专利名称：使用顺序操作的热泵/空调装置的制作方法
使用顺序操作的热泵/空调装置
1.发明领域本发明涉及用于提供蒸汽压缩循环的系统，例如具有热能储蓄器或储存设备的空调单元或热泵，所述热能储蓄器或储存设备具有作为蒸发器或作为气体冷却器(冷凝器) 工作的双重功能，且其中操作模式取决于能量源的循环温度的温度水平、储能设备的温度、 及热量要求，所有这些都被调节以优化热量产生和最小化功率消耗。此外，本发明涉及用于操作该系统的方法。2.现有技术的描述用于冰箱、空调或热泵目的的传统的蒸汽压缩循环系统大体上在图1中示出。该系统由压缩机1、冷凝热交换器2、节流阀或减压设备3和蒸发热交换器4组成。这些部件连接在闭合的流路11中，其中制冷剂循环。蒸汽压缩循环设备的操作原理如下在制冷剂进入气体冷却器/冷凝器2之前，制冷剂的压力和温度由压缩机1升高，在气体冷却器/冷凝器2中制冷剂被冷却和/或冷凝，释放出热量。然后高压液体通过减压设备3被节流到蒸发器压力。在蒸发器4中，制冷剂沸腾并从其周围吸收热量。在蒸发器处的蒸汽被吸入压缩机1，完成循环。传统的蒸汽压缩循环系统使用在亚临界压力处完全操作的制冷剂(例如R134A)。 许多不同的物质或物质的混合物可用作制冷剂。制冷剂的选择除了其他因素以外还被冷凝温度影响，因为流体的临界温度设置冷凝发生的上限。为了保持合理的效率，通常期望使用临界温度高于冷凝温度20-30°C的制冷剂。尽管一些新的系统在超临界温度附近操作，但在传统的系统的设计和操作中避免在临界温度附近。这例如是在英国专利申请GB 2414289A 和专利申请W02005/106346A1中描述的热泵的情况。这两个申请都描述了 R410A作为制冷剂的使用。在专利EP04M474B2中描述了使用R744(CO2)进行跨临界热泵送的调节方法。本专利技术在文献中被十分详细地处理，且许多专利涵盖该技术领域。由于制冷剂最终将泄漏到大气中，目前制冷剂的温室气体效应对环境造成威胁。释放到大气中的Ikg 的HFC制冷剂R410A在全球变暖影响中相应于1830kg的C02。R744 (CO2)具有1的全球变暖潜力，而普遍使用的HFC制冷剂来自1700和高到多于5000kg的(X)2等价物。因此如果 R744可用作制冷剂，假定COP (性能系数)与可比较的HFC制冷剂一样好，则对环境是有益的。较低的COP将通过使用R744减少益处，因为来自功率源的CO2排放增加。一些国家已制定预测未来禁止使用强温室气体例如当前用在制冷过程中的HFC的法规。在挪威和其他几个国家已经对使用HFC的使用征收环境税。由于R744(C02)的31. 2°C的低临界点，使用R744(C02)的热泵的COP在典型的房屋力口热模式中较差。这在J0m Stene 的博士论文，Residential CO2 heatpump systems for combined space heating and hot water heating (ISBN 82-471-6316-0) 43 ! /述。来自给R744制冷剂热泵供能的能量源的增大的CO2排放可能超过来自HFC制冷剂到大气的潜在释放的减小的温室气体效应。根据Mene的博士论文，为了达到良好的C0P，高压热R744气体应该拒绝远低于CO2的临界点(31.2°C)的可使用的热量。当室内温度保持在20°C以上且用于加热空间的介质(水或空气)应该具有至少30°C的温度以具有对热传递的合理的温度差时，这变得困难。对于从制冷剂流动到热分布介质的热量，制冷剂的温度因此应该在30°C以上。将在超临界条件中的压缩机高压侧的热气体冷却到远低于(X)2的临界点的水平将增大热泵效率，特别是当该热量是可使用的时。美国401四20公开了一种可逆热泵，其具有三个线圈以作为蒸发器或冷凝器操作，并用于连接其他两个线圈中的任意一个以分别作为冷凝器或蒸发器操作，因此热量可在内部空气、外部空气和存储流体之间的任何组合中交换。