[发明专利]一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程类建筑环境与能源应用工程学科技术领域，具体涉及一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统及其控制方法。

背景技术

近年来，中国经济迅速发展，工业化进程加快，能源消耗量越来越大。为了响应国家“节能减排”的号召，坚持走可持续发展的道路。在我国推行新能源以及新型节能材料的应用已经刻不容缓。

太阳能作为一种自然能源，以其储量丰富且无污染性显示了其独特的优势，已被国际社会公认为未来最具竞争力的能源之一。将太阳能利用与建筑节能技术相结合，可以降低能源消耗，减少环境污染，是建筑节能的一个重要途径。

相变储能技术则是利用相变材料在相变过程中会吸收会释放大量的潜热的优点来进行能量储存的技术，近些年，相变储能技术在建筑节能和暖通空调领域中的应用越来越受到重视。

热泵系统是通过消耗一部分高品位的能源作为驱动能源，从低温热源吸取热量将其提升到高位能源，具有很高的能效比，将热泵技术与太阳能技术有机结合能够达到更加节能的目的，因此带蓄热水箱的太阳能水源热泵系统在近些年得到了充分的研究。然而由于常规蓄热水箱蓄热能力较小，太阳能又具有不稳定性和间歇性，当太阳能强度不足时会造成水箱蓄存能力不足，造成系统较低的能效比。当冬天室 外温度很低而水箱蓄热能力不足时，如果继续从水源热泵取热，则有可能造成系统循环水结冰，影响系统的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于：为解决以上问题提出一种可行性高，控制方便，节约运行费用，运行效率高的供热系统及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是这样的：

一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，包括太阳能热水系统和双蒸发器热泵采暖系统，

所述太阳能热水系统包括太阳能集热器、第一循环水泵、第一截止阀、第二循环水泵、第二截止阀、第三截止阀、第七截止阀、第一调节阀、第四截止阀、相变蓄能水箱，所述太阳能集热器、第一循环水泵、第一截止阀、第二循环水泵、第二截止阀、调节阀、第四截止阀依次连接形成环形的水循环系统。相变蓄能水箱一端连接第七截止阀，第七截止阀的另一端连接在第四截止阀与第一调节阀之间，相变蓄能水箱的另一端连接在第一截止阀与第二循环水泵之间；第三截止阀与第二循环水泵和第二截止阀串联后的管路并联；

所述双蒸发器热泵采暖系统包括室外水冷蒸发器、风冷蒸发器、压缩机、风冷冷凝器、节流阀、第五截止阀、第六截止阀；所述水冷蒸发器、第五截止阀、压缩机、风冷冷凝器和节流阀依次连接形成环形的热泵循环系统，风冷蒸发器和第六截止阀串联后与水冷蒸发器和第五截止阀串联后的管路并联；

在所述风冷蒸发器、风冷冷凝器、水冷蒸发器和太阳能集热器端 均设置有温度传感器，该系统由智能控制器根据所述温度传感器所测得的温度统一控制。

优选地，所述相变蓄能水箱内相变单元呈圆柱体结构，能够使热水与相变材料换热充分，充分利用了相变材料储热能力强的特点；且圆柱体相变单元的组成成分的相变温度应该与太阳能热水系统在常规天气时的水温相适应，通常为50度左右。

优选地，所述第一调节阀为可以控制流量的电动比例调节阀；所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀均为电磁阀。

优选地，所述太阳能热水系统中的热媒为盐水或添加了防冻液的水。

本发明采用的另一个技术方案是这样的：

一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤A：检测风冷蒸发器进风口温度T₁、风冷冷凝器回风口温度T₂、水冷蒸发器进水口温度T₃，太阳能集热器出水口温度T₄，水冷蒸发器出口水温T₅，计算风冷蒸发器模式和水冷蒸发器模式的COP值，具体方法如下：

a.风冷蒸发器模式下COP：

通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COP_wind，表达式如下：

COP_wind＝a₀+a₁T₁+a₂T₂+a₃T₁T₂