一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，包括水罐储能‑取能单元，水罐储能‑取能单元包括热水罐和冷水罐，热水罐连接地暖热水单元和生活热水单元，热水罐还连接热回收冷凝器单元，热回收冷凝器单元通过变频压缩机和膨胀阀连接双蒸发器单元，双蒸发器单元连接冷水罐，冷水罐连接室内空气调节单元；所述热泵储能系统还包括控制单元，控制单元分别连接室内空气调节单元、水罐储能‑取能单元、双蒸发器单元、热回收冷凝器单元和变频压缩机。本发明专利技术解决了短周期间歇性可再生能源波动的消纳问题，同时提高了在固定工况下的热泵系统的制冷及制热效率。

A Heat Pump Energy Storage System for Suppressing Short-term Fluctuation of Intermittent Energy

The invention discloses a heat pump energy storage system for suppressing short-term fluctuation of intermittent energy, which comprises a water tank energy storage unit, a water tank energy storage unit, a water tank energy extraction unit, a hot water tank connected with a geothermal water heating unit and a domestic hot water unit, a hot water tank connected with a heat recovery condenser unit, and a heat recovery condenser unit connected with a double evaporator through a frequency conversion compressor and an expansion valve. The heat pump energy storage system includes a control unit, which is connected with an indoor air conditioning unit, an indoor air conditioning unit, a water tank energy storage unit, a dual evaporator unit, a heat recovery condenser unit and a frequency conversion compressor, respectively. The invention solves the problem of absorbing short-period intermittent renewable energy fluctuation, and improves the refrigeration and heating efficiency of heat pump system under fixed working conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统
本专利技术涉及热回收式热泵系统，特别是涉及一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统。
技术介绍
由于传统能源的使用会引起温室效应、大气污染等环境问题，光伏发电等清洁能源的使用量在大幅上升。目前，通过光伏发电给生活中的家电等用电器供电成为了利用方式之一。热泵作为一种充分利用低品位热能的高效节能装置，可以通过逆循环方式使热量从低温物体流向高温物体，消耗少量的机械功，获得较大的热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。但是，光伏发电系统存在着自身问题：输出电能受到光照强度、温度波动等环境因素的影响，短期内会出现较大的波动性。目前，一些热泵采用由光伏发电和蓄电池联合供电模式，当光伏发电输出功率大于压缩机额定运行功率时，将富余部分充入蓄电池中。当光伏发电输出功率小于压缩机额定运行功率时，使用蓄电池中的电进行补偿。由于蓄电池的充电和放电过程均有功率的损失，使得热泵系统对于光伏发电的功率无法充分利用，有较大部分浪费。因此，需要解决热泵系统对短期内的光伏发电功率利用率低的问题。