专利名称：混合的热电-蒸汽压缩系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及加热与冷却系统。更具体地说，本发明提供一种用于 具有蒸汽压缩和热电加热与冷却的加热与冷却系统的方法和设备。
背景技术：
一般而言，加热与冷却系统通过蒸汽压缩循环而产生加热的或冷 却的空气。在较大负荷的情况下，蒸汽压缩循环是理想的。然而，对 于较小负荷，显然热电冷却可是优选的。这是基于热电冷却装置的容 易模块化，与被设计用于较大负荷运行的传统蒸汽压缩循环相比，热电冷却装置在较低负荷下提供增加的性能系数(COP)。热电冷却4是供优于蒸汽压缩循环的优点，诸如低噪声运行，由于 较少的移动零件和减少的部件维护的更高的可靠性，温度的细微调谐 控制，对温度控制设定更快的响应，减小的尺寸，以及导致减小的环 境影响的减'J 、的制冷剂使用。因此，用以将区域维持在所希望的温度的加热与冷却系统包括具 有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统和热电装置，其可用于提供能量有效运行模式，在该模式中动态COP增加。发明内容本发明的目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统。 本发明的另一目的在于提供一种具有动态运行模式的混合的热 电-蒸汽压缩系统。本发明的又一 目的在于提供一种具有动态运行4莫式的混合的热 电-蒸汽压缩系统，其使用具有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统和热电装 置。本发明的又 一 目的在于提供 一 种具有动态运行;漠式的混合的热 电-蒸汽压缩系统，其带有具有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统和热电装 置，其中具有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统通过运行以满足较大负 荷，而且该热电装置用以满足较小负荷。本发明的还一 目的在于提供一种具有动态运行才莫式的混合的热 电-蒸汽压缩系统，其带有具有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统和热电装 置，其中具有蒸汽压缩循环的蒸汽压缩系统通过运行以满足大于或等 于1千瓦的负荷，而且该热电装置用于满足小于1千瓦的负荷。本发明的再一 目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统来优 化COP以节约能量。本发明的再一 目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统来减 小噪声。本发明的再一 目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统以提 供更高的可靠性，更高的可靠性是由于在蒸汽压缩循环中较少使用移 动的零件，移动的零件在正常单独蒸汽压缩冷却系统中帮助满足瞬态 负荷。本发明的再 一 目的在于提供 一 种混合的热电-蒸汽压缩系统用于 温度的细微调谐控制。本发明的再一 目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统来对 温度控制i殳定产生丰支快的响应。本发明的再一目的在于提供一种混合的热电-蒸汽压缩系统来减 小制冷剂的使用和环境影响。通过一种将区域维持在所希望温度的加热与冷却系统来提供这 些和其它目的，该加热与冷却系统包括热电装置、蒸汽压缩系统和控 制系统，该控制系统可操作地连接至该热电装置和该蒸汽压缩系统。 该控制系统具有温度传感器来监控该区域的温度。该控制系统评估该 区域的热负荷。当在该区域中的热负荷大于运行负荷时，该控制系统 启动该蒸汽压缩系统。当在该区域中的热负荷小于该运行负荷时，该控制系统启动该热电装置。本发明还提供一种将区域加热和冷却到所希望的温度的方法。该 方法包括监控该区域的温度，比较该温度与所希望的温度，基于该温 度与所希望的温度的比较来确定调整负荷，当该调整负荷大于或等于 预定负荷时启动蒸汽压缩系统来满足该调整负荷，以及当该调整负荷 小于该预定负荷时启动热电装置来满足该调整负荷。通过下文具体的介绍、附图和所附权利要求，本发明的上文所介 绍的目的和其它特征和优点将会被本领域技术人员更好地了解和理 解。
图1示意性地描绘了本发明的混合的热电-蒸汽压缩系统。
具体实施方式
