用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统及方法，包括太阳能光伏光热单元、能量储存/释放单元和分级压缩单元，所述太阳能光伏光热单元的水通道与新风机组水通道的进出口相连形成第一水循环通路，第一水循环通路用于同新风机组的新风通道实现换热，所述分级压缩单元的第三换热器的水通道与空气处理机组的水通道形成第二水循环通路，第二水循环通路用于同空气处理机组的空气通道实现换热；本发明专利技术能够实现空调冷热源冷能/热能的梯级制备与利用，以及多温位热能品位的梯级提取与提升，适合作为温湿度独立控制空调系统的冷热源。统的冷热源。统的冷热源。

【技术实现步骤摘要】
用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统及方法


[0001]本专利技术属于热泵
，具体涉及一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统及方法。

技术介绍

[0002]太阳能与传统能源相比具有很多优点，不受地域的限制，不但能提供用户所需供热量还具有节能环保的显著优势，然而因日照强度变化而呈现间歇性和不稳定性等缺点。
[0003]压缩式热泵因其具有满足用户冷、热需求、连续稳定运行等优点而被广泛应用，但是电能驱动的空气源压缩式热泵消耗的是高品位的电能，不具有节能减排的明显优势，且存在无法利用峰谷电价差而导致运行费用偏高问题。
[0004]相变储能材料因其具有体积变化小、节能效果好、易于控制的优点，在储能领域应用越来越广泛。相变材料在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热量，并在需要时向环境放出热量从而达到能量储存和控制周围环境温度的目的。
[0005]通过相变储能材料能够将太阳能单元和压缩热泵单元实现能量的传递。现有技术中公开了一种制冷制热的储能系统，其包括压缩热泵单元、储能单元和太阳能单元等，但是其未能在制冷制热过程中充分利用太阳能从而进一步降低能耗，同时压缩热泵单元需要通过储能单元才能与太阳能单元实现能量交换，如此在特定情况下可能将导致各单元协同功能受限。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统及方法，本方案能够实现空调冷热源冷能/热能的梯级制备与利用，以及多温位热能品位的梯级提取与提升，适合作为温湿度独立控制空调系统的冷热源。
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，包括太阳能光伏光热单元、能量储存/释放单元和分级压缩单元，所述太阳能光伏光热单元的水通道与新风机组水通道的进出口相连形成第一水循环通路，第一水循环通路用于同新风机组的新风通道实现换热，所述分级压缩单元的第三换热器的水通道与空气处理机组的水通道形成第二水循环通路，第二水循环通路用于同空气处理机组的空气通道实现换热；能量储存/释放单元包括冷能/热能储存槽以及位于冷能/热能储存槽内的第一换热器和第二换热器，第一换热器与太阳能光伏光热单元相连，第二换热器与分级压缩单元相连，用于实现太阳能光伏光热单元和分级压缩单元的能量传递和蓄能；还包括第五换热器，所述第五换热器包括能够实现换热的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道的两端连接在所述第一水循环通路，所述第二换热通道的两端口连接在所述第二水循环通路，第一水循环通道和第二水循环通道能够通过所述第五换热器实现换热。
[0008]作为优选方案，所述新风机组的水通道出口分为两个支路，其中第一支路通过第
三控制阀与第一换热器相连，另一支路通过第四控制阀与所述第一换热通道相连，空气处理机组的水通道出口分为两个支路，其中一个支路通过第五控制阀与第三换热器的水通道一端相连，另一支路通过第六控制阀与所述第二换热通道相连。
[0009]作为优选方案，所述太阳能光伏光热单元还包括太阳能集热器，其中太阳能集热器的水通道进口通过第一控制阀与第一换热器出口的一个支路相连，第一换热器出口的另一个支路通过第二控制阀与新风机组的水通道进口相连。