再有，普通家用式空调多采用无热回收式的热泵型空调，其存在着一定的缺陷性：在夏季，空调的室内机制取冷量，将热量通过室外机排到空气中，这部分冷凝热不但得不到有效的利用，而且排废热到空气中会加重城市的热岛效应。所以，需要解决普通热泵型空调对冷凝热利用率低的问题。在改进中还需要解决制冷制热量的平衡问题：在一些热回收式热泵空调中，始终保持制冷制热同时运行，蒸发器从水罐中吸收热量，冷凝器向热水罐中的水放热。但是，当同时满足冷热水温度需求时，其与普通热泵热水器相比，蒸发温度较低，与普通制冷空调工况相比，冷凝温度较高，导致机组的制冷和制热效率降低，耗能较大。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，解决了现有技术中存在的对短期内的光伏发电功率利用率低、制冷和制热效率低、耗能大的问题。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，包括水罐储能-取能单元，水罐储能-取能单元包括热水罐和冷水罐，热水罐连接地暖热水单元和生活热水单元，热水罐还连接热回收冷凝器单元，热回收冷凝器单元通过变频压缩机和膨胀阀连接双蒸发器单元，双蒸发器单元连接冷水罐，冷水罐连接室内空气调节单元；所述热泵储能系统还包括控制单元，控制单元分别连接室内空气调节单元、水罐储能-取能单元、双蒸发器单元、热回收冷凝器单元和变频压缩机。进一步，所述热泵储能系统还包括第一电磁阀和水泵，水罐储能-取能单元还包括变频水泵和变频水泵，冷水罐的第一输出端和第一输入端分别连接室内空气调节单元，冷水罐的第二输入端连接双蒸发器单元，冷水罐的第二输出端通过变频水泵连接双蒸发器单元，热水罐的第一输入端通过变频水泵连接热回收冷凝器单元，热水罐的第一输出端连接热回收冷凝器单元，热水罐的第二输出端分别连接生活热水单元的输入端和第一电磁阀的一端，第一电磁阀的另一端连接地暖热水单元的输入端，热水罐的第二输入端通过水泵连接生活热水单元的输出端和地暖热水单元的输出端。进一步，所述双蒸发器单元包括板式换热器，板式换热器的第一载冷剂输出端连接冷水罐的第二输入端，板式换热器的第一载冷剂输入端连接变频水泵，冷水罐的第一输出端和第一输入端分别连接室内空气调节单元，板式换热器的第一制冷剂输出端分别连接变频压缩机的输入端和风冷式翅片换热器的输出端，板式换热器的第一制冷剂输入端通过第二电磁阀后分别连接第三电磁阀的一端和膨胀阀的一端，第三电磁阀的另一端连接风冷式翅片换热器的输入端，风冷式翅片换热器的一侧设有恒速风扇，膨胀阀的另一端连接热回收冷凝器单元。进一步，所述热回收冷凝器单元包括板式换热器，板式换热器的第二制冷剂输入端连接变频压缩机的输出端，板式换热器的第二制冷剂输出端连接风冷式翅片换热器的输入端，风冷式翅片换热器的输出端连接膨胀阀的另一端，风冷式翅片换热器的一侧设有变频风扇，板式换热器的第二载冷剂输出端连接变频水泵，板式换热器的第二载冷剂输入端连接热水罐的第一输出端。进一步，所述室内空气调节单元包括风冷式翅片换热器，风冷式翅片换热器的输出端通过变频水泵连接冷水罐的第一输入端，风冷式翅片换热器的输入端连接冷水罐的第一输出端，风冷式翅片换热器的一侧设有变频风扇。进一步，所述控制单元包括控制器、设于室内空气中的温度信号探头、设于冷水罐中的温度信号探头以及设于热水罐中的温度信号探头，控制器分别连接第三电磁阀、第二电磁阀、第一电磁阀、变频风扇、变频风扇、变频水泵、变频水泵、变频水泵、变频压缩机。进一步，所述控制单元在夏季时控制第二电磁阀开启，第三电磁阀和第一电磁阀均关闭，在冬季时控制第三电磁阀开启，第二电磁阀关闭，第一电磁阀开启。有益效果：本专利技术公开了一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，与现有技术相比，具有如下的有益效果：(1)采用变频压缩机消纳风、光等可再生间歇性能源，不仅消除了短期内间歇性能源的波动带来的影响，且为用户提供了冷热负荷，节约能耗；(2)采用光伏发电的输出功率直接给变频压缩机供电，与传统光伏发电和蓄电池联合供电的方式相比，可以有效的提高短期内对光伏发电的输出功率的利用率，减少了电功率损失；(3)回收了传统空调的废热，用于加热热水，节约了加热热水的能耗且有益于减缓城市热岛效应；(4)制冷剂先通过板式换热器与热水罐中的水进行换热，加热热水罐中水的温度，再通过风冷式冷凝器对进行二次散热，在保证总制热量的基础上，提高总制冷量；(5)根据用户在房间与否采用不同的热回收运行模式，使得单一运行模式下的制冷、制热效率提高。