参看附图且特别地参看图1，示出了本发明的混合的热电-蒸汽压缩系统的示范性实施例，其整体上用标号100表示。系统100执行温 度调整或者加热和冷却，优选地，在存在着较大的降低负荷(pulldown loads)和较小的稳态负荷的情况下，例如，用于饮料冷柜、超市食品和 饮料箱，热的和冷的饮料出售机，以及固定与移动的室内结构。在该示范性实施例中，系统100具有控制系统104以提供动态运 行模式。控制系统104通过使用温度传感器等来监控温度控制区105 的控制温度。可将预定的希望的温度输入到控制系统104内。在区域 105的控制温度不在预定温度范围内的情况下，控制系统104启动蒸 汽压缩系统106或热电装置102以将控制温度调整到预定温度或者预 定温度的范围。预定温度的范围可(例如)是高于和低于该预定温度1 度。在优选实施例中，蒸汽压缩系统106和热电装置102包括在这种 系统的领域中已知的部件，诸如，用于蒸汽压缩系统106的压缩机、 蒸发器和冷凝器和用于热电装置102的电源和热电材料。或者，从热管理的角度而言，可能存在若千种方法来实施系统100。 一个这种方法为热电装置102可利用蒸汽压缩系统106的冷却 回路来移除热电装置102在冷却冲莫式系统运行期间所产生的热，因此 消除了外围热交换器装置的冗余性。或者，蒸汽压缩系统106以及热 电装置102的一个或多个可是单独系统，其独立地或合作地运行以满 足必要的冷却负荷。热电装置102可通过加热或冷却周围空气或者通过与温度控制区 直接接触而向温度控制区105提供热(由箭头113表示)或者可提供冷 却(由箭头114表示)。热电装置102可是本领域已知的任何热电装置。 优选地，热电装置102可以小于或等于300瓦且更优选地1千瓦的负 荷运行。然而，在COP方面改进的热电技术可在同样的功率消耗下增 加热电装置102的加热和冷却能力。热电装置102可提供加热(例如) 来满足冬季月份期间的加热负荷的一部分。热电装置102可是传统的 热电才莫块并且也可是整体形成于各种热交换器设计(包括，空气-空气、 空气-液体、液体-液体等)内的热电装置。蒸汽压缩系统106可是任何已知的系统，其使用蒸汽压缩循环或 蒸汽压缩加热或冷却来向受控温度区105周围的空气提供加热113或 者提供冷却114。优选地，蒸汽压缩系统106可以至少1千瓦且更优 选地大于5千瓦的负荷来运行。控制系统10 4基于所需的调整负荷来启动蒸汽压缩系统10 6或热 电装置102来将该区域105的控制温度调整到预定温度或者预定温度 范围内。对于超过预定或运行负荷(例如，l千瓦)的调整负荷，控制系 统104可启动蒸汽压缩系统106来纟丸行加热和冷却运行。对于4氐于预 定或运行负荷的调整负荷，控制系统104可启动热电装置102来4^l行 加热和冷却运行。预定或运行负荷的特定值可通过运行控制系统104来确定或者可^皮输入到该控制系统内。优选地，对于较大调整负荷和温度变化，蒸汽压缩系统106执行 加热和冷却运行，例如，在启动系统100时。对于较小调整负荷和温度变化，热电装置102优选地执行加热和冷却运行以维持预定温度或 细微地控制区域105的控制温度。这种双系统特别适合于其中存在较 大降低负荷但较小稳态负荷的需要的制冷或加热需求。
在满足预定温度或者调整负荷被减小到低于预定负荷的情况下， 控制系统104可停用蒸汽压缩系统106。在控制温度等于预定温度或 者控制温度在预定温度范围内的情况下，控制系统104可停用热电装 置102。因此，蒸汽压缩循环和温度变化减小同时COP可^皮优化。而 且，当加热或冷却要求允许通过热电装置102来进行温度控制时，通 过使用更有效的热电装置102,系统100可通过运行以减小噪声，由 于减少的部件维护而提供更高的可靠性，提供温度的细微调谐控制， 提供对温度控制设定更快的响应，减小的尺寸，以及减小制冷剂使用 从而导致减小的污染。控制系统104还监控区域105的温度并且提供 该区域105的加热或冷却控制以便避免或限制循环。
系统IOO可具有电源108，其向热电装置102和蒸汽压缩系统106 供应电力。在优选实施例中，电源108还向控制系统104供应电力。 电源108可是将系统100连接至现有电网的組件，或者任何移动电源， 诸如燃料电池，燃料或热驱动发电机、内燃烧(intemal combustion)、 太阳能电力、蓄电池组或它们的任何组合。
