保证系统的全天候可运行。在白天，空气源热泵停止工作，高密度的相变储能装置向热用户供热，热用户中采用循环水通过风机盘管供暖以及地板供暖，而有一定余热的生活废水则流向低温相变储热装置用于在夜间预热空气源热泵中的循环水以提高能源利用效率。所述的导热管上设有循环泵，所述导热介质为水。所述的加热单元包括电热器，该电热器主要是利用低谷电进行驱动，价格更低。所述的多级储能单元包括至少两级相变储能装置，所述导热管从上一级相变储能装置出来后连接三通换向阀的入口，所述三通换向阀的一个出口直接通过导热管与进入空气源热泵的导热管连通，三通换向阀的另一个出口连接的导热管进入下一级相变储能装置，其中，多级相变储能装置的分布按照填充的相变材料的相变温度高低进行，即高温的相变材料填充在上一级相变储能装置中，低温的相变材料填充在下一级相变储能装置中。高温的相变材料以三水合醋酸钠为代表，低温的相变材料以十水合硫酸钠为代表。优选的，所述的多级储能单元为两级储能单元，包括高温相变储能装置和低温相变储能装置，所述导热管从空气源热泵中出发，经过加热单元后进入所述高温相变储能装置，然后连接三通换向阀的入口，所述三通换向阀的一个出口通过导热管回到空气源热泵，所述三通换向阀另一个出口连接的导热管经过低温箱变储能装置后回到空气源热泵。所述的空气源热泵包括蒸发器和冷凝器，所述导热管经过冷凝器，所述蒸发器的热流管程通过空气管连通大气，且所述空气管经过至少一级相变储能装置。一种传热导管的布置方式如下：所述的传热导管为水管，所述水管的一端通入冷自来水，冷自然水经过第一级相变储能装置后变成热水被热用户使用，使用后的废水通过水管依次流经后续相变储能装置后排出。另一种传热导管的布置方式如下：所述的传热导管为循环水管，所述循环水管上设置采暖循环水泵，所述循环水管依次经过某一级相变储能装置、采暖盘管和地板采暖管。两种传热导管的布置方式可单独存在，也可同时存在，且如有其它的传热导管布置方式，也是可以的。该系统根据不同的气候条件可以实现以下四种夜间储热白天供热模式，以两级储能单元为例进行说明：夏季夜晚气温较高时，利用廉价的低谷电驱动空气源热泵产生高温热水，通过换热后储存在高温相变储热装置中，此时循环水不流入低温相变储热装置，白天使用高温相变储热装置仅向热用户提供热水；春秋季夜晚气温较低时，空气源热泵输出热源通过水换热后分别存储在高温相变储热装置和低温相变储热装置中，低温相变储热装置中供暖水循环工作提供风机盘管采暖和地板采暖，同时预热流经空气源热泵蒸发器的空气从而提高工作效率和输出温度；在寒冷的冬季夜晚，空气源热泵的输出温度大幅下降，低温相变储能装置的预热已经不能满足工作需求，使用辅助电加热装置加热，提高出口水温以达到高温相变储热材料的相变温度。在北方极其寒冷的冬季夜晚，空气源热泵完全失效停止工作时，仅采用低谷电加热循环水，将热量储存在相变储能装置中以供白天使用。以上四种模式均采用夜间加热储热，白天放热的方法，具体如下：当所述系统运行模式为夏季模式时，夜晚，空气源热泵工作，冷凝器与电加热器之间的循环泵工作，电加热器不工作，高温相变储热装置出口的三通阀与冷凝器相连，低温储热装置与风机盘管之间的采暖循环水泵关闭，相变储热装置温度超过相变温度后所有设备停止工作。白天，所有设备停止工作，热水用户打开旋拧阀门即可得到热水。当所述系统运行模式为春秋季模式时，夜晚，空气源热泵工作，冷凝器与电加热器之间的循环泵工作，电加热器不工作，高温相变储热装置出口三通阀与低温储热装置相连，相变储热装置温度超过相变温度后所有设备停止工作，仅保持低温储热装置与风机盘管之间的采暖循环水泵工作。白天，仅打开低温储热装置与风机盘管之间的采暖循环水泵，其余设备停止工作，热水用户可打开旋拧阀门得到热水。当所述系统运行模式为冬季模式时，夜晚，空气源热泵工作，冷凝器与电加热器之间的循环泵工作，系统检测到高温相变储热装置入口温度低于相变材料相变温度时，电加热器开始工作，高温相变储热装置出口三通阀与低温储热装置相连，相变储热装置温度超过相变温度后所有设备停止工作，仅保持低温储热装置与风机盘管之间的采暖循环水泵工作。白天，仅打开低温储热装置与风机盘管之间的采暖循环水泵，其余设备停止工作，热水用户可打开旋拧阀门得到热水。当所述系统运行模式为极寒冷冬季模式时，夜晚，空气源热泵无法运行，冷凝器与电加热器之间的循环泵工作，电加热器工作，高温相变储热装置出口三通阀与低温储热装置相连，相变储热装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述采暖系统包括呈循环回路的导热管，所述导热管依次经过空气源热泵、加热单元及多级储能单元，所述导热管内填充导热介质，所述多级储能单元中铺设传热导管，并通过传热导管中的传热介质将多级储能单元中的热量传递给热用户。

【技术特征摘要】
1.一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述采暖系统包括呈循环回路的导热管，所述导热管依次经过空气源热泵、加热单元及多级储能单元，所述导热管内填充导热介质，所述多级储能单元中铺设传热导管，并通过传热导管中的传热介质将多级储能单元中的热量传递给热用户。2.根据权利要求1所述的一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述的导热管上设有循环泵，所述导热介质为水。3.根据权利要求1所述的一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述的加热单元包括电热器。4.根据权利要求1所述的一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述的多级储能单元包括至少两级相变储能装置，所述导热管从上一级相变储能装置出来后连接三通换向阀的入口，所述三通换向阀的一个出口直接通过导热管与进入空气源热泵的导热管连通，三通换向阀的另一个出口连接的导热管进入下一级相变储能装置。5.根据权利要求4所述的一种低谷电驱动的空气源热泵多模式采暖系统，其特征在于，所述的多级储能单元为两级储能单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷贤，许嘉兴，王如竹，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31