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中系统的示意图；图2为本专利技术具体实施方式中光伏发电短期波动特性的示意图；图3为本专利技术具体实施方式中室温变化曲线；图4为本专利技术具体实施方式中变频风扇的调节转速的电压变化曲线；图5为本专利技术具体实施方式中变频压缩机的调节转速的电压变化曲线；图6为本专利技术具体实施方式中冷水罐水温变化曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，如图1所示，包括水罐储能-取能单元，水罐储能-取能单元包括热水罐17和冷水罐3，热水罐17连接地暖热水单元和生活热水单元，热水罐17还连接热回收冷凝器单元，热回收冷凝器单元通过变频压缩机20和膨胀阀11连接双蒸发器单元，双蒸发器单元连接冷水罐3，冷水罐3连接室内空气调节单元；所述热泵储能系统还包括控制单元，控制单元分别连接室内空气调节单元、水罐储能-取能单元、双蒸发器单元、热回收冷凝器单元和变频压缩机20。热泵储能系统还包括第一电磁阀14和水泵19，水罐储能-取能单元还包括变频水泵16和变频水泵5，冷水罐3的第一输出端和第一输入端分别连接室内空气调节单元，冷水罐3的第二输入端连接双蒸发器单元，冷水罐3的第二输出端通过变频水泵5连接双蒸发器单元，热水罐17的第一输入端通过变频水泵16连接热回收冷凝器单元，热水罐17的第一输出端连接热回收冷凝器单元，热水罐17的第二输出端分别连接生活热水单元的输入端和第一电磁阀14的一端，第一电磁阀14的另一端连接地暖热水单元的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，其特征在于：包括水罐储能‑取能单元，水罐储能‑取能单元包括热水罐(17)和冷水罐(3)，热水罐(17)连接地暖热水单元和生活热水单元，热水罐(17)还连接热回收冷凝器单元，热回收冷凝器单元通过变频压缩机(20)和膨胀阀(11)连接双蒸发器单元，双蒸发器单元连接冷水罐(3)，冷水罐(3)连接室内空气调节单元；所述热泵储能系统还包括控制单元，控制单元分别连接室内空气调节单元、水罐储能‑取能单元、双蒸发器单元、热回收冷凝器单元和变频压缩机(20)。

【技术特征摘要】
1.一种平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，其特征在于：包括水罐储能-取能单元，水罐储能-取能单元包括热水罐(17)和冷水罐(3)，热水罐(17)连接地暖热水单元和生活热水单元，热水罐(17)还连接热回收冷凝器单元，热回收冷凝器单元通过变频压缩机(20)和膨胀阀(11)连接双蒸发器单元，双蒸发器单元连接冷水罐(3)，冷水罐(3)连接室内空气调节单元；所述热泵储能系统还包括控制单元，控制单元分别连接室内空气调节单元、水罐储能-取能单元、双蒸发器单元、热回收冷凝器单元和变频压缩机(20)。2.根据权利要求1所述的平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，其特征在于：所述热泵储能系统还包括第一电磁阀(14)和水泵(19)，水罐储能-取能单元还包括变频水泵(16)和变频水泵(5)，冷水罐(3)的第一输出端和第一输入端分别连接室内空气调节单元，冷水罐(3)的第二输入端连接双蒸发器单元，冷水罐(3)的第二输出端通过变频水泵(5)连接双蒸发器单元，热水罐(17)的第一输入端通过变频水泵(16)连接热回收冷凝器单元，热水罐(17)的第一输出端连接热回收冷凝器单元，热水罐(17)的第二输出端分别连接生活热水单元的输入端和第一电磁阀(14)的一端，第一电磁阀(14)的另一端连接地暖热水单元的输入端，热水罐(17)的第二输入端通过水泵(19)连接生活热水单元的输出端和地暖热水单元的输出端。3.根据权利要求2所述的平抑间歇能源短期波动的热泵储能系统，其特征在于：所述双蒸发器单元包括板式换热器(6)，板式换热器(6)的第一载冷剂输出端连接冷水罐(3)的第二输入端，板式换热器(6)的第一载冷剂输入端连接变频水泵(5)，冷水罐(3)的第一输出端和第一输入端分别连接室内空气调节单元，板式换热器(6)的第一制冷剂输出端分别连接变频压缩机(20)的输入端和风冷式翅片换热器(8)的输出端，板式换热器(6)的第一制冷剂输入端通过第二电磁阀(10)后分别连接第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉婷，孙立，董浩洋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32