自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种自给式多能源互补的毛细管辐射热泵及其控制方法，辐射热泵包括热泵主系统、储热子系统和双级喷气增焓子系统，热泵的控制方法实现白天采暖+蓄热或单独蓄热，夜晚采暖，蓄热的热水以有源喷气增焓的形式转化为制热量，提升采暖效果。本发明专利技术是基于两级喷气增焓技术的多能源互补热泵，第一级为常规喷气增焓，通过提高过冷度以吸收更多的空气能，第二级为制冷剂吸收外部热源热量，以喷射焓差的形式转化为制热量。为解决低品位热源难以供给的问题，提供自给式低品位热源供给装置，热泵产生的热水蓄积在水箱中，作为有源喷气增焓的低品位热源热量。基于自给式低品位热源的两级喷气增焓技术，实现多能互补，大幅提高热泵性能。高热泵性能。高热泵性能。

【技术实现步骤摘要】
自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵及其控制方法


[0001]本专利技术涉及热泵系统领域，尤其涉及一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着工业的发展以及人们生活水平的日益提高，供热、制冷在生产、生活中已是密不可分，对城市生活小区、商业建筑及人类的整个生活已显得至关重要。大城市能源的主要用途之一是给建筑物提供热和制冷。传统动力系统的技术开发以及商业化的努力主要着眼于单独的设备，例如，集中供热、直燃式中央空调设备。这些设备的共同问题在于单一目标下的能耗高，这些设备均未达到能源的高效综合利用。直接燃用天然气的吸收式冷热一体化系统的设备投资和运行费用高，系统的能量利用率相对较低；传统的压缩式冷热设备，其在寒冷地区独立应用困难，可用性差；而直接利用电锅炉的方式，不仅能源利用率差，而且运行费用也高。
[0003]中国专利CN1470812A公开了一种蓄热式风冷热泵冷热水一体化系统，其方案采用结合蓄热器和热回收器的蓄热式风冷热泵冷热水一体化空调系统，利用压缩机出气口高压高温气体的冷凝热，对废热进行了有效的回收，增加热水器的基础上增大冷凝面积，制热时，利用国家谷电政策，通过谷电时热泵机组的运行进行蓄热，在峰电时进行放热；气候寒冷时，通过蓄热装置在晚上进行蓄热，在白天向热泵进行补热，保证热泵的正常供热运转，克服了热泵在寒冷地区不能有效运转的缺点。然而冬季夜晚气温更低，难以从室外换热，反而室内的供热需求更大，其方案依然没有克服冬季夜晚换热效率低的问题。
[0004]现有技术中还有一种多能源互补热泵，其主要包括热泵辅助太阳能热水器和太阳能辅助热泵，然而热泵能耗高、低温环境性能衰减严重且无法用于极低温环境，解决措施是采用多能源互补热泵、复叠式热泵和喷气增焓技术。多能源互补热泵主要包括热泵辅助太阳能热水器和太阳能辅助热泵，由于太阳能的分散性和不稳定性，导致其利用率低、难以供给，该系统太阳能吸热板数量多，换热器面积大，安装不方便，而且成本高。复叠式热泵可以满足低温环境下的供暖需求，扩大了空气源热泵的应用范围，但是能效低，结构复杂且成本高。常规的喷气增焓技术，由于喷射制冷剂的喷射热量来自热泵自身，喷射过程的焓差不能转化为制热量，热泵性能提升幅度有限，无法用于
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20℃以下的极低温环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其能够提升低温环境下的压缩机吸气温度，本专利技术的另一个目的是提供一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵的控制方法，解决极低温环境下热泵应用难以制热的问题，以降低冬季制热的能耗。
[0006]一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，包括热泵主系统和储热子系统，所述热泵主系统包括压缩机和制热主路，所述储热子系统包括保温水箱，所述保温水箱
内设置有用于加热介质水的换热管，所述压缩机的出液口通过管路连接有油分离器，所述油分离器分别连通制热主路和换热管，所述压缩机的吸气口连通有介质回流管路，所述保温水箱上设置有用于泵送介质水的回流管和出水管，所述回流管和出水管与介质回流管路构成换热连接，所述油分离器与制热主路和换热管之间分别设置有主路电磁阀和蓄热侧电磁阀。