然而，这三个线圈的布置可能只在冷却或加热模式中两两一起工作，且决不与同时作为气体冷却器/冷凝器的两个线圈一起工作，当储热设备准备下一阶段的操作时，这对于本发明的原理是重要的。美国3523575公开了一种可逆热泵，其具有在冷却和加热模式中均可作为帮助的储热设备储热器。然而，该热泵仅具有两个线圈，且所存储的能量目的仅在于帮助蒸发/冷凝过程，而不起热泵的唯一热源的作用。3.发明目的有使来自蒸汽压缩循环的输出最大化且使输入到它的主要能量最小化的持续努力。使系统的部件例如在冷凝和蒸发热交换器中的热传递效率更好，减小压缩机损失和减小节流损失，其中效率的提高被获得。本发明的目的是提供一种新颖、简单和有效的方式，该方式通过在外部热源的温度较低时使用储热设备作为热源，以及当外部热源的温度较高时加热(装载)储热设备，及当储热设备用作热源时通过安排卫生水的预加热提高制冷剂的气体冷却/冷凝效率，来提高蒸汽云压缩循环的总效率。本发明特别为在跨临界制冷中使用C02(R744)作为工作流体的蒸汽压缩循环而设计。本发明的又一些其他目的是通过在某些时间去除空气和风扇噪声而减小来自热泵送的噪声，减小使用空气作为能量源的蒸发器的防冻时间，及通过更稳定的压缩机负载来延长压缩机的寿命。将更少地使用经常放置在户外热泵单元的底座中的电阻加热器，因为它可能在储热设备提供蒸发热量的操作模式中关闭。此外，目的是增大管理来自太阳的热能的可能性。本发明提高了太阳能集热器在加热蓄热器或储热设备时的效率，因为它们可在低的水温下供给系统可用的热量。本发明的又一个目的是通过加热所消耗的温水的较大部分来增加热泵功。在水箱中有不同的温度水平的两水箱系统应优选地合并在该系统内，虽然也可能使用其他水箱布置。双重温度水箱系统提供了当对于一个水箱中的总压缩循环有益时预加热卫生热水部分以及当温的卫生水的消耗发生时将该水与来自另一个水箱的热水混合的选择。本发明涉及在储热设备和制冷剂之间的能量流的控制或调节、加热卫生热水的时间、房间加热及控制何时从环境获取蒸发热量。该调节一般通过借助于阀位置的启动的阀调节和通过温水产生的调节来执行。调节基于环境的循环温度的模式、储热设备能量水平及房间加热和温水需求。用于控制或调节系统的控制单元可包括普通的控制电路和传感
器ο4.本发明的一般描述因此，本发明涉及用于提供蒸汽压缩循环的系统。该系统包括流回路或流路，其具有压缩机、在压缩机的下游的第一热交换器、在第一热交换器的下游的第二热交换器、在第二热交换器的下游的第三热交换器、及在第三热交换器的下游的第一减压设备、在第一减压设备的下游的带有储热设备或蓄热器的第四热交换器、在第四热交换器的下游的第二减压设备、在第二减压设备的下游的第五热交换器，然后所述流回路连接回压缩机，完成回路。减压设备是在热泵和制冷线路领域内使用的用于频繁地节流的一般设备，且可包括固定或可调节的膨胀阀。膨胀阀可包括诸如膜片电磁阀、直闭阀和直角闭阀的热力学能量膨胀阀。带有截流阀的旁路管线绕过第五热交换器，并连接在第四热交换器和第二减压设备之间的第一端处以及在第五热交换器和压缩机之间的第二端之间处。控制单元控制至少截流阀和减压设备。第一热交换器可与高温水箱处于热交换关系，第二热交换器可与空间(房间)供暖设备处于热交换关系，第三热交换器可与用于预加热卫生水的水箱处于热交换关系。四通阀可放置在压缩机的入口和出口之上，用于在加热模式和冷却模式之间切换。热太阳能板可连接到储热水箱和连接到卫生热水箱中的一个或两个。制冷剂可为CO2。此外，本发明包括用于使用在上面定义的系统来控制蒸汽压缩循环的方法，其中打开第一减压设备、关闭截流阀及调节第二减压设备准备第一加热模式，而其中调节第一减压设备、关闭第二减压设备或旁通阀准备第二加热模式。该系统允许在第一和第二加热模式之间切换是一个基本特征。这两个模式通常由户外温度和时刻控制。当第五热交换器的周围温度处于低水平时，连接到储热设备的热交换器可用作蒸发器，当所述周围温度处于高水平时，它可用作气体冷却器。低温水箱中的卫生水的预加热应该对应于储热设备作为蒸发器的使用。
4.
