CN110131775A - 空气能辅助的导热介质流控制方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于暖通领域,具体涉及一种空气能热泵辅助全天候太阳能蓄热供暖系统的导热介质流控制方法及其控制系统。其中本控制方法采用太阳能加热导热介质,然后根据导热介质的温度选择不同的介质流控制方式,将太阳能与空气能结合用于控制导热介质,可以实现全天候供暖,降低了能源消耗,提高了供暖效果。
Description
技术领域
本发明属于暖通领域,具体涉及一种空气能热泵辅助全天候太阳能蓄热供暖系统的导热介质流控制方法及其控制系统。
背景技术
传统的供暖设备中导热介质一般起到载热作用或储热作用,但传统的供暖系统中,作为载热体与作为储热体时是分设成二个互不直通的系统存在,作为载热体,在导热介质温度低于40℃左右时,难以向室内散热器有效供热,而实际此时导热介质中仍有近40℃的温度,其中储存的热量仍有利用价值,只是需要借助空气源热泵机组来提升导热介质的温度,才能有效供热;在传统供暖储热系统中,作为储热体的导体介质要通过二次换热,才能实现向室内供热,这导致了能耗增加,换热效率的下降,设备投资增加。
本发明在于将导热介质在高温时(在40℃以上时)直接兼作载热体使用,这样减少了传统供暖系统的二次换热损耗;在低温时(低于40℃)作为储热体使用,充分利用了系统中的剩余热量,在一套供热系统中导热介质在不同的温度阶段起到了不同的作用(储热体兼作载热体及纯作为储热体),这样减小了系统的设备成本,节省了能耗,提高了整个供暖系统的供暖效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热介质流的控制方法及其控制系统。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种导热介质流的控制方法,包括:独立循环的冷媒系统及多模式循环的导热介质流系统;其中蓄热箱中的导热介质适于通过太阳能加热;当蓄热箱中的导热介质的温度大于第一设定值时,导热介质通入室内散热器,以进行供热;当蓄热箱中的导热介质的温度小于第一设定值且大于第二设定值时,蓄热箱中的导热介质作为热源供冷媒蒸发吸热,然后冷媒通过板式换热机冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,以进行供暖;当蓄热箱中的导热介质的温度小于第二设定值时,空气源热泵系统通过室外风冷热交换机蒸发吸热,然后冷媒通过板式换热器冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,以进行供暖。
进一步,所述冷媒适于在进入蓄热箱吸热前通过室外风冷热交换机进行预蒸发吸热。
进一步,所述冷媒包含氟利昂;所述导热介质均为液体介质,包括:水、含有添加剂的水、合成制剂、导热油中的至少一种。
又一方面,本发明还提供了一种导热介质流的控制系统,包括:太阳能采热机构、空气源热泵制热机构和室内散热器;其中所述空气源热泵制热机构包括:室外风冷热交换机、压缩机、节流装置和板式换热器;所述太阳能采热机构适于采集太阳能加热蓄热箱中的导热介质。
进一步,所述太阳能采热机构包括:太阳能采热器、所述蓄热箱,以及设于蓄热箱中的蒸发盘管;其中所述蒸发盘管中含有冷媒。
进一步,所述蓄热箱适于通过导管分别与室内散热器的进、出口相连;以及所述室内散热器的进口处设有循环水泵,以使导热介质在室内散热器内循环流通。
进一步,所述室外风冷热交换机包括:室外热交换风扇和室外热交换器;所述室外热交换器的进口端与板式换热器内的冷凝盘管的出口端相连;以及所述室外热交换器的出口端与蒸发盘管的进口端相连。
本发明的有益效果是,本发明的控制方法利用太阳能加热蓄热箱中的导热介质,然后根据导热介质的温度选择不同的介质流控制方式,将太阳能与空气能结合用于控制导热介质,可以实现全天候供暖,降低了能源消耗,提高了供暖效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的控制方法的流程图;
图2是本发明的控制系统的结构示意图;
图中:太阳能采热机构1,太阳能采热器11,蓄热箱12,蒸发盘管13,导管14,空气源热泵制热机构2,室外风冷热交换机21,室外热交换风扇211,室外热交换器212,板式换热器22,压缩机23,冷凝盘管24,室内散热器3,循环水泵4,节流装置5,Y形过滤器6,第一电动阀门71,第二电动阀门72,第三电动阀门73,第四电动阀门74,适于室内安装的部件8。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明的控制方法的流程图。
如图1所示,本实施例1提供了一种导热介质流的控制方法,包括:独立循环的冷媒系统、多模式循环的导热介质系统;其中蓄热箱中的导热介质适于通过太阳能加热。
根据供暖需求或导热介质的温度,导热介质流的控制方法可以有多种模式,现列举三种常见的控制方式,也是比较节省能源的控制方式,三种方式可以结合使用,以实现导热介质流的持续控制,进行全天候供暖。当然,三种使用方式也可以交叉使用,以用于提高供热效果。
