一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)，包括主壓縮機(jī)、第一、第二熱交換器、主膨脹閥構(gòu)成的主熱泵系統(tǒng)以及次壓縮機(jī)、第三、第四熱交換器、次膨脹閥構(gòu)成的輔助熱泵系統(tǒng)，第二熱交換器通過管路與一個蓄能式熱交換器連接形成第一外部回路，第三熱交換器通過管路與蓄能式熱交換器連接形成第二外部回路。本發(fā)明通過輔助熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生低溫?zé)崮懿Υ嬖谛钅苁綗峤粨Q器中，以便使主熱泵系統(tǒng)可工作在合理的溫度范圍，有利于降低壓縮機(jī)的壓縮比，從而提高壓縮機(jī)的效能，使系統(tǒng)在寒冷地區(qū)可正常使用，有利于改善因冬季燃煤取暖對環(huán)境造成的污染。
【專利說明】
一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換系統(tǒng)，尤其是涉及一種適合寒冷地區(qū)的高效熱栗型供熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，冬季集中供熱采暖主要是采用煤、油、氣等燃料燃燒產(chǎn)生的熱水為居民樓等供熱采暖，但是存在著較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，尤其是對空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。為此人們開始嘗試采用熱栗型供熱技術(shù)滿足冬季供熱需求，現(xiàn)有的熱栗型供熱系統(tǒng)主要有空氣源熱栗系統(tǒng)和水源熱栗系統(tǒng)兩種，熱栗系統(tǒng)通常包括壓縮機(jī)、制熱的熱交換器(冷凝器)、制冷的熱交換器(蒸發(fā)器)，熱栗型供熱系統(tǒng)的基本工作原理:先通過壓縮機(jī)將低溫(與環(huán)境溫度相同)低壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)行壓縮，從而變成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，然后通過制熱的熱交換器(冷凝器)使高溫高壓的氣態(tài)制冷劑變成低溫高壓的液態(tài)制冷劑;低溫高壓的液態(tài)制冷劑再經(jīng)過制冷的熱交換器(蒸發(fā)器)吸熱蒸發(fā)變成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。熱交換器具有通過管路和壓縮機(jī)相連形成內(nèi)部回路的輸入部分、通過管路或者風(fēng)扇等向外輸出熱量或冷量的輸出部分，當(dāng)輸出部分通過管路與使用終端相連接以便向使用終端輸送熱水或冷水時，即形成熱交換器的外部回路，熱交換器的輸入部分和輸出部分之間形成熱量的交換和轉(zhuǎn)移。當(dāng)高溫高壓的氣態(tài)制冷劑通過熱交換器的輸入部分釋放熱量時，熱交換器的輸出部分吸收熱量向外送出熱水或熱風(fēng)，此時該熱交換器及成為冷凝器；當(dāng)?shù)蜏馗邏旱囊簯B(tài)制冷劑通過熱交換器的輸入部分吸收熱量蒸發(fā)時，熱交換器的輸出部分釋放熱量向外送出冷水或冷風(fēng)，此時該熱交換器及成為蒸發(fā)器。熱交換器分為水冷和風(fēng)冷兩種，水冷的熱交換器釋放熱量產(chǎn)生熱水或吸收熱量產(chǎn)生冷水，風(fēng)冷的熱交換器釋放熱量產(chǎn)生熱風(fēng)或吸收熱量產(chǎn)生冷風(fēng)。也就是說，在熱栗型供熱系統(tǒng)中，消耗的是相對比較清潔的電能，并且電能并非直接產(chǎn)生熱量，而是通過中間媒介制冷劑實(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)移，因而和電加熱模式比具有較高的能效比。對于空氣源熱栗而言，制冷劑是在蒸發(fā)器中吸收空氣中的熱量，而水源熱栗在蒸發(fā)器中吸收的是水中的熱量。