图1示出了传统的蒸汽压缩循环设备。图2示出了本发明的过程循环。图3示出了在Oslo冬季室外温度的典型数据。图4和4b示出了本发明的用于房间供暖、热水加热、热水预加热和卫生温水通气管的一个实施方式。图5和6示出了说明该过程循环的CO2的log ρ H图。图7示出了在两水箱双重温度解决方案中的水流。5.基本描述现在对本发明进行更详细的描述，以下参考图2。闭合的工作流路由5个热交换器串联连接的制冷剂流回路(11)组成。这5个热交换器被编号为(2h)、(2r)、(2p)、(4)和(6)。热交换器(6)和(4)在上游具有分别被编号为(5)和(3)的减压设备，实现在流回路的不同部分处的压力和温度的控制。此外，流回路具有带截流阀(8)的旁路管线和压缩机(1)。第四热交换器(6)允许在温度(Tl)处制冷剂与箱/封闭的隔室(7)内的储热介质交换热量。调节器(14)控制具有两种加热操作模式的所示出的流回路。对减压设备(5)和(3)及旁路管线中的阀(8)的位置(关闭或打开)的调节确定是使用加热操作模式一还是加热操作模式二。5. 1加热操作模式一，参考图2当该装置的目的是加热环境/建筑物/水等时，使用本发明的加热操作模式一和加热操作模式二。当第五热交换器(4)的外部环境的温度(1 处于其循环中的高水平时， 使用加热操作模式一。如果户外周围空气是外部环境(空气用作热源)，则有可能在白天期间使用加热操作模式一，因为户外空气温度(T2)系统地(但不是总是)在白天期间比在夜间高。(图3示出了在Oslo的一个典型的冬季期间每小时所测量的温度。)在第四热交换器(6)的上游的减压设备( 可设置为完全打开，且旁路管线截流阀(8)接着被关闭。第二减压设备C3)调节第一热交换器(池)、第二热交换器(2r)、第三热交换器Qp)及第四热交换器(6)中的压力水平。制冷剂在第五热交换器(4)中汽化。压缩机(1)增大制冷剂气体的压力和温度。在压缩机(1)的下游，制冷剂将第一热交换器Oh)中的热量排出到热水箱，并将第二热交换器Or)中的热量排出到热分布介质。该介质可以为水或空气。然后制冷剂通过完全打开的第一减压设备(5)，并流入第四交换器(6)，其中制冷剂中的热量排出到可以是储热设备(7)内的水(或冰)的储热介质。然后，高压制冷剂在其流到第五热交换器(4)之前在第二减压设备(3)中被节流，流路完成。5. 2加热操作模式二，参考图4当第五热交换器(4)的外部环境的温度(T2)处于其循环中的低点时，使用加热操作模式二。如果户外空气用作第五热交换器的热源，则可能在夜间使用加热操作模式二，参考图3。第二加压设备(5)现在关闭，且旁路管线截流阀(8)打开。(如果户外温度 (T2)高到足以有助于蒸发，则截流阀(8)可以关闭，且第二减压设备(5)可以设置为完全打开。)第一减压设备( 调节在其上游的热交换器的压力水平。这些阀位置使储热设备 (7)内的介质成为用于蒸发制冷剂的热源。第四热交换器(6)使储热介质成为汽化制冷剂的热源。压缩机(1)经由旁路管线从第四热交换器(6)吸收蒸汽，并在它在制冷循环中泵送制冷剂时升高制冷剂气体的压力和温度。在压缩机⑴的下游，制冷剂排出在第二热交换器Or)和Qp)中的热量。制冷剂的压力和温度在第一减压设备(5)中被节流以在第四热交换器(6)中冷凝，在第四热交换器(6)中发生蒸发，且循环完成。5. 3使用这两种模式的利益在经过一天一夜的一个M小时的周期内，所述的布置的利益是夜间蒸发温度升高了(Tl)减去(T2)。如果储热设备内的介质是水，它可被设计为具有接近0°C的较低的温度限制。这是因为在储热设备内的水在所有的水都结成冰之前具有0°C的温度。由于5°C的温度差(其在北半球的冬季可能相当正常)，可以预测对该过程循环提高COP 12.5%。(根据Mene，蒸发温度升高1°C，COP将提高2.5%。)与使用强制气流作为热源的第五热交换器(4)相比，在夜间使用的第四热交换器 (6)实质上无噪声。在人口密集的地区，整个夜间的宁静对于任何装置的使用而言比较重要。冰在热交换器的散热片处积聚是一个问题，因为它减小了热传递的效率，且当冰积聚变得太严重时需要除冰。除冰消耗能量，产生水并可影响设备的寿命，因为它意味着管道中的温度波动和增加的阀切换。本发明减小了与白天除冰相关的问题。
