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)濟效益，但工業(yè)余熱、太陽能等能源形式具有不穩(wěn)定的特點，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用各種熱源形式，適用范圍廣、能效高、綜合性能強的熱泵系統(tǒng)并實現(xiàn)其高效的控制。

技術(shù)實現(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題，提供一種復(fù)合式熱泵系統(tǒng)，包括冷凝器、經(jīng)濟器、風(fēng)冷翅片蒸發(fā)器、變頻壓縮機、四通閥、主路電子膨脹閥、輔路電子膨脹閥、水源電子膨脹閥、第一電動球閥、第二電動球閥、氣液分離器、儲液器；

2、余熱裝置、水箱、變頻水源泵、換熱器、空調(diào)泵、第一電動三通閥、第二電動三通閥、冷卻塔、末端系統(tǒng)；

3、其中：余熱裝置的出口通過管路與水箱的入口相連；水箱的出口通過管路與第一三通閥的1號接口相連，第一三通閥的3號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一個支路與第二電動三通閥的3號接口相連，另一個支路與第一電動三通閥的2號接口相連；第一電動三通閥的1號接口與末端系統(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三通閥的3號接口相連；冷卻塔的出口與第一三通閥的2號接口相連，冷卻塔的入口與第二三通閥的2號接口相連；余熱裝置的入口與第二三通閥的1號接口相連，第二三通閥的3號接口與第二電動三通閥的1號接口相連，第二電動三通閥的2號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球閥的一端相連，第一電動球閥的另一端通過一個支路與四通閥的第一接口相連；第一電動球閥的另一端通過另外一個支路與第二電動球閥的一端相連，第二電動球閥的另一端與風(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)濟器的一個接口相連；四通閥的第二接口與變頻壓縮機的一端相連，變頻壓縮機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)的另一端與儲液器的一端相連，儲液器的另一端與經(jīng)濟器的一個接口相連；變頻壓縮機的一個旁路出口與經(jīng)濟器的一個接口相連；經(jīng)濟器的兩個接口之間通過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)濟器的一個接口和儲液器的一個接口均相連。

5、進一步的，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、空壓機余熱、乏風(fēng)余熱、礦井涌水、太陽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，采用如下控制步驟：

8、step1：檢測水箱中的水溫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twater≥t2時，執(zhí)行直供模式；當t1≤twater<t2時，執(zhí)行水源模式；當twater＜t1時，執(zhí)行空氣源模式；

10、其中，直供模式時，變頻水源泵開啟，空調(diào)泵關(guān)閉，第一電動三通閥的1號接口和2號接口打開、3號接口關(guān)閉，第二電動三通閥的2號接口和1號接口打開、3號接口關(guān)閉，變頻壓縮機4關(guān)閉；水流從余熱裝置流動到水箱，然后通過變頻水源泵流過換熱器，從第一電動三通閥的2號接口進入、1號接口流出，流過末端系統(tǒng)，然后進入第二電動三通閥的2號接口，從1號接口流出，后回到余熱裝置；

11、水源模式時，變頻水源泵開啟，空調(diào)泵開啟，第一電動三通閥的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，第二電動三通閥的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機開啟、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到水箱，然后通過變頻水源泵流過換熱器，從第二電動三通閥的3號接口進入、1號接口流出，后回到余熱裝置；水流從冷凝器流出并經(jīng)過空調(diào)泵，然后進入第二電動三通閥的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(tǒng)后回到冷凝器；制冷劑從變頻壓縮機至冷凝器，然后流經(jīng)儲液器、水源電子膨脹閥、換熱器、氣液分離器并回到變頻壓縮機；

12、空氣源模式時，變頻水源泵關(guān)閉、空調(diào)泵開啟，第一電動三通閥的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機開啟、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)器開啟；水流從冷凝器流出并經(jīng)過空調(diào)泵，然后進入第二電動三通閥的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(tǒng)后回到冷凝器。

13、進一步的，所述系統(tǒng)在制冷模式時，采用水源熱泵制冷模式：變頻水源泵開啟、空調(diào)泵開啟，第一電動三通閥的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，第二電動三通閥的1號、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機開啟、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)過空調(diào)泵，然后進入第二電動三通閥的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(tǒng)后回到冷凝器；水流從冷卻塔流出后通過變頻水源泵流過換熱器，從第二電動三通閥的3號接口進入、1號接口流出，后回到冷卻塔；

14、進一步的，所述在制冷模式時，采用空氣源熱泵制冷模式：變頻水源泵關(guān)閉、空調(diào)泵開啟，第一電動三通閥的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機開啟、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；水流從冷凝器流出并經(jīng)過空調(diào)泵，然后進入第二電動三通閥的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(tǒng)后回到冷凝器。

15、進一步的，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，讓機組處于高能效運行工況，在供熱運行時具體包括直供模式、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，采用直供模式，供熱系統(tǒng)能效值高，除循環(huán)水泵外，近乎零能耗運行，當余熱裝置中水溫不能達到直供要求時，啟動水源熱泵模式，此時水源溫度處于水源熱泵工況的高能效區(qū)域，熱泵可以高效運行；若水源不能滿足需求，則采用空氣源模式，有效彌補了余熱水源不穩(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、空壓機余熱、乏風(fēng)余熱、礦井涌水、太陽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，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，采用水源熱泵制冷模式：變頻水源泵(9)開啟、空調(diào)泵10開啟，第一電動三通閥(13)的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，第二電動三通閥(19)的1號、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機(4)開啟、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)過空調(diào)泵(10)，然后進入第二電動三通閥(19)的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(tǒng)(11)后回到冷凝器(6)；水流從冷卻塔(21)流出后通過變頻水源泵(9)流過換熱器(12)，從第二電動三通閥(19)的3號接口進入、1號接口流出，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，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)開啟，第一電動三通閥(13)的1號接口、3號接口打開、2號接口關(guān)閉，變頻壓縮機(4)開啟、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開啟；水流從冷凝器(6)流出并經(jīng)過空調(diào)泵(10)，然后進入第二電動三通閥(19)的3號接口，從1號接口流出，流過末端系統(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)及末端負荷循環(huán)子系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制方法是檢測水箱中的水溫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Twater≥T2時，執(zhí)行直供模式，當T1≤Twater<T2時，執(zhí)行水源模式，當Twater＜T1時，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。

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