第一种控制方式:当蓄热箱中的导热介质的温度大于第一设定值(一般为40℃左右),如白天太阳光充足,导热介质可以直接通入室内散热器进行供热。
第二种控制方式:蓄热箱中的导热介质的温度小于第一设定值且大于第二设定值(一般为5℃)时,如傍晚或阴天,太阳光不足,空气能热泵制热系统通过蒸发盘管在蓄热箱中蒸发吸热,吸取导热介质中的热量;然后冷媒通过板式换热机冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,以进行供暖。当然,第二种控制方式中,在导热介质加热冷媒之前,可以通过室外风冷热交换机先预蒸发吸热,以避免导热介质热量不足,进一步提高供暖效果。
第三种控制方式:当导热介质的温度小于第二设定值时,如夜晚或后半夜,空气源热泵系统通过室外风冷热交换机进行蒸发吸热,然后冷媒通过板式换热机冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,,以进行供暖。
本实施例1的控制方法采用太阳能加热蓄热箱中的导热介质,然后根据导热介质的温度选择不同的介质流控制方式,将太阳能与空气能结合用于控制导热介质,可以实现全天候供暖,降低了能源消耗,提高了供暖效率。
可选的,所述冷媒包含氟利昂;所述导热介质为液体介质,包括:水、含有添加剂的水、合成制剂、导热油中的至少一种。
在本实施例1中描述了三种导热介质流的控制方式,现结合导热介质流的控制系统(如图2所示)对其工作过程进行详细阐述。
作为导热介质流的第一种控制方式。
见图2,在太阳能充足(白天)时,太阳能采热器吸收太阳能加热蓄热箱中的导热介质,使其温度高于第一设定值(一般为40℃)。此时,控制系统的控制模块开启第二电动阀门72,并关闭第一电动阀门71、第三电动阀门73、第四电动阀门74,蓄热箱12通过导管14将加热后的导热介质输送至室内散热器3,通过导热介质单独进行供热,即传统的太阳能供暖方式。
可选的,所述控制模块例如但不限于采用工控板或PLC模块,以及所述工控板可以为MYD-C7Z010/20工控板。以及各电动阀门均为电磁阀。
作为导热介质流的第二种控制方式。
见图2,在太阳能不足(傍晚或阴天)时,导热介质的温度低于第一设定值且高于第二设定值(一般为5℃),导热介质的温度不足以单独供热。此时,控制模块开启第三电动阀门73、第一电动阀门71,并关闭第二电动阀门72、第四电动阀门74,利用蒸发盘管13蒸发吸热,以使冷媒吸取蓄热箱12的低温热,然后再通过压缩机输送至板式换热器的冷凝盘管24冷凝放热,以加热换热器22中的导热介质,导热介质通过室内散热器3对室内供热,即空气源热泵辅助制热的供暖方式。由于冬季室外的环境温度较低,尤其是高原地区的晚间温度一般为-10~-20℃,而蓄热箱中的导热介质温度大于5℃,这样板式换热器就可以借助太阳能采热机白天蓄热,大大提高了整个供暖系统的供暖能力,并提高了采暖效率,节省了能耗。
当然,当蓄热箱的热量不足时,也可以开启室外风冷热交换机对冷媒进行预吸热,再利用导热介质的热量进一步吸热。
作为导热介质流的第三种控制方式。
见图2,在无太阳能(夜晚或后半夜)时,导热介质的温度低于第二设定值,导热介质的余温度无法提供空气源热泵系统热量。此时,控制模块开启第四电动阀门74、第一电动阀门71,并关闭第二电动阀门72、第三电动阀门73,通过室外风冷热交换机21作为蒸发吸热源,由空气源热泵制热机构制热,然后通过冷媒冷凝放热以加热板式换热器22中的导热介质,再通过循环水泵将导热介质通入室内散热器3内,对室内进行供热,即单独的空气源热泵制热。
可选的,在本实施例中,第一电动阀门、第二电动阀门均可采用电动水二通阀;以及第三电动阀门、第四电动阀门均可采用电动氟二通阀。
综上所述,本控制方法采用太阳能加热蓄热箱中的导热介质,然后根据导热介质的温度选择不同的介质流控制方式,将太阳能与空气能结合用于控制导热介质,可以实现全天候供暖,降低了能源消耗,提高了供暖效果。此外,通过导热介质的温度选择不同的供暖方式,可以最大化利用能源。
实施例2
图2是本发明的控制系统的结构示意图。
见图2,在实施例1的基础上,本实施例2提供了一种导热介质流的控制系统,包括:太阳能采热机构1、空气源热泵制热机构2和室内散热器3;所述空气源热泵制热机构2包括:室外风冷热交换机21和压缩机23、节流装置5和板式换热器22;所述太阳能采热机构1适于采集太阳能加热蓄热箱12中的导热介质。
可选的,所述板式换热器22例如但不限于板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器等。
可选的,如图2所示,适于室内安装的部件8显示在图2底部的虚线框中,其余部件可以设置在室外,不会占用大量室内空间,布局合理。
本实施例2的控制系统通过太阳能采热机构采集太阳能加热蓄热箱中的导热介质,然后根据导热介质的温度选择直接供暖或用于加热冷媒或室外风冷热交换机加热冷媒,可以实现全天候供暖,提高了太阳能的有效利用率。
