一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统的制作方法

1.本实用新型涉及热泵技术领域，尤其涉及一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统。


背景技术：

2.在传统的集中供热领域内，通常采用燃煤/燃气锅炉、电锅炉、空气源热泵机组等设备作为热能生产主机。传统的燃煤/燃气锅炉不受外界环境参数的影响，能稳定的向末端输出供暖热水，但是化石燃料燃烧后会排放大量的co2，so2，nox等气体，污染环境，且锅炉的热效率小于1。电锅炉具有加热速度快，初始投资低，易于控制，不污染环境等方面的优点，但是电热转化的效率低于1，对于供暖面积较大的小区，需要对变压器的容量进行增容，且后期的运行费用高。空气源热泵机组的热效率大于1，且运行过程中不会排放污染物，但是在雨雪、寒冷或湿度大等恶劣中运行时，其运行效率会明显降低，而此时末端用户的用热需求增加，导致需求和生产之间的矛盾。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统。
4.根据本实用新型的一个方面，提供了一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统，包括：蓄能罐、空气源热泵机组、水水热泵机组、控制器；蓄能罐的第一接口与第七开关阀的第一端且与第六开关阀的第一端且与第五开关阀的第一端连接，蓄能罐的第二接口与第四开关阀的第一端且与第三泵的第一端连接；空气源热泵机组的第一接口与第一开关阀的第一端连接，空气源热泵机组的第二接口与第二开关阀的第一端且与第七开关阀的第二端连接；水水热泵机组的冷凝器的第一接口与第二泵的第一端连接，水水热泵机组的冷凝器的第二接口与用户的回水端且与第一开关阀的第二端且与第四开关阀的第二端相连接，水水热泵机组的蒸发器的第一接口与第三泵的第二端连接，水水热泵机组的蒸发器的第二接口与第五开关阀的第二端连接；第一水泵的第一端与第二开关阀的第二端连接，第一水泵的第二端与第一调节阀的第一端且与第三开关阀的第一端且与第六开关阀的第二端连接；第三开关阀的第二端与第二泵的第二端连接，第一调节阀的第二端与末端用户的供水端连接；控制器连接蓄能罐、空气源热泵机组、水水热泵机组、所有的开关阀、第一调节阀和泵；控制系统采集蓄能罐内的温度，根据预先设计的逻辑，通过控制不同的水泵和阀，实现不同的模式。
5.在一种可能的实施方式中，第一调节阀为电动调节阀。
6.在一种可能的实施方式中，控制器为pwm控制器。
7.在一种可能的实施方式中，第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀、第七开关阀均为电动蝶阀。
8.本实用新型可根据实际情况，自动选择相应的工作模式，能充分利用谷电时间段
内的电能生产热水，并将其存储在蓄能罐内，从而有效降低全年的平均运行费用。
9.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
10.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
11.图1为本实用新型实施例提供的一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统的示意图；
12.图2为图1处于蓄能罐直供模式时管道内部水的流动示意图；
13.图3为图1处于蓄能罐
‑
水水热泵联供模式时管道内部水的流动示意图；
14.图4为图1处于空气源热泵直供模式时管道内部水的流动示意图；
15.图5为图1处于空气源热泵边蓄边供模式时管道内部水的流动示意图；
16.附图标记说明：
[0017]1‑
蓄能罐，2
‑
空气源热泵机组，3
‑
水水热泵机组，4
‑
控制器；
[0018]
31
‑
冷凝器，32
‑
蒸发器；
[0019]
101
‑
第一开关阀，201
‑
第二开关阀，301
‑
第三开关阀，401
‑
第四开关阀，501
‑
第五开关阀，601
‑
第六开关阀，701
‑
第七开关阀；
[0020]