虽然已经参看示范性实施例介绍了本发明，但本领域技术人员应 了解在不背离本发明的范围的情况下，可能做出各种变化而且可利用 等同物来代替本发明的元件。此外，在不背离本发明的基本范围的情 况下，可能对本发明的教导内容做出许多修改来适应特定情形或材 料。因此，预期本发明并不限于所公开的特定实施例，这些实施例被 认为是执行本发明的最佳方式，而是本发明将包括属于所附权利要求 的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种将区域维持在所希望的温度的加热与冷却系统(100)，包括热电装置(102)；蒸汽压缩系统(106)；控制系统(104)，可操作地连接至所述热电装置(102)和所述蒸汽压缩系统(106)，并且具有温度传感器以监控所述区域的温度，其中，所述控制系统(104)评估所述区域的热负荷，当在所述区域中的热负荷大于运行负荷时，所述控制系统(104)启动所述蒸汽压缩系统(106)，并且当所述区域的所述热负荷小于所述运行负荷时，所述控制系统(104)启动所述热电装置(102)。
2. 根据权利要求1所述的系统(IOO),其特征在于，所述系统(IOO) 还包括连接至所述热电装置(102)和所述蒸汽压缩系统(106)的电源 (108)。
3. 根据权利要求2所述的系统(100),其特征在于，所述电源(108) 选自电网、燃料电池、燃料或热驱动发电机、内燃烧、太阳能电力、 蓄电池组和它们的任何组合。
4. 根据权利要求1所述的系统(IOO),其特征在于，所述运行负 荷是l千瓦。
5. 根据权利要求4所述的系统(IOO)，其特征在于，当所迷热负 荷小于1千瓦时，所述控制系统(104)停用所述蒸汽压缩系统(106)。
6. 根据权利要求1所述的系统(IOO),其特征在于，所述蒸汽压 缩系统(106)包括压缩机、蒸发器和冷凝器。
7. 根据权利要求1所迷的系统(IOO)，其特征在于，所述控制系 统(104)基于来自所述温度传感器的数据和所希望的温度的使用者输 入来确定所述热负荷。
8. 根据权利要求1所述的系统(IOO),其特征在于，所述蒸汽压缩系统(106)以及所述热电装置(102)中的一个或多个是单独的系统，它 们独立地或者合作地运行来满足所述热负荷。
9. 根据权利要求1所述的系统(IOO)，其特征在于，所述热电装 置(102)利用所述蒸汽压缩系统(106)的冷却回路来移除所述热电装置 (106)在冷却才莫式系统运行期间所产生的热。
10. —种用于将区域加热和冷却到所希望的温度的方法，包括 监控所述区域的温度；比较所述温度与所希望的温度；基于所述温度与所希望的温度的比较来确定调整负荷； 当所述调整负荷大于或等于预定负荷时启动蒸汽压缩系统(106)来满足所述调整负荷；以及当所述调整负荷小于所述预定负荷时启动热电装置(102)来满足所述调整负荷。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括 输入所希望的温度。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括输入所述预定负荷。
13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括在所述调整负荷小于所述预定负荷的情况下停用所述蒸汽压缩系 统(画)。
14. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括在所述调整负荷大于所述预定负荷的情况下停用所述热电装置 (102)。
15. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括从单个电源(108)向所述热电装置(102)和所述蒸汽压缩系统(106)提 供电力。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电源(108) 选自电网、燃料电池、燃料或热驱动发电机、内燃烧、太阳能电力、蓄电池组和它们的任何组合。
17. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定负荷是l千瓦。
18. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述蒸汽压缩 系统(106)使用通过彼此连接的冷凝器、压缩机和蒸发器所产生的蒸汽 压缩力。热和/或冷却。
19. 一种在本文中参照附图的图1所介绍的加热与冷却方法。
20. —种在本文中参照附图的图1所介绍的加热与冷却系统。
全文摘要
本发明提供一种用于将区域维持在所希望的温度的加热与冷却系统，其包括热电装置(102)、蒸汽压缩系统(106)和控制系统(104)，该控制系统(104)可操作地连接至该热电装置(102)和该蒸汽压缩系统(106)。
文档编号F25B1/00GK101283225SQ200580051791
公开日2008年10月8日 申请日期2005年8月15日 优先权日2005年8月15日
发明者R·拉哈克里什南, 于笑梅, 蔡崇义 申请人:开利公司