CN110375462B - 太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法。其中复合系统包括热泵循环子系统，热泵循环子系统包括第一换热器、第二换热器，还包括喷射器、第一四通阀、光伏集热发生器、工质泵，第一四通阀具有第一口、第二口、第三口、第四口，喷射器具有主路进口、主路出口及支路进口，主路出口与第一换热器的第一端可选择贯通连接，主路进口与第一口贯通连接，支路进口与第二口贯通连接，第三口与第二换热器可选择贯通连接，光伏集热发生器与工质泵依次管路串联于第四口与第一换热器的第二端之间。根据本发明的太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法，结构简单、故障率低，且利于实现复合系统的多种工作模式。
Description
技术领域
本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法。
背景技术
太阳能喷射制冷系统因没有压缩机，节能高效被广泛关注，但是这种系统受天气因素的影响较大，尤其是太阳辐射强度不足时例如阴雨等气候条件下，此类系统无法正常运行，为了避免这种现象，现有技术中出现了太阳能喷射制冷与热泵集成的相应系统，这种系统在常规蒸气压缩的基础上集成了太阳能喷射制冷系统以提高能源利用效率，但系统设计非常复杂，导致故障率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法，通过第一四通阀的流路切换实现太阳能喷射与热泵子系统之间的集成与分离，结构简单、故障率低，且利于实现复合系统的多种工作模式。
为了解决上述问题，本发明提供一种太阳能喷射与热泵复合系统，包括热泵循环子系统，所述热泵循环子系统包括第一换热器、第二换热器，还包括喷射器、第一四通阀、光伏集热发生器、工质泵，所述第一四通阀具有第一口、第二口、第三口、第四口，所述喷射器具有主路进口、主路出口及支路进口，所述主路出口与所述第一换热器的第一端可选择贯通连接，所述主路进口与所述第一口贯通连接，所述支路进口与所述第二口贯通连接，所述第三口与所述第二换热器可选择贯通连接，所述光伏集热发生器与所述工质泵依次管路串联于所述第四口与所述第一换热器的第二端之间。
优选地，所述主路出口与所述第一换热器的第一端之间的管路上串联有第一电磁阀，所述第三口与所述第二换热器之间的管路上串联有第二电磁阀，所述工质泵与所述第一换热器的第二端之间的管路上串联有第三电磁阀。
优选地，所述热泵循环子系统还包括第二四通阀、压缩机、节流元件，所述第二四通阀具有第五口、第六口、第七口、第八口，所述压缩机的排气口与所述第五口贯通连接，所述压缩机的吸气口与所述第七口贯通连接，所述第八口h通过第四电磁阀与所述第二换热器可选择贯通连接，所述第六口通过第五电磁阀与所述第一换热器的第一端可选择贯通连接，所述节流元件串联于所述第三电磁阀与所述第二换热器之间的管路上。
优选地，还包括第六电磁阀，所述第六电磁阀与所述节流元件管路并联。
优选地，所述光伏集热发生器包括发生器壳体，所述发生器壳体具有开口，所述开口处设有换热部件、光伏集热部件，所述光伏集热部件敷设于所述换热部件背离所述发生器壳体的一侧。
优选地，所述换热部件具有凸出于所述发生器壳体外侧的工质输入口以及容纳于所述发生器壳体具有的气液分离腔内的出口，所述发生器壳体上构造有与所述气液分离腔贯通的工质输出管。
优选地，所述光伏集热部件包括光伏电池板或光伏薄膜电池；和/或，所述换热部件包括热管或者套管式换热器；和/或，所述光伏集热发生器还包括电加热部件，所述电加热部件用于加热所述发生器壳体内的液态工质。
本发明还提供一种太阳能喷射与热泵复合系统的控制方法，用于控制上述的太阳能喷射与热泵复合系统中的第一四通阀、第二四通阀的流路的切换及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀的启闭实现所述复合系统的工作模式的切换。
优选地，当太阳能充足且系统有制冷需求时，控制所述第一口与第四口连通、所述第二口与所述第三口连通，控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀开启，控制所述第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀关闭，以使所述复合系统处于喷射制冷模式。
优选地，当室外温度较低且系统有制冷需求时，控制所述第一口与第二口连通、所述第三口、第四口连通，控制所述第二电磁阀、第六电磁阀开启，控制所述第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀关闭，以使所述复合系统处于工质循环制冷模式；或，当室外温度较高且系统有制热需求时，控制所述第一口与第二口连通、所述第三口、第四口连通，控制所述第二电磁阀、第六电磁阀开启，控制所述第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀关闭，以使所述复合系统处于工质循环制热模式。