6.优选实施方式(图4)在图4中示出了本发明的优选实施方式。该实施方式除了房间加热设备(Mid) 和三个流可调节循环泵(Ph)(热水)、(Pr)(房间加热)、(Pp)(预加热)外，还包括两个热水箱(9h)(热水27-65°C )和(9p)(预加热7_27°C )。使用两个热水箱的目的是能够分开在两个不同的温度水平的热水的产生，对每个操作模式有一个温度水平。当为了该目的在制冷剂流路中的其他元件的物理状态是良好的时，可发生热水的加热。使用两个水箱的另一个好处是与传统的水箱解决方案相比，热泵加热更多的水。图7示出了与两水箱双重温度解决方案相比的使用传统的一水箱解决方案加热的水量，在两水箱双重温度解决方案其中，温的卫生自来水由与来自低温水箱的预加热水调合的来自热水箱的热水组成。6. 1加热操作模式一(图4)在加热操作模式一中，来自压缩机(1)的热制冷剂气体与水处于热交换关系，水从水箱(9h)的底部循环，经过第一热交换器(池)，并回到水箱(9h)的顶部。根据制冷剂压力和热水温度及循环率，水从近似27°C加热到65-90°C。通过热水循环流速、压缩机(1)的排出压力和流速来调节加热容量。在第一热交换器Qh)的下游，热制冷剂气体与在第二热交换Or)内用于房间加热的调节流体处于热交换关系。根据局部房间加热系统，调节流体的温度水平在大多数情况下在27°C和45°C之间变化。由调节流体的流速、制冷剂热气体的温度和流速调节加热容量。高压制冷剂气体然后流过第三热交换器(2p)，在第三热交换器Qp)中不排出热量(在该模式中在热交换器Op)中没有水循环)。在热制冷剂气体经由第四热交换器(6) 将热量排出到储热设备(7)内的介质之前，制冷剂气体然后进一步流过完全打开的减压设备(5)。旁路管线截流阀(8)保持关闭。在第四热交换器(6)的下游，制冷剂气体流过第二减压设备(3)，在第二减压设备(3)中，压力被节流，之后液态制冷剂流到第五热交换器 G)，在第五热交换器中，在制冷剂气体被吸入压缩机(1)之前发生蒸发过程，完成循环。必须调节用于加热热水和房间加热的能量，以便和压缩机的容量相匹配。通常在加热操作模式一的时期期间，热水箱(9h)内的水的温度应该保持在设定点。在该加热操作模式一中，每当热水被消耗时，来自水箱(9p)的预加热的水就进入水箱(9h)。为了加热预加热的水，直到热水箱再次处于设定温度，Wi通过Oh)开始循环。应该调节循环速率，使得来自Oh)的制冷剂的出口温度高于第二热交换器Or)的水/空气入口温度。系统应该被设计为使得在加热操作模式一结束时，水箱(9p)内的水应该尽可能地处于接近于城市用水温度的温度，即，所有预加热的水都应优先被消耗掉。6. 2加热操作模式二(图4)在加热操作模式二中，截流阀(8)打开，第二加压设备( 关闭，且减压设备(5) 是操作的。在该操作模式中，在水箱(7)内的储热流体用作蒸发制冷剂的热源。储热流体的潜热通过第四热交换器(6)传递到制冷剂，在第四热交换器(6)，液态制冷剂汽化以形成蒸汽。蒸汽被吸入压缩机(1)。压缩机(1)升高循环的制冷剂气体的压力和温度。制冷剂通过第一热交换器Oh)而不排出热量，因为(Ph)在该操作模式中关闭。在第一热交换器 (2h)的下游，热制冷剂气体与第二热交换器Or)中用于房间加热的调节流体处于热交换关系。