801
‑
为第一调节阀；
[0021]
111
‑
第一泵，211
‑
第二泵，311
‑
第三泵。
具体实施方式
[0022]
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0023]
本实用新型的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
[0024]
下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0025]
如图1，本实用新型实施例提供一种覆叠式热泵机组与蓄能罐组合的供暖系统，包括：
[0026]
蓄能罐1、空气源热泵机组2、水水热泵机组3、控制器4。
[0027]
所述蓄能罐1的第一接口与第七开关阀701的第一端且与第六开关阀601的第一端且与第五开关阀501的第一端连接，所述蓄能罐1的第二接口与第四开关阀401的第一端且与第三泵311的第一端连接。
[0028]
所述空气源热泵机组2的第一接口与第一开关阀101的第一端连接，所述空气源热
泵机组2的第二接口与第二开关阀201的第一端且与所述第七开关阀701的第二端连接。
[0029]
所述水水热泵机组3的冷凝器31的第一接口与第二泵211的第一端连接，所述水水热泵机组3的冷凝器31的第二接口与用户的回水端且与第一开关阀101的第二端且与第四开关阀401的第二端相连接，所述水水热泵机组3的蒸发器32的第一接口与第三泵311的第二端连接，所述水水热泵机组3的蒸发器32的第二接口与所述第五开关阀501的第二端连接。
[0030]
所述第一水泵111的第一端与第二开关阀201的第二端连接，所述第一水泵111的第二端与第一调节阀801的第一端且与第三开关阀301的第一端且与第六开关阀601的第二端连接，所述第三开关阀301的第二端与所述第二泵211的第二端连接，所述第一调节阀801的第二端与末端用户的供水端连接。
[0031]
所述控制器4连接蓄能罐1、空气源热泵机组2、水水热泵机组3，以及所有的阀门包括开关阀和调节阀和泵。控制系统采集蓄能罐内的温度，根据预先设计的逻辑，通过控制不同的水泵和阀，实现不同的模式。
[0032]
空气源热泵机组2作为系统最基本的热能生产单元，可将空气中的热能直接泵送至蓄能罐或者末端用户。水水热泵机组3可利用蓄能罐1中温度较低的热水，生产满足末端用户供暖需求的热水。蓄能罐1作为该系统中的热能存储单元，可存储空气源热泵在谷电时间内生产的部分热能。控制器4可根据预先输入的控制逻辑，经过算术逻辑运算，将计算结果自动的下发给不同的被控制对象，从而使系统处于不同的工作模式。泵的主要作用是克服管道内部的沿程阻力和局部阻力，使供暖热水保持一定的流速和压力。阀门接收控制器4的命令，使管道内部的水按照预定的方向流动。
[0033]
上述系统在上电完成初始化之后，控制子系统会根据本地时间、蓄能罐内存储的热能、当地天气情况等因素，自动判断系统最佳的工作模式。
[0034]
工作模式包括蓄能罐直供模式、蓄能罐
‑
水水热泵联供模式、空气源热泵直供模式、空气源热泵边蓄边供模式。下面结合附图2
‑
5对这四种模式进行详细介绍，需要说明的是，图2
‑
5中对应模式下导通的管路所对应的线条以加粗的形式示意，这里的加粗仅仅是为更直观地突出导通的管路，并无其他实际含义。
[0035]
在一个示例中，所述第一调节阀801为电动调节阀。
[0036]
在一个示例中，所述控制器4为pwm控制器。
[0037]
在一个示例中，第一开关阀101、第二开关阀201、第三开关阀301、第四开关阀401、第五开关阀501、第六开关阀601、第七开关阀701均为电动蝶阀。
[0038]
蓄能罐直供模式：如图2，当前处于平电或峰电时间段，且蓄能罐内存储的热水能满足直供时，系统应处于蓄能罐直供模式。此时，控制器4首先向所有设备发出初始化命令，使其保持在默认的工作状态；接着，对第二开关阀201、第四开关阀401和第七开关阀701发出开启命令，第一调节阀801全开，其余开关阀关闭。当控制器接收到所有的阀门均处于给定的状态时，开始给第一泵111发出启动命令。在第一泵111的作用下，蓄能罐1内的高温热水经过第七开关阀701，第二开关阀201，第一泵111，第一调节阀801给末端用户供暖，回水经过第四开关阀401进入蓄能灌1中。当控制器4检测到当前时间变为谷电，或蓄能罐内存储的热水无法满足直供时，控制器4应关闭第一泵101。当控制系统检测到第一泵101处于关闭状态时在关闭第二开关阀201、第四开关阀401、第七开关阀701和第一调节阀801，然后根据