关于控制系统的导热介质流控制方法及具体实施过程参见实施例1的相关论述,此处不再赘述。
作为太阳能采热机构的一种可选的实施方式。
见图2,所述太阳能采热机构1包括:太阳能采热器11、所述蓄热箱12,以及设于蓄热箱12中的蒸发盘管13;其中所述蒸发盘管13中含有冷媒。
可选的,所述蓄热箱12适于通过导管14分别与室内散热器3的进、出口相连;以及所述室内散热器3的进口处设有循环水泵4,以使导热介质在室内散热器3内循环流通。
可选的,所述循环水泵4的进口处还设有Y形过滤器6,以过滤导热介质中的杂质,以避免杂质堵塞管道或在室内散热器3内沉淀,降低供热效果,甚至影响室内散热器的正常使用。
本实施方式的太阳能采热机构通过蓄热箱中的导热介质直接供热或加热冷媒,可以充分利于太阳光能,尤其在太阳光能不足或晚上时,可以利用导热介质的余温加热冷媒,实现供热,提高了太阳能的有效利用率。
作为空气源热泵制热机的一种可选的实施方式。
见图2,所述空气源热泵制热机包括:室外风冷热交换机21、与蒸发盘管13相连的压缩机23、与压缩机23相连的板式换热器22;其中所述板式换热器22的两端分别与室内散热器3的进、出口相连;所述压缩机23适于将冷媒输入板式换热器22内的冷凝盘管24以冷凝放热,将板式换热器22中的导热介质加热;以及所述循环水泵4适于控制导热介质在室内散热器3内循环流通。
作为室外风冷热交换机的一种可选的实施方式。
见图2,所述室外风冷热交换机21包括:室外热交换风扇211和室外热交换器212;所述室外热交换器212的进口端与板式换热器22内的冷凝盘管24的出口端相连;以及所述室外热交换器212的出口端与蒸发盘管13的进口端相连。
可选的,见图2,所述室外热交换器212的另一端与冷凝盘管24的出口相连,以使冷媒循环流通;以及二者之间还设有所述节流装置5(如膨胀阀等),以用于控制冷媒的流量。
本实施方式的室外风冷热交换机通过室外热交换器对冷媒作出两种处理,即预吸热再输送至蒸发盘管中蒸发吸热,可以实现太阳能与空气能的联合制热,不仅可以提高太阳能的有效利用率,还可以提高供热效果。
综上所述,本控制系统采用太阳能加热蓄热箱中导热介质,然后根据导热介质的温度选择不同的介质流控制方式,将太阳能与空气能结合用于控制导热介质,可以实现全天候供暖,降低了能源浪费,提高了供暖效果。尤其在太阳光能不足或晚上时,可以利用导热介质的低温热,实现供热,提高了太阳能的利用率。此外,太阳能采热机构、空气源热泵制热机构可以单独向室内供热,也可以交叉使用以提高供热效果。因此,本控制系统具有全天候供热、太阳能利用率高、供热效果好等优点。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种导热介质流的控制方法,其特征在于,包括:
独立循环的冷媒系统、多模式循环的导热介质流系统;其中
蓄热箱中的导热介质适于通过太阳能加热;
当蓄热箱中的导热介质的温度大于第一设定值时,导热介质通入室内散热器,以进行供热;
当蓄热箱中的导热介质的温度小于第一设定值且大于第二设定值时,蓄热箱中的导热介质用于加热冷媒,然后冷媒通过板式换热器的冷凝盘管冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,以进行供暖;
当蓄热箱中的导热介质的温度小于第二设定值时,空气源热泵制热机通过室外风冷热交换机蒸发吸热,然后冷媒通过板式换热机冷凝放热,用于加热室内散热器内循环流通的导热介质,以进行供暖。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,
所述冷媒适于在导热介质加热之前通过室外风冷热交换机进行预吸热。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,
所述冷媒包含氟利昂;
所述导热介质为液体介质,包括:水、含有添加剂的水、合成制剂、导热油中的至少一种。
4.一种导热介质流的控制系统,其特征在于,包括:
太阳能采热机构、空气源热泵制热机构和室内散热器;其中
其中所述空气源热泵制热机构包括:室外风冷热交换机、压缩机、节流装置和板式换热器;
所述太阳能采热机构适于采集太阳能加热蓄热箱中的导热介质。
5.根据权利要求4所述的控制系统,其特征在于,
所述太阳能采热机构包括:太阳能采热器、所述蓄热箱,以及设于蓄热箱中的蒸发盘管;其中
所述蒸发盘管中含有冷媒。
6.根据权利要求5所述的控制系统,其特征在于,
所述蓄热箱适于通过导管分别与室内散热器的进、出口相连;以及
所述室内散热器的进口处设有循环水泵,以使导热介质在室内散热器内循环流通。
7.根据权利要求6所述的控制系统,其特征在于,
所述室外风冷热交换机包括:室外热交换风扇和室外热交换器;
所述室外热交换器的进口端与板式换热器内的冷凝盘管的出口端相连;以及
所述室外热交换器的出口端与蒸发盘管的进口端相连。
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