根据局部房间加热系统，调节流体的温度水平在大多数情况下将在25°C到45°C之间变化。通过调节流体的流速((Pr)流动速度)以及制冷剂热气体的流速和温度来调节加热容量。制冷剂气体然后通过第三热交换器(2p)，其中到水箱(9p)的水经由(Pp)进行循环。水从水箱的底部经由热交换器Op)循环并回到水箱(9p)的顶部，在热交换器Op) 中，水与制冷剂气体处于热交换关系。以这种方式，水从近似7°C的总水管温度预加热到近似27°C。通过(Pp)的水流速度来调节预加热的速率。调节来自(9p)的冷水流以实现制冷剂的最大气体冷却。这意味着应该调节流，以便使用用于预加热卫生水的加热操作模式二中的整个操作时期。在离开热交换器Op)后，高压制冷剂气体在第一减压设备(5)内被节流，之后液态制冷剂流到第四热交换器(6)，完成循环。在夜间时期结束时，储热设备(7)内的储热介质的温度将降低到可以形成冰的水平，假定储热介质是水。由于在第四热交换器(6)内的良好的热传递机制，整个水箱可冻结。本发明的优选实施方式表明在不同的操作模式中，来自循环设备(Ph)、(Pr)和 (Pp)的流的受控的流动可在加热操作模式二中提供气体冷却。热水箱(9h)和(9p)的适当尺寸将确保对普通的家庭住所的足够的日用热水。在加热操作模式二中用于汽化制冷剂的介质可以为水或另一种相变材料。为了增大可存储在有限的体积内的能量同时也为了得到稳定的蒸发温度，应该使在储能设备(7) 内的从液态到固态的相变容易。水的融点是0°C，且冻结能量是334kJ/kg。300升的水箱含有近似^kWh用于蒸发，这对于一般的建筑物应该足够了。然而，可以使用其他的水箱，且于是相变可能不是必要的。3000升的水箱(室内/室外储油箱的正常大小)在水从15°C 冷却到0°C时含有52. 5kWh。储热设备(7)内的储热介质在加热操作模式一中提供了气体冷却。在加热操作模式二中只要Tl > T2，这就是可用的热量。7.物理图5示出了跨临界蒸汽压缩循环的压力焓图。在跨临界蒸汽循环中，来自压缩机 (1)(图1)的排出物的热气体的压力和焓在状态a(图幻。在2中以恒定的压力将热量释放到冷却剂例如热水后，制冷剂冷却到状态b。截流阀(3)(图1)将制冷剂带到被示出为状态c (图幻的两相气体/液体混合物。节流是恒定焓过程。制冷剂通过蒸发液相在第五热交换器(4)(图1)的出口处吸收热，在第五热交换器(4)(图1)的出口处将它带到状态 d(图(5))的液相，制冷剂进入压缩机(1)(图1)，使该循环结束。7. 1加热操作模式一(图5)在加热操作模式一中，在压缩机(1)(图2)的出口处的制冷剂的状态为a。在第一热交换器Oh)中，制冷剂将热量释放到热水，在第二热交换器Or)(图2、中，将热量释放到房间加热介质，在第四热交换器(6)(图2)的入口处将制冷剂带到状态b。制冷剂被进一步冷却，将热量释放到储热设备(7)(图2~)内的适当介质，在第四热交换器(6)(图2) 的出口处将制冷剂带到状态b’。在节流之前的热量排出阶段中的制冷剂的状态从b转到 b’。焓差b-b’表示可用于存储在储热设备(7)(图幻内的制冷剂流体的每单元能量。制冷剂从b’被节流到点C’。点C’表示在实际温度(T2)处的蒸发压力和温度。焓c’ -C等于b-b’，并表明所存储的能量是如何从环境获取的。在第五热交换器(4)(图2)中的制冷剂吸收热量，并在它进入压缩机(1)之前从状态c’转到状态d，循环结束。