实际情况，转到其他模式。
[0039]
蓄能罐
‑
水水热泵联供模式：如图3，当前处于平电或峰电时间段，蓄能罐1内存储的热水无法满足蓄能灌直供，但是满足水水热泵直供时，系统应处于蓄能罐
‑
水水热泵联供模式。此时，控制器4首先向第五开关阀501和第三开关阀301发出开启命令，第一调节阀801全开，其余开关阀关闭。当控制器4接收到所有阀处于给定状态时，控制器4给第二泵211和第三泵311发出启动命令。在第三泵311的作用下，蓄能罐1内的热水进入水水热泵机组3的蒸发器32水侧，与此同时，在第二泵211的作用下，水水热泵机组3的冷凝器31水侧中的高温热水通过第二泵211，第三开关阀301，第一调节阀801进入末端用户后返回水水热泵机组3的冷凝器31的水侧。当控制器4检测到蓄能罐1内无法输出热量或当前时间变为谷电时，控制器4应首先关闭第二泵211和第三泵311。当控制器4检测到水泵均处于关闭状态时，在关闭第三开关阀301、第五开关阀501和第一调节阀801，然后根据实际情况，转到其他模式。
[0040]
空气源热泵直供模式：如图4，当前处于平电或峰电时间段，蓄能罐1内无法满足蓄能罐
‑
水水热泵联供模式(蓄能罐内的平均水温低于10℃)时，系统应处于空气源热泵直供模式。此时，控制器4首先对第一开关阀101和第二开关阀201发出开启命令，第一调节阀801全开，其余开阀关闭。当控制器4接收到所有阀处于给定状态，控制器4给第一泵111发出启动命令。在第一泵111的作用下，空气源热泵机组2生产的热水经过第二开关阀201、第一泵111供给用户末端，经过第一开关阀101回到空气源热泵中。当控制器4检测到当前时间变为谷电时，控制器4应首先关闭第一泵111，延迟一段时间后，在关闭第一开关阀101、第二开关阀201和第一调节阀801，然后在转到空气源热泵边蓄边供的模式。
[0041]
空气源热泵边蓄边供模式：如图5，当前处于谷电时间段，系统应处于空气源热泵边蓄边供模式下工作。此时，控制器4首先向第一开关阀101、第二开关阀201、第四开关阀401和第六开关阀601发出开启命令，第一调节阀801开启到一定的开度默认值为60％，其余开关阀关闭命令。当控制器4接收到所有阀处于给定状态时，控制器4给第一泵111发出启动命令。在第一泵111的作用下，空气源热泵机组2的热水经过第二开关阀201和第一泵111、第一调节阀801供给用户末端，同时经过第六开关阀601进入到蓄能罐1内，用户末端的回水经过第一开关阀101回到空气源热泵机组2中，蓄能罐1内的回水经过第四开关阀401、第一开关阀101回到空气源热泵机组2中。控制器4根据回水温度值，以一定的周期调节第一调节阀801的开度，即当末端用户回水温度过低时，则调大第一调节阀801的开度；当末端用户回水温度过高时，则调低第一调节阀801的开度，从而实现在保证末端用户供暖的情况下，将多余的高温热水存储在蓄能罐1中。当控制器4检测到非谷电时，控制器4应关闭第一泵111，延迟一段时间后，再关闭第一开关阀101、第二开关阀201、第四开关阀401和第六开关阀601，然后根据实际情况，转到其他工作模式。
[0042]
本实用新型具有以下有益效果：
[0043]
(1)在谷电时间内蓄能，在平电或峰电时释能，实现了电能的阶梯利用；
[0044]
(2)根据实际情况，自动选择相应的工作模式，在保证末端供暖的前提下，降低了全年的平均运行费用；
[0045]
(3)多种工作模式的自由组合，避免空气源热泵在高湿度环境中工作时的结霜除霜问题。
[0046]
(4)多种工作模式的自由组合，提高了末端供热的可靠性高。
[0047]
以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。