然而現(xiàn)有的熱栗供熱技術(shù)存在如下缺陷:由于制冷劑在經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮后的溫度提升幅度受到壓縮機(jī)的壓縮比的限制，因此，在冬季氣溫較低的寒冷地區(qū)，對于水源熱栗供熱系統(tǒng)來說，需要用到大量的水溫高于環(huán)境氣溫的地下水，以便給蒸發(fā)器提供具有足夠熱量的水，對于空氣源熱栗供熱系統(tǒng)來說，當(dāng)環(huán)境氣溫較低時，其制熱效率會顯著降低，而環(huán)境氣溫低于攝氏零下5度時，其制熱效能變得極低，甚至根本無法正常工作。也就是說，在冬季氣溫較低的寒冷地區(qū)，熱栗供熱技術(shù)在使用環(huán)境和使用條件上會受到極大的限制，同時大量抽取寶貴的地下水也會造成嚴(yán)重的地面沉降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決采用現(xiàn)有的熱栗型供熱系統(tǒng)所存在的使用環(huán)境和使用條件受限制、不適合在寒冷地區(qū)使用的問題，提供一種適合在寒冷地區(qū)使用的熱栗型供熱系統(tǒng)，一方面可降低壓縮機(jī)的壓縮比，從而提高壓縮機(jī)的效能，同時顯著地改善系統(tǒng)的適用范圍，有利于改善因冬季取暖對環(huán)境造成的污染。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，包括主壓縮機(jī)、水冷的第一熱交換器、主膨脹閥以及水冷的第二熱交換器，所述主壓縮機(jī)的出口端和入口端之間通過管路依次與第一熱交換器的輸入部分、主膨脹閥以及第二熱交換器的輸入部分連接形成主內(nèi)部回路，第一熱交換器的輸出部分則通過管路與使用終端連接形成主外部回路，還包括次壓縮機(jī)、水冷的第三熱交換器、次膨脹閥、風(fēng)冷的第四熱交換器以及內(nèi)部具有儲熱介質(zhì)的蓄能式熱交換器，所述次壓縮機(jī)的出口端和入口端之間通過管路依次與第三熱交換器的輸入部分、次膨脹閥以及第四熱交換器的輸入部分連接形成次內(nèi)部回路，所述第二熱交換器的輸出部分通過管路與所述蓄能式熱交換器的輸出部分連接形成第一外部回路，所述第三熱交換器的輸出部分通過管路與所述蓄能式熱交換器的輸入部分連接形成第二外部回路，第一、第二外部回路上還分別設(shè)有水栗。
[0005]本發(fā)明中的主壓縮機(jī)、水冷的第一熱交換器、主膨脹閥以及水冷的第二熱交換器形成一個主熱栗系統(tǒng)，當(dāng)?shù)谝粺峤粨Q器作為冷凝器時，其輸出部分則通過管路與住宅樓等使用終端連接形成主外部回路，以便提供熱水為使用終端冬季取暖。和現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明還包括一個由次壓縮機(jī)、水冷的第三熱交換器、次膨脹閥、風(fēng)冷的第四熱交換器形成的空氣源型輔助熱栗系統(tǒng)。冬季需要制熱時，輔助熱栗系統(tǒng)中的第三熱交換器作為冷凝器向蓄能式熱交換器送出熱能，并儲存在蓄能式熱交換器中，而第二熱交換器的輸出部分通過管路吸收蓄能式熱交換器中儲存的熱能，從而使第二熱交換器中與主壓縮機(jī)相連的輸入部分能吸收到足夠的熱量。我們知道，當(dāng)壓縮機(jī)出口端要求的制冷劑溫度與入口端的制冷劑溫度之間差距過大時，由于壓縮機(jī)受到壓縮比的限制將無法實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)環(huán)境溫度低于零下5攝氏度時，現(xiàn)有的熱栗供熱系統(tǒng)將無法產(chǎn)生高溫?zé)崮軓亩侵茻嵝Ч蟠蠼档蜕踔翢o法正常工作，或者采用價格昂貴且能效比低的高壓縮比壓縮機(jī)，從而顯著增加制熱成本。而本發(fā)明的熱栗型供熱系統(tǒng)在工作時先通過輔助熱栗系統(tǒng)產(chǎn)生低溫?zé)崮懿Υ嬖谛钅苁綗峤粨Q器中，再用蓄能式熱交換器中儲存的大量低溫?zé)崮転橹鳠崂跸到y(tǒng)中的第二熱交換器(制熱時作為蒸發(fā)器使用)提供足夠的熱能，也就是說，此時主熱栗系統(tǒng)中的第二熱交換器相當(dāng)于工作在理想工作溫度，主熱栗系統(tǒng)中的主壓縮機(jī)出口端要求的制冷劑溫度與入口端的制冷劑溫度之間差距將大大縮小，一方面有利于大大降低對壓縮機(jī)的壓縮比要求，同時可確保主壓縮機(jī)始終正常高效地工作，有效地提高在低溫環(huán)境下制熱的能效比，因而可降低制熱成本。