优选地，当太阳能不足、室外温度较高且系统有制冷需求时，控制所述第五口与第六口连通、第七口与第八口连通，控制所述第四电磁阀、第五电磁阀开启，控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第六电磁阀关闭，以使所述复合系统处于压缩制冷模式；或，当太阳能不足、室外温度较低且系统有制热需求时，控制所述第五口与第八口连通、第七口与第六口连通，控制所述第四电磁阀、第五电磁阀开启，控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第六电磁阀关闭，以使所述复合系统处于压缩制热模式。
本发明提供的一种太阳能喷射与热泵复合系统及相应的控制方法，通过所述第一四通阀在热泵循环子系统的基础上复合集成了喷射制冷系统的相应部件，从而构造成太阳能喷射与热泵一体的复合式系统，简化了系统的结构构造复杂程度，能够降低系统的故障率，通过所述第一四通阀的流路切换实现太阳能喷射与热泵子系统之间的集成与分离从而能够有利于实现所述复合系统形成多种工作模式。
附图说明
图1为本发明实施例的太阳能喷射与热泵复合系统的原理图；
图2为本发明实施例的太阳能喷射与热泵复合系统处于喷射制冷模式时的工质流向示意图；
图3为本发明实施例的太阳能喷射与热泵复合系统处于工质循环制冷或者制热模式时的工质流向示意图；
图4为本发明实施例的太阳能喷射与热泵复合系统处于压缩制冷模式时的工质流向示意图；
图5为本发明实施例的太阳能喷射与热泵复合系统处于压缩制热模式时的工质流向示意图；
图6为图1中的光伏集热发生器的内部结构示意图。
附图标记表示为：
11、第一换热器；12、第二换热器；21、喷射器；22、第一四通阀；23、光伏集热发生器；231、发生器壳体；232、换热部件；233、光伏集热部件；234、工质输出管；235、气液分离腔；236、工质输入口；24、工质泵；31、第一电磁阀；32、第二电磁阀；33、第三电磁阀；34、第四电磁阀；35、第五电磁阀；36、第六电磁阀；41、第二四通阀；42、压缩机；43、节流元件；a、第一口；b、第二口；c、第三口；d、第四口；e、第五口；f、第六口；g、第七口；h、第八口。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供一种太阳能喷射与热泵复合系统，包括热泵循环子系统，所述热泵循环子系统包括第一换热器11、第二换热器12，还包括喷射器21、第一四通阀22、光伏集热发生器23、工质泵24，所述第一四通阀22具有第一口a、第二口b、第三口c、第四口d，所述喷射器21具有主路进口、主路出口及支路进口，所述主路出口与所述第一换热器11的第一端可选择贯通连接，所述主路进口与所述第一口a贯通连接，所述支路进口与所述第二口b贯通连接，所述第三口c与所述第二换热器12可选择贯通连接，所述光伏集热发生器23与所述工质泵24依次管路串联于所述第四口d与所述第一换热器11的第二端之间。该技术方案中，通过所述第一四通阀22在热泵循环子系统的基础上复合集成了喷射制冷系统的相应部件，从而构造成太阳能喷射与热泵一体的复合式系统，简化了系统的结构构造复杂程度，能够降低系统的故障率，通过所述第一四通阀22的流路切换实现太阳能喷射与热泵子系统之间的集成与分离从而能够有利于实现所述复合系统形成多种工作模式；另外，采用所述光伏集热发生器23能够在进行集热的同时实现光伏发电，进而能够实现在空气调节的同时实现电能的储备，此时储备的电能例如可以输送至用电设备，当然，作为一种优选的实施方式，储备的电能可以供给对工质泵24甚至所述复合系统内的压缩机42及四通阀或者电磁阀使用。
所述热泵循环子系统可以采用传统的单制冷或者单制热模式的热泵循环系统，在其基础上复合前述的喷射制冷的相关部件亦能够实现所述复合系统的工作模式的多样性，而进一步来讲，所述热泵循环子系统最好能够具有制冷制热的模式，以进一步提高所述复合系统的工作模式的多样性，具体的，所述热泵循环子系统还包括第二四通阀41、压缩机42、节流元件43，所述第二四通阀41具有第五口e、第六口f、第七口g、第八口h，所述压缩机42的排气口与所述第五口e贯通连接，所述压缩机42的吸气口与所述第七口g贯通连接，所述第八口h通过第四电磁阀34与所述第二换热器12可选择贯通连接，所述第六口f通过第五电磁阀35与所述第一换热器11的第一端可选择贯通连接，所述节流元件43串联于所述第三电磁阀33与所述第二换热器12之间的管路上，前述的第二四通阀41的设置保证了所述热泵循环子系统能够实现制冷、制热的双工作模式的切换需求。
进一步地，所述主路出口与所述第一换热器11的第一端之间的管路上串联有第一电磁阀31，所述第三口c与所述第二换热器12之间的管路上串联有第二电磁阀32，所述工质泵24与所述第一换热器11的第二端之间的管路上串联有第三电磁阀33，优选地，还包括第六电磁阀36，所述第六电磁阀36与所述节流元件43管路并联，可以理解的是，前述的第一端及第二端皆相当于所述第一换热器11的工质进口或者出口，之所以定义为所述第一端及第二端，是基于在不同的工作模式下，其工质的出口可能会成为工质入口。