7. 2加热操作模式二(图4)图6示出了跨临界蒸汽压缩循环的log压力焓图。加热操作模式二由点a、b”、c”、 d表示。当温度(T2)(图2)处于低点且储热介质的温度(Tl)较高(在储热设备(7)内的介质已用于冷却气体的一段时期之后)时，运行加热操作模式二。温度(Tl)可以在0到 20°C之间，假定储热介质是水，且(Tl)应该大于(1 。在压缩机(1)(图幻的出口处的制冷剂状态在状态a。在排出第二热交换器Or)中的热量后，制冷剂的状态将在点b，且离开热交换器Op)(图幻的制冷剂的状态将在b”。热水的预加热将制冷剂从b带到b”。第一减压设备(5)(图2)使制冷剂的压力以恒定的焓下降到点C”。来自储热设备(7)(图2)中的介质的热量用于汽化在第四热交换器(6)(图2、内的制冷剂，将制冷剂带到状态d。第五热交换器(4)(图2)被绕过，且制冷剂的状态处于状态d，因为它被吸入压缩机(1)(图2)， 结束循环。用于预加热热交换器Op)内的热水的能量于是用焓差c-c’表示。如果热源在(T2)(图2)，假设(Tl) > (T2)，且在(2p)内的热水的预加热不发生， 则点C’表示蒸发压力。点d’是在压缩机入口处的制冷剂气体的对应状态。该操作模式的利益是蒸发温度从C’升到C，因此使压缩机的工作减少了 (a-d，)-(a_d)，且从储热设备获取的能量增加了焓(d-c，，)-(d-c，)。8.两水箱双重温度热水系统的使用，参考图4和图7图7示出了与传统的一水箱系统相比，当加热用于在40°C时使用的100升水时，当使用在两个温度的两个水箱用于卫生温水供应时，由热泵加热的水的量。在加热操作模式一中，在第一热交换器Oh)内的热制冷剂气体在高达90°C的温度将热量排出到分开的热水箱(9h)。循环泵(Ph)的泵速度控制在第一热交换器Oh)内的热水的能量传递和温度接近。在加热操作模式一中，循环泵(PP)关闭，且在热交换器OP) 中没有预加热热水。在第二热交换器Or)中将热量释放到房间加热介质后，热制冷剂气体在进入第四热交换器(6)之前直接流过热交换器(2p)，在第四热交换器(6)中，剩余的热量被释放以解冻/加热在储热设备(7)内的介质。在加热操作模式二中，热水循环泵(Ph)关闭，且热制冷剂气体在进入第二热交换器Or)并将热量释放到房间加热介质之前直接流过第一热交换器Oh)而不释放任何热量。在将热量释放到房间加热介质后，热制冷剂气体流到热交换器(2p)，在热交换器Qp) 中，热量被释放到从水箱(9p)循环的水。通过循环泵(Pp)来调节能量通道。来自水箱(9p)的温水在使用之前应该与来自水箱(9h)的热水混合。与传统的系统的情况相比，于是可由热泵在较低的温度加热更多的卫生水。这在图(7)中示出。9.太阳能加热来自太阳能集热器的流回路可连接到储热箱(7)。来自与储热设备(7)内的介质处于热交换关系的太阳能集热器的流体然后将帮助解冻和加热储热介质。在传统的太阳能热系统中，热传递流体与周围温度之间的温度差在冬季相对较高。典型的50-60°C的温度差是普遍的。由于吸热器内的辐射损失和对流损失，较高的温度差减小了吸热器的效率。由于解冻冰和将储热设备内的温度升高0°C以上所需要的低温要求，与传统的系统相比，在冬季集热器的效率提高多达50%。在夏季的操作中，太阳能集热器可产生直接到水箱的卫生用的热水。10.参考图4b的冷却
对于冷却操作模式，将四通阀(12)引入压缩机⑴的下游。根据储热箱(7)内的储热介质的周围温度和实际温度，通过按特定路线运送制冷剂流，可将制冷剂热量转存在第五热交换器(4)或第四热交换器(6)中。当截流阀⑶关闭时，通过热交换器⑷首先将热量转存到周围大气。根据房间冷却需要和箱(7)内的储热介质的温度，第二减压设备C3)或第一减压设备( 可用于减小压力以将制冷剂冷凝到第二热交换器(2r)，在第二热交换器Qr)中房间冷却介质与制冷剂处于热交换关系。在该操作模式中，循环泵(Pp)和(Ph)通常停止。
权利要求