特別是，由于輔助熱栗系統(tǒng)和主熱栗系統(tǒng)可分開獨(dú)立工作，因此，我們可使輔助熱栗系統(tǒng)盡量在白天氣溫較高時工作，以充分有效地儲存低溫?zé)崮埽蛘咴谝归g利用廉價的峰谷電工作，以降低使用成本，有利于平衡電網(wǎng)負(fù)荷。另外，由于降低了對輔助熱栗系統(tǒng)中次壓縮機(jī)出口端與入口端的制冷劑溫差，因此第四熱交換器可采用風(fēng)冷式的，也就是說，整個供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量可完全來自于空氣，無需抽取在冬季處于低溫狀態(tài)的地下水，因而其使用不會受到自然條件和環(huán)境的影響，有利于增加適用范圍，以便大面積推廣使用。更進(jìn)一步地，現(xiàn)有的空氣源型熱栗供熱系統(tǒng)在低溫環(huán)境下工作時，其位于室外的蒸發(fā)器極易結(jié)霜，因此需要經(jīng)常停止供熱以便除霜，從而嚴(yán)重地影響系統(tǒng)的連續(xù)供熱。由于本發(fā)明的主熱栗系統(tǒng)和輔助熱栗系統(tǒng)可分開獨(dú)立工作，因此，輔助熱栗系統(tǒng)的除霜不會影響主熱栗系統(tǒng)的正常供熱，從而可極大地改善使用者取暖的舒適度。
[0006]作為優(yōu)選，所述的蓄能式熱交換器包括封閉的殼體，所述殼體內(nèi)填充有相變體，蓄能式熱交換器的輸入部分包括輸入側(cè)進(jìn)液總管、輸入側(cè)出液總管、間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的放熱管，所述輸入側(cè)進(jìn)液總管與各放熱管的一端并聯(lián)，輸入側(cè)出液總管與各放熱管的另一端并聯(lián)，蓄能式熱交換器的輸出部分包括輸出側(cè)進(jìn)液總管、輸出側(cè)出液總管、間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的吸熱管，所述輸出側(cè)進(jìn)液總管與各吸熱管的一端并聯(lián)，輸出側(cè)出液總管與各吸熱管的另一端并聯(lián)。
[0007]本發(fā)明的蓄能式熱交換器一方面可用于第二熱交換器與第三熱交換器之間的熱量交換，并儲存第三熱交換器的低溫?zé)崮?，殼體內(nèi)的相變體即構(gòu)成蓄能式熱交換器的儲熱介質(zhì)。我們知道，相變材料在其相變溫度附近會發(fā)生相變，例如，零度的冰吸收熱量后融化成零度的水，而零度的水吸收冷量(即釋放熱量)后會變成零度的冰，每克零度的冰轉(zhuǎn)換成零度的水所吸收的熱量大約是每克水升高一度溫度所需吸收熱量的80倍。也就是說，由相變材料形成的相變體在發(fā)生相變時會釋放或吸收大量的熱量，一方面有利于縮小蓄能式熱交換器的體積，同時使蓄能式熱交換器殼體內(nèi)的溫度始終保持在相變溫度上，使第三熱交換器輸出的低溫?zé)崴c蓄能式熱交換器殼體內(nèi)的相變體之間能始終保持一個合理的溫度差，有利于蓄能式熱交換器快速有效地吸收并儲存第三熱交換器輸出的低溫?zé)崮堋?br>[0008]作為優(yōu)選，所述相變體為水、硝酸銀、碘化鉀的混合物，其中水的占比在96.8%至97.2%之間，而硝酸銀與碘化鉀的摩爾比為I比I。
[0009]相變體的相變溫度可控制在一0.5°C至(TC之間，既有利于在第三熱交換器輸出的換熱介質(zhì)與相變體之間保持一個合理的溫度差，使蓄能式熱交換器快速有效地吸收并儲存第三熱交換器輸出的低溫?zé)崮?，又有利于在相變體與第二熱交換器輸出的換熱介質(zhì)之間保持一個合理的溫度差，使第二熱交換器快速有效地吸收儲存在相變體內(nèi)的低溫?zé)崮?，確保主熱栗系統(tǒng)高效地工作。
[0010]作為優(yōu)選，所述第四熱交換器包括罩體、豎直地設(shè)置在罩體內(nèi)的左換熱片、右換熱片，罩體的左右兩側(cè)壁分別設(shè)有格柵狀的進(jìn)風(fēng)孔，左、右換熱片相交成V形，左、右換熱片的V形開口朝向罩體的前側(cè)壁，在靠近罩體的前側(cè)壁處設(shè)有朝向罩體前側(cè)的散熱風(fēng)扇，在罩體內(nèi)位于左、右換熱片相交處的左右兩側(cè)分別設(shè)有熱風(fēng)機(jī)。