[0007]上述方案中在不影响制热主路运行的情况下，额外旁通设置了一个储热子系统，这样可以在白天温度较高的时候对保温水箱内的介质水进行加热，然后等晚上温度较低时利用储热子系统中的热量对压缩机的吸气口的介质回流管路进行加热以提升压缩机的吸气温度，提高换热效率降低能耗。
[0008]作为优选，所述热泵主系统还包括四通换向阀和水侧冷凝器，所述四通换向阀包括C口、E口、S口以及与主路电磁阀连通的D口；
[0009]所述C口通过管路依次连接有室外换热器、主电子膨胀阀、高压储液器，所述水侧冷凝器包括出流管和进流管，所述高压储液器通过管路连接出流管；
[0010]所述E口通过管路连通进流管；
[0011]所述S口通过管路连接有气液分离器，所述气液分离器的出口通过吸气管与压缩机的吸气口连通，所述吸气管与油分离器之间通过回油毛细管连通；
[0012]制热运行时，D口与S口连通，C口与E口连通。
[0013]作为优选，所述高压储液器与主电子膨胀阀之间的管路上设置有一级过冷器，所述主电子膨胀阀与一级过冷器之间的管路为主液管，所述一级过冷器包括与出流管连通的一级进液口、与主液管连通的一级出液口、一级进气口以及一级出气口，所述出流管与一级进气口通过管路连通且该管路上设置有一级过冷电子膨胀阀，所述压缩机的吸气口处设置有混合喷射管，所述一级出气口通过一级喷射管与混合喷射管连通。
[0014]作为优选，还包括二级过冷器，所述二级过冷器包括与回流管连通的二级进液口、与出水管连通的二级出液口、二级进气口以及与二级出气口，所述主液管与二级进气口通过管路连通且该管路上设置有二级过冷电子膨胀阀，所述压缩机的吸气口处设置有混合喷射管，所述二级出气口通过二级喷射管与混合喷射管连通。
[0015]作为优选，所述换热管的出液段与D口或主液管连通，所述换热管的出液段上设置有单向阀。
[0016]作为优选，所述压缩机与油分离器之间的管路上设置有排气温度传感器和高压压力传感器，所述保温水箱内设置有水温传感器，所述回流管上设置有蓄热侧水泵和回水温度传感器，室外换热器处设置有用于检测室外机环境温度的室外温度传感器和用于检测室外换热器上换热管温度的盘管温度传感器，所述水侧冷凝器上设置有进水口和出水口，所述进水口上设置有水侧水泵和进水温传感器，所述出水口上设置有出水温传感器，所述二级过冷电子膨胀阀与二级进气口之间的管路上设置有喷射制冷剂进口温度传感器，所述二级喷射管上设置有喷射制冷剂出口温度传感器，所述S口与气液分离器之间设置有吸气温度温度传感器和低压开关。
[0017]一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵的控制方法，包括如下步骤：
[0018]S1、实时获取当地时钟指示时间t、通过水温传感器实时采集得到水温T
tank
，通过进水温传感器实时采集得到进水温度T
w.in
，预设目标水温T
tank.set
、水温偏差值T
x
＝2～4℃、
温度回差值T
y
＝1～2℃、水温高温阈值T
z
＝38～42℃、目标进水温度T
w.set
；
[0019]S2、当热泵停止采暖且收到蓄热指令且T
tank
<T
tank.set
‑
T
x
且10:00≤t≤15:00且压缩机停机3分钟以上时，蓄热侧电磁阀打开，主电子膨胀阀打开，进行单蓄热运行；
[0020]当收到开机制热指令且T
w.in
<T
w.set
‑
2℃且压缩机停机3分钟以上时，主路电磁阀打开，主电子膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：包括热泵主系统和储热子系统(10)，所述热泵主系统包括压缩机(20)和制热主路，所述储热子系统(10)包括保温水箱(11)，所述保温水箱(11)内设置有用于加热介质水的换热管(17)，所述压缩机(20)的出液口通过管路连接有油分离器(30)，所述油分离器(30)分别连通制热主路和换热管(17)，所述压缩机(20)的吸气口连通有介质回流管路，所述保温水箱(11)上设置有用于泵送介质水的回流管(12)和出水管(13)，所述回流管(12)和出水管(13)与介质回流管路构成换热连接，所述油分离器(30)与制热主路和换热管(17)之间分别设置有主路电磁阀(40)和蓄热侧电磁阀(14)。2.