[0010]作为优选方案，所述多级压缩热泵单元还包括压缩机、四通换向阀和气液分离器，其中，所述四通换向阀具有四个端口，其中第一端口为高压进气口，所述第一端口与压缩机的高压排气口相连，其中第四端口为低压排气口，所述第四端口与压缩机的低压进气口相连，其第三端口与所述第三换热器的制冷剂通道的其中一端口相连，第三换热器的制冷剂通道的另一端口分为两个支路，其中第一支路与第一节流部件的进口相连，第一节流部件的出口与第二换热器的进口相连，其中第二支路与第四节流部件的出口相连，第四节流部件的进口与气液分离器的底部液体出口相连，第二换热器的出口与气液分离器的进口相连，气液分离器的顶部气体出口与压缩机的中压吸气口相连。
[0011]作为优选方案，还包括第四换热器，所述第四换热器的制冷剂通道的其中一个端口与所述四通换向阀的第二端口相连，第四换热器的制冷剂通道的另一端端口分为两个支路，其中一个支路通过第三节流部件与第二换热器的进口相连，另一个支路与第二节流部件的出口相连，第二节流部件的进口与所述气液分离器的底部液体出口相连。
[0012]作为优选方案，所述压缩机为两级压缩机，所述压缩机高压排气口与所述四通换向阀的高压进气口相连，所述压缩机的低压吸气口与四通换向阀的低压排气口相连，所述压缩机的中压吸气口与所述气液分离器的顶部气体出口相连。
[0013]作为优选方案，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的吸气口与第二压缩机的排气口相连，第一压缩机的高压排气口与所述四通换向阀的高压进气口相连，所述第二压缩机的低压吸气口与所述四通换向阀的低压排气口相连，所述气液分离器的顶部排气口与第一压缩机和第二压缩机之间的连接管路相连。
[0014]作为优选方案，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机和第二压缩机的出口共接在所述四通换向阀的高压进气口，所述四通换向阀的低压排气口与第二压缩机的低压吸气口相连，所述气液分离器的顶部排气口与第一压缩机的中压吸气口相连。
[0015]作为优选方案，所述太阳能集热器采用太阳能PV/T集热器，用于吸收太阳能转化为电能和热能，向新风机组提供热能用于加热新风，还提供热能用于加热能量储存/释放单元的相变材料实现热能储存，所制备的电能用于驱动压缩机和循环泵工作。
[0016]本专利技术的目的之二是提供一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热方法，所述太阳能光伏光热单元、分级压缩单元和空调能量储存/释放单元按照制冷工况下或制热工况下联合运行或独立运行；制冷模式具体步骤如下：当按低温位冷量制备供给、高温位冷量制备储存与释放供给模式运行时，夜间低谷电的情况下，分级压缩单元同时向冷能/热能储存槽和空气处理机组供给冷量，冷能/热能储存槽提供新风机组处理新风负荷的低品位冷量，通过第二换热器和第三换热器的双温
位蒸发温度分别提供冷能/热能储存槽的相变材料蓄冷过程所需要的较高温度冷量及空气处理机组处理湿空气的湿负荷所需要的较低温度冷量的要求；高压缩比的制冷循环的第三换热器作为低温蒸发器制备较低温度、较高品位冷量供给空气处理机组承担潜热负荷和显热负荷，低压缩比的制冷循环的第二换热器作为高温位蒸发器制备较高温度、较低品位的冷量，既储存于冷能/热能储存槽，又供给新风机组用于承担新风负荷；当按低温位冷量制备供给、高温位冷量制备储存模式运行时，白天峰电的情况下，太阳能PV/T集热器所制备的电能用于驱动压缩机和循环泵工作，高压缩比的制冷循环的第三换热器作为低温蒸发器制备较低温度、较高品位冷冻水供给空气处理机组承担潜热负荷和显热负荷，经空气处理机组被一次利用后的冷冻水的冷量经第五换热器为新风机组提供较高温度、较低品位冷量用于承担新风负荷；低压缩比的制冷循环的第二换热器作为高温位蒸发器制备较高温度、较低品位的冷量完全储存于冷能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：包括太阳能光伏光热单元、能量储存/释放单元和分级压缩单元，所述太阳能光伏光热单元的水通道与新风机组水通道的进出口相连形成第一水循环通路，第一水循环通路用于同新风机组的新风通道实现换热，所述分级压缩单元的第三换热器的水通道与空气处理机组的水通道形成第二水循环通路，第二水循环通路用于同空气处理机组的空气通道实现换热；能量储存/释放单元包括冷能/热能储存槽以及位于冷能/热能储存槽内的第一换热器和第二换热器，第一换热器与太阳能光伏光热单元相连，第二换热器与分级压缩单元相连，用于实现太阳能光伏光热单元和分级压缩单元的能量传递和蓄能；还包括第五换热器，所述第五换热器包括能够实现换热的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道的两端连接在所述第一水循环通路，所述第二换热通道的两端口连接在所述第二水循环通路，第一水循环通道和第二水循环通道能够通过所述第五换热器实现换热。