[0011]現(xiàn)有的空氣源型熱栗供熱系統(tǒng)在低溫環(huán)境下工作時，其位于室外的蒸發(fā)器極易結(jié)霜，因此需要不定時地停止制熱，使壓縮機(jī)輸出的制冷劑通過四通閥換向，制冷劑先流經(jīng)蒸發(fā)器，再流經(jīng)冷凝器，也就是說，此時的蒸發(fā)器變成了冷凝器，因而可融化蒸發(fā)器上的結(jié)霜。由于系統(tǒng)需要經(jīng)常停止制熱以便除霜，因而會降低制熱效果，嚴(yán)重影響使用者取暖時的舒適度。本發(fā)明的第四熱交換器在工作時，通過散熱風(fēng)扇使罩體內(nèi)形成負(fù)壓，此時罩體外的空氣即通過罩體左右兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入罩體內(nèi)，進(jìn)入罩體內(nèi)的空氣流經(jīng)V形布置的左、右換熱片換熱后由散熱風(fēng)扇送出罩體外。由于在罩體內(nèi)位于左、右換熱片相交處的左右兩側(cè)分別設(shè)有熱風(fēng)機(jī)，因此，當(dāng)環(huán)境溫度較低時，系統(tǒng)可控制熱風(fēng)機(jī)工作，以便向左、右換熱片送出暖風(fēng)，從而可有效地避免風(fēng)冷的第四熱交換器在低溫時結(jié)霜，確保輔助熱栗系統(tǒng)能連續(xù)高效地工作。
[0012]作為優(yōu)選，所述蓄能式熱交換器內(nèi)設(shè)有換熱盤管，所述換熱盤管串接在一廢熱管上，當(dāng)廢熱管內(nèi)有具有低溫?zé)崮艿牧黧w通過時，換熱盤管即將流體的低溫?zé)崮軅鬟f給蓄能式熱交換器，并儲存在蓄能式熱交換器內(nèi)。
[0013]由于本發(fā)明的蓄能式熱交換器可吸收和儲存大量的低溫?zé)崮埽虼?，我們可在蓄能式熱交換器內(nèi)設(shè)置換熱盤管，從而將類似浴場等場所產(chǎn)生的低溫廢水通過廢熱管送入蓄能式熱交換器內(nèi)，再通過換熱盤管實(shí)現(xiàn)熱交換，使難以利用的低溫?zé)崮艿玫匠浞掷?，進(jìn)而極大地降低能耗和使用成本。
[0014]因此，本發(fā)明具有如下有益效果:可降低壓縮機(jī)的壓縮比，從而提高壓縮機(jī)的效能，同時顯著地改善系統(tǒng)的適用范圍，有利于改善因冬季取暖對環(huán)境造成的污染。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是蓄能式熱交換器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是第四熱交換器的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是第四熱交換器的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是第四熱交換器的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、主熱栗系統(tǒng)11、主壓縮機(jī)、12、第一熱交換器13、主膨脹閥14、第二熱交換器2、輔助熱栗系統(tǒng)21、次壓縮機(jī)22、第三熱交換器23、次膨脹閥24、第四熱交換器241、罩體242、左換熱片243、右換熱片244、進(jìn)風(fēng)孔245、散熱風(fēng)扇246、熱風(fēng)機(jī)247、加熱盤管248、進(jìn)風(fēng)管、249、抽風(fēng)機(jī)3、蓄能式熱交換器31、輸入部分311、輸入側(cè)進(jìn)液總管312、輸入側(cè)出液總管313、放熱管32、輸出部分321、輸出側(cè)進(jìn)液總管322、輸出側(cè)出液總管323、吸熱管33、殼體34、相變體35、換熱盤管36、廢熱管37、低溫廢熱源4、使用終端5、水栗。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0022]實(shí)施例1:如圖1所示，一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，包括主壓縮機(jī)U、水冷的第一熱交換器12、主膨脹閥13、水冷的第二熱交換器14、次壓縮機(jī)21、水冷的第三熱交換器22、次膨脹閥23、風(fēng)冷的第四熱交換器24以及內(nèi)部具有儲熱介質(zhì)的蓄能式熱交換器3，第一、第二、第三、第四熱交換器內(nèi)的一側(cè)為輸入部分31，另一側(cè)為輸出部分32，從而可在各自的輸入部分和輸出部分之間實(shí)現(xiàn)熱交換，熱量從溫度較高的輸入部分或輸出部分一側(cè)傳遞到溫度較低的輸出部分或輸入部分一側(cè)，換句話說，冷量從溫度較低的輸入部分或輸出部分一側(cè)傳遞到溫度較高的輸出部分或輸入部分一側(cè)。