优选地，所述光伏集热发生器23包括发生器壳体231，所述发生器壳体231具有开口，所述开口处设有换热部件232、光伏集热部件233，所述光伏集热部件233敷设于所述换热部件232背离所述发生器壳体231的一侧，该技术方案中的所述光伏集热发生器23中所述换热部件232中的工质与所述复合系统循环中的工质为同一工质，而不再采用现有技术中那样需要在所述换热部件232与系统内工质换热的间接换热过程，也即本发明的技术方案中不再采用传统喷射制冷系统中的中间换热方式，无需中间传热介质，因此极大程度地降低了工质的泄露可能性以及经常发生的工质(例如采用水时)低温冻结等问题
具体地，所述换热部件232具有凸出于所述发生器壳体231外侧的工质输入口236以及容纳于所述发生器壳体231具有的气液分离腔235内的出口，所述发生器壳体231上构造有与所述气液分离腔235贯通的工质输出管234，也即系统循环工质经由所述工质输入口236进入所述换热部件232中与外部太阳能进行换热后，低温低压的液相工质将至少部分的气化为高温高压的气相工质，此时，很大程度的，所述出口中的工质为气液两相，气液两相的工质在所述气液分离腔235内分离，分离出的气相工质则经由所述工质输出管234进入室内侧，实现制冷作用，所述换热部件例如可以包括热管或者套管式换热器，进一步地，所述光伏集热发生器23还包括电加热部件，所述电加热部件用于加热所述发生器壳体231内的液态工质，这尤其适用于太阳能不足的情况下。
优选地，所述光伏集热部件233包括光伏电池板或光伏薄膜电池。
根据本发明的实施例，还提供一种太阳能喷射与热泵复合系统的控制方法，用于控制上述的太阳能喷射与热泵复合系统中的第一四通阀22、第二四通阀41的流路的切换及第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第四电磁阀34、第五电磁阀35、第六电磁阀36的启闭实现所述复合系统的工作模式的切换。
优选地，当太阳能充足且系统有制冷需求时，控制所述第一口a与第四口d连通、所述第二口b与所述第三口c连通，控制所述第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33开启，控制所述第四电磁阀34、第五电磁阀35、第六电磁阀36关闭，此时在所述喷射器21处发生气体卷吸作用，以使所述复合系统处于喷射制冷模式，可以理解的是，此时的所述压缩机42并不运转，而工质泵24则运转、第二四通阀41不得电。
优选地，当室外温度较低且系统有制冷需求时，控制所述第一口a与第二口b连通、所述第三口c、第四口d连通，控制所述第二电磁阀32、第六电磁阀36开启，控制所述第一电磁阀31、第三电磁阀33、第四电磁阀34、第五电磁阀35关闭，以使所述复合系统处于工质循环制冷模式；或，当室外温度较高且系统有制热需求时，控制所述第一口a与第二口b连通、所述第三口c、第四口d连通，控制所述第二电磁阀32、第六电磁阀36开启，控制所述第一电磁阀31、第三电磁阀33、第四电磁阀34、第五电磁阀35关闭，以使所述复合系统处于工质循环制热模式，可以理解的是，此时的所述压缩机42并不运转，而工质泵24则运转、第二四通阀41不得电。
优选地，当太阳能不足、室外温度较高且系统有制冷需求时，控制所述第五口e与第六口f连通、第七口g与第八口h连通，控制所述第四电磁阀34、第五电磁阀35开启，控制所述第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第六电磁阀36关闭，以使所述复合系统处于压缩制冷模式；或，当太阳能不足、室外温度较低且系统有制热需求时，控制所述第五口e与第八口h连通、第七口g与第六口f连通，控制所述第四电磁阀34、第五电磁阀35开启，控制所述第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第六电磁阀36关闭，以使所述复合系统处于压缩制热模式，可以理解的是，此时的所述压缩机42运转，而工质泵24则不运转、第一四通阀22不得电。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种太阳能喷射与热泵复合系统，包括热泵循环子系统，所述热泵循环子系统包括第一换热器(11)、第二换热器(12)，其特征在于，还包括喷射器(21)、第一四通阀(22)、光伏集热发生器(23)、工质泵(24)，所述第一四通阀(22)具有第一口(a)、第二口(b)、第三口(c)、第四口(d)，所述喷射器(21)具有主路进口、主路出口及支路进口，所述主路出口与所述第一换热器(11)的第一端可选择贯通连接，所述主路进口与所述第一口(a)贯通连接，所述支路进口与所述第二口(b)贯通连接，所述第三口(c)与所述第二换热器(12)可选择贯通连接，所述光伏集热发生器(23)与所述工质泵(24)依次管路串联于所述第四口(d)与所述第一换热器(11)的第二端之间。
2.根据权利要求1所述的复合系统，其特征在于，所述主路出口与所述第一换热器(11)的第一端之间的管路上串联有第一电磁阀(31)，所述第三口(c)与所述第二换热器(12)之间的管路上串联有第二电磁阀(32)，所述工质泵(24)与所述第一换热器(11)的第二端之间的管路上串联有第三电磁阀(33)。
