直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统及控制方法与流程

文档序号:12108657阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,包括压缩机(1),其特征在于:压缩机(1)出口连接储水箱(2)的外盘管冷凝器的入口,储水箱(2)的外盘管冷凝器的出口分为两路,一路依次连接第一电磁阀(9)、太阳能集热器(3)、第二电磁阀(10)和喷射器(4)的工作流体入口;另一路通过第三电磁阀(11)直接连接喷射器(4)的工作流体入口;喷射器(4)的出口连接气液分离器(5)的入口,气液分离器(5)的出口分为两路,一路饱和制冷剂液体出口通过节流机构(6)连接蒸发器(7)的入口,蒸发器(7)的出口连接喷射器(4)的被引射流体入口;另一路饱和制冷剂气体出口直接连接压缩机(1)的入口,形成制冷剂的闭合循环通道;太阳辐射仪(12)、环境温度传感器(13)、制冷剂温度传感器(14)以及水温度传感器(15)连接控制器(8)的输入端,控制器(8)的输出端连接第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)、第三电磁阀(11)和压缩机(1)。

2.根据权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,其特征在于:所述的储水箱(2)为外盘管式静态加热水箱,储水箱从内到外依次由内胆、缠绕于内胆外侧面的冷凝器管路、保温层和外壳组成。

3.根据权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,其特征在于:所述的太阳能集热器(3)为带玻璃盖板,底部有隔热保温层的平板式集热器。

4.根据权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,其特征在于:所述的节流机构(6)为热力膨胀阀或者电磁膨胀阀。

5.根据权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,其特征在于:所述的蒸发器(7)为风冷式翅片管蒸发器。

6.根据权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统,其特征在于:所述太阳辐射仪(12)和环境温度传感器(13)布置于太阳能集热器(3)上方,制冷剂温度传感器(14)布置于太阳能集热器(3)中心的制冷剂管路上,水温度传感器(15)布置于储水箱(2)内水中;太阳辐射仪(12)检测太阳集热器(3)上的太阳辐射强度,环境温度传感器(13)检测外界环境温度,制冷剂温度传感器(14)检测太阳能集热器(3)中制冷剂管路内的制冷剂的蒸发温度,水温度传感器(15)检测储水箱(2)中水的温度。

7.权利要求1所述的直膨式太阳能辅助的喷射器增效热泵热水系统的控制方法,其特征在于:根据太阳辐射强度的不同,该系统有两种工作模式供选择:太阳能辅助工作模式和空气源工作模式;其中太阳能辅助工作模式适用于强光照工作条件,空气源工作模式适用于低光照或无光照工作条件;基于太阳辐射仪(12)、环境温度传感器(13)和制冷剂温度传感器(14)采集的工况数据,控制器(8)通过计算太阳能集热器与环境的漏热量和太阳能集热器接收到的太阳辐射量来判定系统最佳工作模式,并通过控制第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第三电磁阀(11)的开关来进行工作模式的切换。

8.权利要求7所述的控制方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤1:热泵热水系统开启之后,首先由水温度传感器(15)检测储水箱(2)内水的温度Tw,与设定的热水目标温度Ts对比,若Ts-Tw≤△T,系统不开启;若Ts-Tw>△T,则开启第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第三电磁阀(11),系统自检,开启压缩机(1),△T范围为1~10℃;

步骤2:基于太阳辐射仪(12)、环境温度传感器(13)和制冷剂温度传感器(14)采集的工况数据,控制器(8)计算出太阳能集热器(3)与环境之间的漏热量Ql以及太阳能集热器(3)接收到的太阳辐射量Qr,若Qr>Ql,则第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)开启,第三电磁阀(11)关闭,系统开启太阳能辅助工作模式;若Qr≤Ql,则第三电磁阀(11)开启,第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)关闭,系统开启空气源工作模式;同时开始对系统运行时间进行计时,累计工作时间为t1

步骤3:在热泵热水系统开机期间,水温度传感器(15)定时采集储水箱(2)内水的温度Tw,与设定的热水目标温度Ts对比,采集时间间隔为1~10s;若Tw-Ts≤△T,则对比累计工作时间t1与系统预设检测时间间隔ts大小,ts范围为5~20min;若ts<t1,则系统保持目前工作模式不变;若ts≥t1,则t1清零,系统回到步骤2,继续工作;若Tw-Ts>△T,系统关机,完成热水加热过程。

9.权利要求8所述的控制方法,其特征在于:所述控制器(8)计算太阳能集热器(3)与环境之间的漏热量Ql以及太阳能集热器(3)接收到的太阳辐射量Qr的计算公式如下:

Ql=UApl(tr-ta)

Qr=ηopt AplG

其中:U为太阳能集热器(3)的热损系数,其值主要由太阳能集热器的结构参数和材料特性决定,由实验测得或者理论计算得出;

Apl为太阳能集热器(3)中集热板的面积;

tr为制冷剂温度传感器(14)采集的太阳能集热器(3)中制冷剂管内的制冷剂的蒸发温度;

ta为环境温度传感器(13)采集的环境温度;

ηopt为太阳能集热器(3)中集热板的吸收率;

G为太阳辐射仪(12)测得辐射在太阳能集热器(3)上的太阳辐射强度。

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