本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，特別是涉及到一種復(fù)合式熱泵系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)余熱、太陽(yáng)能等是比較清潔的能源，如果能充分利用將取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，但工業(yè)余熱、太陽(yáng)能等能源形式具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此現(xiàn)有技術(shù)中有將這些能源形式與熱泵系統(tǒng)聯(lián)合使用的技術(shù)。但現(xiàn)有技術(shù)中的熱泵系統(tǒng)的問(wèn)題在于能源形式比較單一，綜合效率不高。因此現(xiàn)有技術(shù)亟需一種能夠綜合運(yùn)用各種熱源形式，適用范圍廣、能效高、綜合性能強(qiáng)的熱泵系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)其高效的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)解決方案存在的各種問(wèn)題，提供一種復(fù)合式熱泵系統(tǒng)，包括冷凝器、經(jīng)濟(jì)器、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器、變頻壓縮機(jī)、四通閥、主路電子膨脹閥、輔路電子膨脹閥、水源電子膨脹閥、第一電動(dòng)球閥、第二電動(dòng)球閥、氣液分離器、儲(chǔ)液器；

2、余熱裝置、水箱、變頻水源泵、換熱器、空調(diào)泵、第一電動(dòng)三通閥、第二電動(dòng)三通閥、冷卻塔、末端系統(tǒng)；

3、其中：余熱裝置的出口通過(guò)管路與水箱的入口相連；水箱的出口通過(guò)管路與第一三通閥的1號(hào)接口相連，第一三通閥的3號(hào)接口與變頻水源泵一端相連，變頻水源泵的另一端與換熱器的第一換熱管路的入口相連，換熱器的第一換熱管路的出口通過(guò)一個(gè)支路與第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口相連，另一個(gè)支路與第一電動(dòng)三通閥的2號(hào)接口相連；第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口與末端系統(tǒng)的入口相連，末端系統(tǒng)的出口與冷凝器的水側(cè)入口相連，冷凝器的水側(cè)出口與空調(diào)泵的一端相連，空調(diào)泵的另一端與第一電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口相連；冷卻塔的出口與第一三通閥的2號(hào)接口相連，冷卻塔的入口與第二三通閥的2號(hào)接口相連；余熱裝置的入口與第二三通閥的1號(hào)接口相連，第二三通閥的3號(hào)接口與第二電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口相連，第二電動(dòng)三通閥的2號(hào)接口連接到末端系統(tǒng)的出口和冷凝器的水側(cè)入口之間的管路上；

4、換熱器的第二換熱管路的出口與第一電動(dòng)球閥的一端相連，第一電動(dòng)球閥的另一端通過(guò)一個(gè)支路與四通閥的第一接口相連；第一電動(dòng)球閥的另一端通過(guò)另外一個(gè)支路與第二電動(dòng)球閥的一端相連，第二電動(dòng)球閥的另一端與風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器的一端相連，風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器的另一端與主路電子膨脹閥的一端相連，主路電子膨脹閥的另一端與經(jīng)濟(jì)器的一個(gè)接口相連；四通閥的第二接口與變頻壓縮機(jī)的一端相連，變頻壓縮機(jī)的另一端與氣液分離器的一端相連，氣液分離器的另一端與四通閥的第三接口相連；四通閥的第四接口與冷凝器的制冷劑側(cè)的一端相連，冷凝器的制冷劑側(cè)的另一端與儲(chǔ)液器的一端相連，儲(chǔ)液器的另一端與經(jīng)濟(jì)器的一個(gè)接口相連；變頻壓縮機(jī)的一個(gè)旁路出口與經(jīng)濟(jì)器的一個(gè)接口相連；經(jīng)濟(jì)器的兩個(gè)接口之間通過(guò)輔路電子膨脹閥短接在一起；換熱器的第二換熱管路的入口與水源電子膨脹閥的一端相連，水源電子膨脹閥的另一端與經(jīng)濟(jì)器的一個(gè)接口和儲(chǔ)液器的一個(gè)接口均相連。

5、進(jìn)一步的，所述換熱器為殼管式換熱器或高效罐式換熱器或板式換熱器。

6、進(jìn)一步的，所述余熱裝置的余熱源為工業(yè)廢水、洗浴廢水、空壓機(jī)余熱、乏風(fēng)余熱、礦井涌水、太陽(yáng)能光熱的一種或多種。

7、本發(fā)明還提供一種如前所述系統(tǒng)的控制方法，所述系統(tǒng)在制熱模式時(shí)，采用如下控制步驟：

8、step1：檢測(cè)水箱中的水溫twater；

9、step2：判斷水溫twater與第一閾限溫度t1和第二閾限溫度t2之間的關(guān)系，當(dāng)twater≥t2時(shí)，執(zhí)行直供模式；當(dāng)t1≤twater<t2時(shí)，執(zhí)行水源模式；當(dāng)twater＜t1時(shí)，執(zhí)行空氣源模式；

10、其中，直供模式時(shí)，變頻水源泵開(kāi)啟，空調(diào)泵關(guān)閉，第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口和2號(hào)接口打開(kāi)、3號(hào)接口關(guān)閉，第二電動(dòng)三通閥的2號(hào)接口和1號(hào)接口打開(kāi)、3號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)4關(guān)閉；水流從余熱裝置流動(dòng)到水箱，然后通過(guò)變頻水源泵流過(guò)換熱器，從第一電動(dòng)三通閥的2號(hào)接口進(jìn)入、1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥的2號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，后回到余熱裝置；