3.根据权利要求2所述的复合系统，其特征在于，所述热泵循环子系统还包括第二四通阀(41)、压缩机(42)、节流元件(43)，所述第二四通阀(41)具有第五口(e)、第六口(f)、第七口(g)、第八口(h)，所述压缩机(42)的排气口与所述第五口(e)贯通连接，所述压缩机(42)的吸气口与所述第七口(g)贯通连接，所述第八口(h)通过第四电磁阀(34)与所述第二换热器(12)可选择贯通连接，所述第六口(f)通过第五电磁阀(35)与所述第一换热器(11)的第一端可选择贯通连接，所述节流元件(43)串联于所述第三电磁阀(33)与所述第二换热器(12)之间的管路上。
4.根据权利要求3所述的复合系统，其特征在于，还包括第六电磁阀(36)，所述第六电磁阀(36)与所述节流元件(43)管路并联。
5.根据权利要求1所述的复合系统，其特征在于，所述光伏集热发生器(23)包括发生器壳体(231)，所述发生器壳体(231)具有开口，所述开口处设有换热部件(232)、光伏集热部件(233)，所述光伏集热部件(233)敷设于所述换热部件(232)背离所述发生器壳体(231)的一侧。
6.根据权利要求5所述的复合系统，其特征在于，所述换热部件(232)具有凸出于所述发生器壳体(231)外侧的工质输入口(236)以及容纳于所述发生器壳体(231)具有的气液分离腔(235)内的出口，所述发生器壳体(231)上构造有与所述气液分离腔(235)贯通的工质输出管(234)。
7.根据权利要求5所述的复合系统，其特征在于，所述光伏集热部件(233)包括光伏电池板或光伏薄膜电池；和/或，所述换热部件包括热管或者套管式换热器；和/或，所述光伏集热发生器(23)还包括电加热部件，所述电加热部件用于加热所述发生器壳体(231)内的液态工质。
8.一种太阳能喷射与热泵复合系统的控制方法，用于控制权利要求4中所述的太阳能喷射与热泵复合系统中的第一四通阀(22)、第二四通阀(41)的流路的切换及第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)、第六电磁阀(36)的启闭实现所述复合系统的工作模式的切换。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当太阳能充足且系统有制冷需求时，控制所述第一口(a)与第四口(d)连通、所述第二口(b)与所述第三口(c)连通，控制所述第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、第三电磁阀(33)开启，控制所述第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)、第六电磁阀(36)关闭，以使所述复合系统处于喷射制冷模式。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当室外温度较低且系统有制冷需求时，控制所述第一口(a)与第二口(b)连通、所述第三口(c)、第四口(d)连通，控制所述第二电磁阀(32)、第六电磁阀(36)开启，控制所述第一电磁阀(31)、第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)关闭，以使所述复合系统处于工质循环制冷模式；或，当室外温度较高且系统有制热需求时，控制所述第一口(a)与第二口(b)连通、所述第三口(c)、第四口(d)连通，控制所述第二电磁阀(32)、第六电磁阀(36)开启，控制所述第一电磁阀(31)、第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)关闭，以使所述复合系统处于工质循环制热模式。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当太阳能不足、室外温度较高且系统有制冷需求时，控制所述第五口(e)与第六口(f)连通、第七口(g)与第八口(h)连通，控制所述第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)开启，控制所述第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、第六电磁阀(36)关闭，以使所述复合系统处于压缩制冷模式；或，当太阳能不足、室外温度较低且系统有制热需求时，控制所述第五口(e)与第八口(h)连通、第七口(g)与第六口(f)连通，控制所述第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)开启，控制所述第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、第六电磁阀(36)关闭，以使所述复合系统处于压缩制热模式。
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