2.根据权利要求1所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述新风机组的水通道出口分为两个支路，其中第一支路通过第三控制阀与第一换热器相连，另一支路通过第四控制阀与所述第一换热通道相连，空气处理机组的水通道出口分为两个支路，其中一个支路通过第五控制阀与第三换热器的水通道一端相连，另一支路通过第六控制阀与所述第二换热通道相连。3.根据权利要求2所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述太阳能光伏光热单元还包括太阳能集热器，其中太阳能集热器的水通道进口通过第一控制阀与第一换热器出口的一个支路相连，第一换热器出口的另一个支路通过第二控制阀与新风机组的水通道进口相连。4.根据权利要求3所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述多级压缩热泵单元还包括压缩机、四通换向阀和气液分离器，其中，所述四通换向阀具有四个端口，其中第一端口为高压进气口，所述第一端口与压缩机的高压排气口相连，其中第四端口为低压排气口，所述第四端口与压缩机的低压进气口相连，其第三端口与所述第三换热器的制冷剂通道的其中一端口相连，第三换热器的制冷剂通道的另一端口分为两个支路，其中第一支路与第一节流部件的进口相连，第一节流部件的出口与第二换热器的进口相连，其中第二支路与第四节流部件的出口相连，第四节流部件的进口与气液分离器的底部液体出口相连，第二换热器的出口与气液分离器的进口相连，气液分离器的顶部气体出口与压缩机的中压吸气口相连。5.根据权利要求4所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：还包括第四换热器，所述第四换热器的制冷剂通道的其中一个端口与所述四通换向阀的第二端口相连，第四换热器的制冷剂通道的另一端端口分为两个支路，其中一个支路通过第三节流部件与第二换热器的进口相连，另一个支路与第二节流部件的出口相连，第二节流部件的进口与所述气液分离器的底部液体出口相连。6.根据权利要求4所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述压缩机为两级压缩机，所述压缩机高压排气口与所述四通换向阀的高压进气口相连，所述压缩机的低压吸气口与四通换向阀的低压排气口相连，所述压缩机的中压吸气口
与所述气液分离器的顶部气体出口相连。7.根据权利要求4所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的吸气口与第二压缩机的排气口相连，第一压缩机的高压排气口与所述四通换向阀的高压进气口相连，所述第二压缩机的低压吸气口与所述四通换向阀的低压排气口相连，所述气液分离器的顶部排气口与第一压缩机和第二压缩机之间的连接管路相连。8.根据权利要求4所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机和第二压缩机的出口共接在所述四通换向阀的高压进气口，所述四通换向阀的低压排气口与第二压缩机的低压吸气口相连，所述气液分离器的顶部排气口与第一压缩机的中压吸气口相连。9.根据权利要求4所述的用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热系统，其特征在于：所述太阳能集热器采用太阳能PV/T集热器，用于吸收太阳能转化为电能和热能，向新风机组提供热能用于加热新风，还提供热能用于加热能量储存/释放单元的相变材料实现热能储存，所制备的电能用于驱动压缩机和循环泵工作。10.一种用于温湿度独立空调的分级压缩制冷/制热方法，其特征在于：所述太阳能光伏光热单元、分级压缩单元和空调能量储...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈莹莹，王林，任秀宏，张春晓，王雨，王江丽，冷强，王占伟，马爱华，周西文，张敏慧，郭思宇，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
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