相類似地，蓄能式熱交換器內(nèi)的一側(cè)為輸入部分，另一側(cè)為輸出部分，熱量可從溫度較高的輸入部分或輸出部分一側(cè)傳遞給蓄能式熱交換器內(nèi)的儲熱介質(zhì)，并將熱能儲存在儲熱介質(zhì)內(nèi)，而溫度較低的輸出部分或輸入部分一側(cè)則可吸收儲熱介質(zhì)所儲存的熱能，從而實(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)移。主壓縮機(jī)、第一熱交換器、主膨脹閥以及第二熱交換器通過管路連接形成一個主熱栗系統(tǒng)I，具體地，從主壓縮機(jī)的出口端到主壓縮機(jī)的入口端通過管路依次與第一熱交換器的輸入部分、主膨脹閥以及第二熱交換器的輸入部分連接，從而形成一個主熱栗系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流動的主內(nèi)部回路。第一熱交換器的輸出部分則通過管路與居民住宅樓、寫字樓之類的使用終端4連接形成主外部回路，并且在主外部回路上設(shè)置水栗5，主外部回路內(nèi)的水在水栗的驅(qū)動下形成流動的循環(huán)水，從而使第一熱交換器成為水冷模式。
[0023]此外，次壓縮機(jī)、第三熱交換器、次膨脹閥、第四熱交換器通過管路連接形成一個空氣源型輔助熱栗系統(tǒng)2，具體地，從次壓縮機(jī)的出口端到次壓縮機(jī)的入口端通過管路依次與第三熱交換器的輸入部分、次膨脹閥以及第四熱交換器的輸入部分連接，形成一個輔助熱栗系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流動的次內(nèi)部回路。為了使主熱栗系統(tǒng)能在低溫的寒冷環(huán)境下正常工作供熱，本發(fā)明的主熱栗系統(tǒng)和輔助熱栗系統(tǒng)通過蓄能式熱交換器相連接。具體地，第二熱交換器的輸出部分通過管路與蓄能式熱交換器的輸出部分連接形成第一外部回路，第三熱交換器的輸出部分通過管路與蓄能式熱交換器的輸入部分連接形成第二外部回路。第一、第二外部回路中充注有液態(tài)的換熱介質(zhì)，并且，第一、第二外部回路上還分別設(shè)有水栗5，以實(shí)現(xiàn)第一、第二外部回路內(nèi)換熱介質(zhì)的循環(huán)流動。
[0024]冬季需要制熱取暖時，第一、第三熱交換器作為冷凝器使用，而第二、第四熱交換器作為蒸發(fā)器使用。輔助熱栗系統(tǒng)中的次壓縮機(jī)工作，從次壓縮機(jī)的出口端輸出的溫度升高的制冷劑經(jīng)過第三熱交換器的輸入部分并在次內(nèi)部回路內(nèi)循環(huán)流動，從而將熱量傳遞給第三熱交換器的輸出部分，此時，第二外部回路中流動的換熱介質(zhì)將吸收的熱量通過第二外部回路傳遞給蓄能式熱交換器，并儲存在蓄能式熱交換器內(nèi)。主熱栗系統(tǒng)中的第一外部回路中流動的換熱介質(zhì)吸收蓄能式熱交換器中儲存的熱量，使第二熱交換器的輸出部分溫度升高。主壓縮機(jī)工作，從主壓縮機(jī)的出口端輸出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第一熱交換器的輸入部分并在主內(nèi)部回路內(nèi)循環(huán)流動，從而將熱量傳遞給第一熱交換器的輸出部分，再通過主外部回路為使用終端供熱。高溫高壓制冷劑在經(jīng)過第一熱交換器輸入部分時與第一熱交換器的輸出部分進(jìn)行熱交換，并變成低溫高壓的液態(tài)制冷劑，低溫高壓的液態(tài)制冷劑進(jìn)入第二熱交換器的輸入部分后與第二熱交換器的輸出部分進(jìn)行熱交換，低溫高壓的液態(tài)制冷劑在吸收第二熱交換器輸出部分的熱量后蒸發(fā)成氣態(tài)的低溫制冷劑，并再次從主壓縮機(jī)的入口端進(jìn)入主壓縮機(jī)內(nèi)壓縮成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)的供熱。