根据权利要求1所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：所述热泵主系统还包括四通换向阀(50)和水侧冷凝器(60)，所述四通换向阀(50)包括C口(51)、E口(52)、S口(53)以及与主路电磁阀(40)连通的D口(54)；所述C口(51)通过管路依次连接有室外换热器(71)、主电子膨胀阀(72)、高压储液器(73)，所述水侧冷凝器(60)包括出流管(61)和进流管(62)，所述高压储液器(73)通过管路连接出流管(61)；所述E口(52)通过管路连通进流管(62)；所述S口(53)通过管路连接有气液分离器(74)，所述气液分离器(74)的出口通过吸气管(76)与压缩机(20)的吸气口连通，所述吸气管(76)与油分离器(30)之间通过回油毛细管(75)连通；制热运行时，D口(54)与S口(53)连通，C口(51)与E口(52)连通。3.根据权利要求2所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：所述高压储液器(73)与主电子膨胀阀(72)之间的管路上设置有一级过冷器(80)，所述主电子膨胀阀(72)与一级过冷器(80)之间的管路为主液管(77)，所述一级过冷器(80)包括与出流管(61)连通的一级进液口(81)、与主液管(77)连通的一级出液口(82)、一级进气口(83)以及一级出气口(84)，所述出流管(61)与一级进气口(83)通过管路连通且该管路上设置有一级过冷电子膨胀阀(85)，所述压缩机(20)的吸气口处设置有混合喷射管(78)，所述一级出气口(84)通过一级喷射管(86)与混合喷射管(78)连通。4.根据权利要求3所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：还包括二级过冷器(90)，所述二级过冷器(90)包括与回流管(12)连通的二级进液口(91)、与出水管(13)连通的二级出液口(92)、二级进气口(93)以及与二级出气口(94)，所述主液管(77)与二级进气口(93)通过管路连通且该管路上设置有二级过冷电子膨胀阀(95)，所述压缩机(20)的吸气口处设置有混合喷射管(78)，所述二级出气口(94)通过二级喷射管(96)与混合喷射管(78)连通。5.根据权利要求4所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：所述换热管(17)的出液段与D口(54)或主液管(77)连通，所述换热管(17)的出液段上设置有单向阀(15)。6.根据权利要求5所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵，其特征在于：所述压缩机(20)与油分离器(30)之间的管路上设置有排气温度传感器(21)和高压压力传感器(22)，所述保温水箱(11)内设置有水温传感器(16)，所述回流管(12)上设置有蓄热侧水泵(18)和回水温度传感器(19)，室外换热器(71)处设置有用于检测室外机环境温度的室外
温度传感器(711)和用于检测室外换热器(71)上换热管(17)温度的盘管温度传感器(712)，所述水侧冷凝器(60)上设置有进水口和出水口，所述进水口上设置有水侧水泵(65)和进水温传感器(63)，所述出水口上设置有出水温传感器(64)，所述二级过冷电子膨胀阀(95)与二级进气口(93)之间的管路上设置有喷射制冷剂进口温度传感器(98)，所述二级喷射管(96)上设置有喷射制冷剂出口温度传感器(97)，所述S口(53)与气液分离器(74)之间设置有吸气温度温度传感器(741)和低压开关(742)。7.一种如权利要求1
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6任一所述的自给式多能源互补的直膨式毛细管辐射热泵的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、实时获取当地时钟指示时间t、通过水温传感器(16)实时采集得到水温T
tank
，通过进水温传感器(63)实时采集得到进水温度T
w.in
，预设目标水温T
tank.set
、水温偏差值T
x
＝2～4℃、温度回差值T
y
＝1～2℃、水温高温阈值T
z
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂虬，袁晓军，邓晨冕，张杰，
申请(专利权)人：浙江中广电器集团股份有限公司宁波市海智普智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：