1.一种用于使用两种单独的加热操作模式提供蒸汽压缩循环的系统，包括 压缩机⑴；在所述压缩机(1)的下游的第一热交换器Oh)；在所述第一热交换器Oh)的下游的第二热交换器Or)；在所述第二热交换器Or)的下游的第三热交换器Op)；在所述第三热交换器Op)的下游的第一减压设备(5)；在所述第一减压设备(5)的下游的具有储热设备(7)的第四热交换器(6)；在所述第四热交换器(6)的下游的第二减压设备(3)；在所述第二减压设备C3)的下游的第五热交换器，所述第五热交换器(4)连接回到所述压缩机(1)；以及带有截流阀(8)的旁路管线，所述旁路管线绕过所述第五热交换器G)，该旁路管线在第一端连接在所述第四热交换器(6)和所述第二减压设备C3)之间，在第二端连接在所述第五热交换器(4)和所述压缩机(1)之间；以及至少一个控制单元(14)，其用于控制至少所述截流阀(8)及所述第一减压设备(5)和所述第二减压设备(3)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一热交换器Oh)连接到高温水箱(9h)；所述第二热交换器Or)连接到房间供暖系统；以及所述第三热交换器Op)连接到低温水箱 (9p)。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述压缩机(1)的入口和出口之上的四通阀 (12)，所述四通阀(12)用于在加热模式和冷却模式之间切换。
4.根据权利要求1到3所述的系统，其中太阳能热源连接到所述储热设备(7)和高温水箱Oh)和/或低温水箱(9p)。
5.根据权利要求1到3所述的系统，其中制冷剂是CO2.
6.一种用于控制在根据权利要求1的系统内的蒸汽压缩循环的方法，允许在第一加热操作模式和第二加热操作模式之间切换，其中在所述第一操作模式中，所述方法的特征在于以下步骤从第一热交换器(池)、第二热交换器Or)和第四热交换器(6)排出热量，由此所述第一热交换器、第二热交换器和第四热交换器作为冷凝器或气体冷却器操作，而其中所述第四热交换器(6)将热量排出到储热设备(7)；以及将第五热交换器(4)作为蒸发器操作。
7.一种用于控制在根据权利要求1的系统内的蒸汽压缩循环的方法，允许在第一加热操作模式和第二加热操作模式之间切换，其中在所述第二操作模式中，所述方法的特征在于以下步骤从第二热交换器Or)和第三热交换器Op)排出热量，由此所述第二热交换器和所述第三热交换器作为冷凝器或气体冷却器操作；以及将第四热交换器(6)作为从储热设备(7)吸收热量的蒸发器操作。
8.根据权利要求6或7所述的控制蒸汽压缩循环的方法，还包括以下步骤 根据热源温度0 和时刻控制这两种操作模式。
9.根据权利要求6-8之一所述的方法，其中所述系统包括在所述压缩机(1)的入口和出口之上的四通阀(12)，所述方法还包括以下步骤通过启动所述四通阀(12)而在所述加热操作模式和所述冷却操作模式之间切换。
全文摘要
一种用于提供蒸汽压缩循环的系统包括压缩机(1)。第一热交换器(2)布置在压缩机(1)的下游，且第一减压设备(5)位于第一热交换器(2)的下游。具有储热设备(7)的第二热交换器(6)位于第一减压设备(5)的下游，且第二减压设备(3)设置在第二热交换器(6)的下游。第三热交换器(4)位于第二减压设备(3)的下游，连接回到压缩机(1)。带有截流阀(8)的旁路管线绕过第三热交换器(4)，连接在第二热交换器(6)和第二减压设备(3)之间的第一端处和在第三热交换器(4)和压缩机(1)之间的第二端处。至少一个控制单元控制至少截流阀(8)、第二减压设备(3)和第一减压设备(5)。
文档编号F25B30/00GK102239372SQ200980148439
公开日2011年11月9日 申请日期2009年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者波尔·埃里克·霍尔姆 申请人:瓦尔梅帕姆朋公司