[0025]由于受到壓縮比的限制，制冷劑在經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮后溫度的提升是有效度的，這樣，當(dāng)環(huán)境溫度較低時，例如，氣溫低于零下5攝氏度時，壓縮機(jī)將無法將低溫的制冷劑壓縮成溫度在45攝氏度以上的高溫制冷劑，也就是說，從壓縮機(jī)的出口端輸出的制冷劑的溫度將無法達(dá)到取暖供熱所需要的最低溫度，從而大大降低制熱效果，甚至根本無法正常工作。由于本發(fā)明的輔助熱栗系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量并非直接用于采暖供熱，因此，在氣溫低于零下5攝氏度、甚至在零下15攝氏度至零下25攝氏度時，輔助熱栗系統(tǒng)仍然可正常工作以產(chǎn)生溫度較低的低溫?zé)崮?，并儲存在蓄能式熱交換器中。而儲存在蓄能式熱交換器中的低溫?zé)崮茈m然不能直接用于為使用終端供熱，但其溫度已經(jīng)高于主熱栗系統(tǒng)正常工作所要求的最低溫度了，也就是說，主熱栗系統(tǒng)可以從蓄能式熱交換器中充分有效地吸收熱量，從而實(shí)現(xiàn)高效制熱。可以理解的是，我們可使輔助熱栗系統(tǒng)盡量在白天氣溫較高時工作，以充分有效地儲存低溫?zé)崮?，或者在夜間利用廉價的峰谷電工作，以降低使用成本，有利于平衡電網(wǎng)負(fù)荷。也就是說，主熱栗系統(tǒng)和輔助熱栗系統(tǒng)可分開獨(dú)立工作，因而我們可使輔助熱栗系統(tǒng)在最合適的時間段工作，而主熱栗系統(tǒng)則可在任意時間段內(nèi)正常高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，即使在空氣源的輔助熱栗系統(tǒng)處于除霜狀態(tài)時也不例外。
[0026]需要說明的是，當(dāng)氣溫在5攝氏度以上時，風(fēng)冷的輔助熱栗系統(tǒng)即可正常制熱工作，因此，我們可將第三熱交換器的輸出部分與使用終端用管道相連接，并關(guān)閉主熱栗系統(tǒng)，此時輔助熱栗系統(tǒng)可單獨(dú)為使用終端供熱。當(dāng)然，我們需要在第二外部回路、主外部回路上設(shè)置相應(yīng)的截止閥6，以避免輔助熱栗系統(tǒng)單獨(dú)供熱時高溫的熱水進(jìn)入蓄能式熱交換器的輸入部分和第一熱交換器的輸出部分，從而有利于降低熱能的損耗。
[0027]如圖2所示，本發(fā)明的蓄能式熱交換器3包括封閉的殼體33，在殼體內(nèi)填充有由相變材料制成的相變體34，相變體即構(gòu)成蓄能式熱交換器內(nèi)的儲熱介質(zhì)。蓄能式熱交換器的輸入部分31包括輸入側(cè)進(jìn)液總管311、輸入側(cè)出液總管312、間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的放熱管313，輸入側(cè)進(jìn)液總管與各放熱管的一端并聯(lián)，輸入側(cè)出液總管與各放熱管的另一端并聯(lián);蓄能式熱交換器的輸出部分32則包括輸出側(cè)進(jìn)液總管321、輸出側(cè)出液總管322、同樣間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的吸熱管323，輸出側(cè)進(jìn)液總管與各吸熱管的一端并聯(lián)，輸出側(cè)出液總管與各吸熱管的另一端并聯(lián)。我們知道，由相變材料構(gòu)成的相變體在發(fā)生相變時會釋放或吸收大量的熱量，也就是說，其同樣的體積可吸收和儲存更多的熱量，并且在吸收熱量或釋放熱量時蓄能式熱交換器殼體內(nèi)的溫度始終保持在相變溫度上，使第三熱交換器輸出的低溫的換熱介質(zhì)與蓄能式熱交換器殼體內(nèi)的相變體之間能始終保持一個合理的溫度差，有利于蓄能式熱交換器快速有效地吸收并儲存第三熱交換器輸出的低溫?zé)崮堋?br>[0028]優(yōu)選地，相變體可以采用水、硝酸銀、碘化鉀的混合物，其中水的占比在96.8%至97.2%之間，而硝酸銀與碘化鉀的摩爾比為I比I。當(dāng)水的占比為96.8%時，相變體的相變溫度為一0.5°C ;當(dāng)水的占比為97%時，相變體的相變溫度為一0.25°C ;當(dāng)水的占比為97.2%時，相變體的相變溫度為O 0C。以便在第三熱交換器輸出部分輸出的換熱介質(zhì)、相變體、第二熱交換器輸出部分輸出的換熱介質(zhì)三者之間保持一個逐步遞減的溫度梯度，蓄能式熱交換器可快速有效地吸收并儲存第三熱交換器輸出的低溫?zé)崮?，而第二熱交換器則可快速有效地吸收儲存在相變體內(nèi)的低溫?zé)崮埽_保主熱栗系統(tǒng)高效地工作。我們知道，硝酸銀和碘化鉀會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碘化銀和硝酸鉀，當(dāng)溫度低于相變溫度時，上述混合物即形成球狀的晶體，此時的碘化銀成為相變體的增稠劑，而硝酸鉀即變成結(jié)晶時的成核劑，從而有利于相變體快速均勻地吸收和釋放低溫?zé)崮?，提高蓄能式熱交換器的換熱效率。