11、水源模式時(shí)，變頻水源泵開(kāi)啟，空調(diào)泵開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，第二電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)開(kāi)啟、四通閥第一接口和第三接口導(dǎo)通、第二接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器關(guān)閉；水流從余熱裝置流動(dòng)到水箱，然后通過(guò)變頻水源泵流過(guò)換熱器，從第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口進(jìn)入、1號(hào)接口流出，后回到余熱裝置；水流從冷凝器流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)后回到冷凝器；制冷劑從變頻壓縮機(jī)至冷凝器，然后流經(jīng)儲(chǔ)液器、水源電子膨脹閥、換熱器、氣液分離器并回到變頻壓縮機(jī)；

12、空氣源模式時(shí)，變頻水源泵關(guān)閉、空調(diào)泵開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)開(kāi)啟、四通閥第一接口和第三接口導(dǎo)通、第二接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器開(kāi)啟；水流從冷凝器流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)后回到冷凝器。

13、進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)在制冷模式時(shí)，采用水源熱泵制冷模式：變頻水源泵開(kāi)啟、空調(diào)泵開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，第二電動(dòng)三通閥的1號(hào)、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)開(kāi)啟、四通閥第一接口和第二接口導(dǎo)通、第三接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器關(guān)閉；水流從冷凝器流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)后回到冷凝器；水流從冷卻塔流出后通過(guò)變頻水源泵流過(guò)換熱器，從第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口進(jìn)入、1號(hào)接口流出，后回到冷卻塔；

14、進(jìn)一步的，所述在制冷模式時(shí)，采用空氣源熱泵制冷模式：變頻水源泵關(guān)閉、空調(diào)泵開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)開(kāi)啟、四通閥第一接口和第二接口導(dǎo)通、第三接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器打開(kāi)；水流從冷凝器流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)后回到冷凝器。

15、進(jìn)一步的，t1、t2的取值與環(huán)境溫度t之間滿足線性函數(shù)關(guān)系。

16、本發(fā)明提供的復(fù)合式熱泵系統(tǒng)有效得利用了各類余熱形式，解決了大部分高能耗用戶的節(jié)能減排愿望，該系統(tǒng)采用智能能源控制邏輯，可以根據(jù)不同熱源，不同需求，不同環(huán)境做出合理化判斷，讓機(jī)組處于高能效運(yùn)行工況，在供熱運(yùn)行時(shí)具體包括直供模式、水源熱泵模式和空氣源熱泵模式，余熱裝置有高品位熱水時(shí)，采用直供模式，供熱系統(tǒng)能效值高，除循環(huán)水泵外，近乎零能耗運(yùn)行，當(dāng)余熱裝置中水溫不能達(dá)到直供要求時(shí)，啟動(dòng)水源熱泵模式，此時(shí)水源溫度處于水源熱泵工況的高能效區(qū)域，熱泵可以高效運(yùn)行；若水源不能滿足需求，則采用空氣源模式，有效彌補(bǔ)了余熱水源不穩(wěn)定的不足，讓系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合式熱泵系統(tǒng)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱器(12)為殼管式換熱器或高效罐式換熱器或板式換熱器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述余熱裝置(15)的余熱源為工業(yè)廢水、洗浴廢水、空壓機(jī)余熱、乏風(fēng)余熱、礦井涌水、太陽(yáng)能光熱的一種或多種。

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：所述系統(tǒng)在制熱模式時(shí)，采用如下控制步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述系統(tǒng)在制冷模式時(shí)，采用水源熱泵制冷模式：變頻水源泵(9)開(kāi)啟、空調(diào)泵10開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥(13)的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，第二電動(dòng)三通閥(19)的1號(hào)、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)(4)開(kāi)啟、四通閥(16)第一接口和第二接口導(dǎo)通、第三接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器5關(guān)閉；水流從冷凝器(6)流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵(10)，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥(19)的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)(11)后回到冷凝器(6)；水流從冷卻塔(21)流出后通過(guò)變頻水源泵(9)流過(guò)換熱器(12)，從第二電動(dòng)三通閥(19)的3號(hào)接口進(jìn)入、1號(hào)接口流出，后回到冷卻塔(21)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述在制冷模式時(shí)，采用空氣源熱泵制冷模式：變頻水源泵(9)關(guān)閉、空調(diào)泵(10)開(kāi)啟，第一電動(dòng)三通閥(13)的1號(hào)接口、3號(hào)接口打開(kāi)、2號(hào)接口關(guān)閉，變頻壓縮機(jī)(4)開(kāi)啟、四通閥(16)第一接口和第二接口導(dǎo)通、第三接口和第四接口導(dǎo)通、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器5開(kāi)啟；水流從冷凝器(6)流出并經(jīng)過(guò)空調(diào)泵(10)，然后進(jìn)入第二電動(dòng)三通閥(19)的3號(hào)接口，從1號(hào)接口流出，流過(guò)末端系統(tǒng)(11)后回到冷凝器(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：t1、t2的取值與環(huán)境溫度t之間滿足線性函數(shù)關(guān)系。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明披露一種復(fù)合式熱泵系統(tǒng)及其控制方法。該系統(tǒng)包括余熱裝置循環(huán)子系統(tǒng)、冷卻塔循環(huán)子系統(tǒng)、水源熱泵循環(huán)子系統(tǒng)、空氣源熱泵循環(huán)子系統(tǒng)及末端負(fù)荷循環(huán)子系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制方法是檢測(cè)水箱中的水溫Twater，判斷水溫Twater與第一閾限溫度T1和第二閾限溫度T2之間的關(guān)系，當(dāng)Twater≥T2時(shí)，執(zhí)行直供模式，當(dāng)T1≤Twater<T2時(shí)，執(zhí)行水源模式，當(dāng)Twater＜T1時(shí)，執(zhí)行空氣源模式。該系統(tǒng)及控制方法具有效率高、熱源形式靈活、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃智強(qiáng),蘭英,唐道柯,李東偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：黃智強(qiáng)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21