[0029]如圖3所示，本發(fā)明風(fēng)冷式的第四熱交換器24包括罩體241、豎直地設(shè)置在罩體內(nèi)的左換熱片242和右換熱片243，罩體的左右兩側(cè)壁分別設(shè)置格柵狀的進(jìn)風(fēng)孔244，左、右換熱片相交成V形，左、右換熱片的V形開口朝向罩體的前側(cè)壁，在靠近罩體的前側(cè)壁中間處設(shè)置朝向罩體前側(cè)的散熱風(fēng)扇245。第四熱交換器在工作時，通過散熱風(fēng)扇使罩體內(nèi)形成負(fù)壓，此時罩體外的空氣即通過罩體左右兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入罩體內(nèi)，進(jìn)入罩體內(nèi)的空氣流經(jīng)V形布置的左、右換熱片換熱后由散熱風(fēng)扇送出罩體外。為了避免結(jié)霜對輔助熱栗系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，我們可在罩體內(nèi)左換熱片的左側(cè)以及右換熱片的右側(cè)分別設(shè)置一個熱風(fēng)機(jī)246，并且熱風(fēng)機(jī)靠近左、右換熱片相交處。當(dāng)環(huán)境溫度較低或者濕度較大容易結(jié)霜時，系統(tǒng)可控制熱風(fēng)機(jī)工作，以便向左、右換熱片送出暖風(fēng)，從而可有效地避免風(fēng)冷的第四熱交換器在低溫時結(jié)霜，確保輔助熱栗系統(tǒng)能連續(xù)高效地工作。可以理解的是，我們可設(shè)置相應(yīng)的溫度傳感器以感知溫度、設(shè)置相應(yīng)的濕度傳感器以感知濕度，并通過相應(yīng)的控制器控制熱風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0030]如果在使用場所附近具有一些低溫廢熱源，例如，電廠的廢熱水、廢蒸汽，甚至是浴場、餐飲行業(yè)所產(chǎn)生的溫度在15攝氏度以上的污水，如圖2所示，我們還可在蓄能式熱交換器內(nèi)設(shè)置換熱盤管35，并將換熱盤管串接在一廢熱管36上，廢熱管與低溫廢熱源37相連通。低溫廢熱源的廢水、廢汽從廢熱管通過時，換熱盤管即將低溫廢熱源的低溫?zé)崮軅鬟f給蓄能式熱交換器，并儲存在蓄能式熱交換器內(nèi)，使難以利用的低溫廢熱源的低溫?zé)崮艿玫匠浞掷?，進(jìn)而極大地降低能耗和使用成本。
[0031]實(shí)施例2:除了第四熱交換器以外，本實(shí)施例與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，具體地，如圖4所示，第四熱交換器24包括罩體241、豎直地設(shè)置在罩體內(nèi)的左換熱片242和右換熱片243，罩體的左右兩側(cè)壁分別設(shè)置格柵狀的進(jìn)風(fēng)孔244，左、右換熱片相交成V形，左、右換熱片的V形開口朝向罩體的前側(cè)壁，在罩體的前側(cè)壁上設(shè)置朝向罩體前側(cè)的散熱風(fēng)扇245。第四熱交換器在工作時，通過散熱風(fēng)扇使罩體內(nèi)形成負(fù)壓，此時罩體外的空氣即通過罩體左右兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入罩體內(nèi)，進(jìn)入罩體內(nèi)的空氣流經(jīng)V形布置的左、右換熱片換熱后由散熱風(fēng)扇送出罩體外。為了避免結(jié)霜對輔助熱栗系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，我們可在罩體左右兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)孔處分別設(shè)有蛇形的加熱盤管247。當(dāng)環(huán)境溫度較低或者濕度較大容易結(jié)霜時，系統(tǒng)可控制加熱盤管工作，以加熱從進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入罩體內(nèi)的空氣，進(jìn)而向左、右換熱片送出暖風(fēng)，避免第四熱交換器結(jié)霜，確保輔助熱栗系統(tǒng)能連續(xù)高效地工作。
[0032]實(shí)施例3:除了第四熱交換器以外，本實(shí)施例與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，具體地，如圖5所示，第四熱交換器24包括罩體241、豎直地設(shè)置在罩體內(nèi)的左換熱片242和右換熱片243，罩體的左右兩側(cè)壁分別設(shè)置格柵狀的進(jìn)風(fēng)孔244，左、右換熱片相交成V形，左、右換熱片的V形開口朝向罩體的前側(cè)壁，在罩體的前側(cè)壁上設(shè)置朝向罩體前側(cè)的散熱風(fēng)扇245。第四熱交換器在工作時，通過散熱風(fēng)扇使罩體內(nèi)形成負(fù)壓，此時罩體外的空氣即通過罩體左右兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入罩體內(nèi)，進(jìn)入罩體內(nèi)的空氣流經(jīng)V形布置的左、右換熱片換熱后由散熱風(fēng)扇送出罩體外。為了避免結(jié)霜對輔助熱栗系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，我們可在罩體的后側(cè)壁上設(shè)置進(jìn)風(fēng)管248，進(jìn)風(fēng)管的另一端穿過蓄能式熱交換器，從而可吸收儲存在蓄能式熱交換器內(nèi)的低溫?zé)崮埽约訜徇M(jìn)風(fēng)管內(nèi)的空氣。當(dāng)然，我們需要在進(jìn)風(fēng)管與罩體連接一端設(shè)置抽風(fēng)機(jī)249，以便將進(jìn)風(fēng)管內(nèi)溫?zé)岬目諝馑瓦M(jìn)罩體內(nèi)。另外，在進(jìn)風(fēng)管穿過蓄能式熱交換器的懸空端設(shè)置氣體單向閥，以避免因抽風(fēng)機(jī)不工作時進(jìn)風(fēng)管內(nèi)溫?zé)峥諝獾耐庑乖斐傻男钅苁綗峤粨Q器熱能的損失。當(dāng)環(huán)境溫度較低或者濕度較大容易結(jié)霜時，系統(tǒng)可控制抽風(fēng)機(jī)工作以便在進(jìn)風(fēng)管內(nèi)形成負(fù)壓，此時寒冷的空氣通過氣體單向閥進(jìn)入進(jìn)風(fēng)管內(nèi)，從而吸收蓄能式熱交換器內(nèi)儲存的熱能變成溫?zé)峥諝猓鼰岷蟮臏責(zé)峥諝獗怀轱L(fēng)機(jī)送入罩體內(nèi)，再經(jīng)過左、右換熱片后從罩體前側(cè)散出，以避免第四熱交換器結(jié)霜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，包括主壓縮機(jī)、水冷的第一熱交換器、主膨脹閥以及水冷的第二熱交換器，所述主壓縮機(jī)的出口端和入口端之間通過管路依次與第一熱交換器的輸入部分、主膨脹閥以及第二熱交換器的輸入部分連接形成主內(nèi)部回路，第一熱交換器的輸出部分則通過管路與使用終端連接形成主外部回路，其特征是，還包括次壓縮機(jī)、水冷的第三熱交換器、次膨脹閥、風(fēng)冷的第四熱交換器以及內(nèi)部具有儲熱介質(zhì)的蓄能式熱交換器，所述次壓縮機(jī)的出口端和入口端之間通過管路依次與第三熱交換器的輸入部分、次膨脹閥以及第四熱交換器的輸入部分連接形成次內(nèi)部回路，所述第二熱交換器的輸出部分通過管路與所述蓄能式熱交換器的輸出部分連接形成第一外部回路，所述第三熱交換器的輸出部分通過管路與所述蓄能式熱交換器的輸入部分連接形成第二外部回路，第一、第二外部回路上還分別設(shè)有水栗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，其特征是，所述的蓄能式熱交換器包括封閉的殼體，所述殼體內(nèi)填充有相變體，蓄能式熱交換器的輸入部分包括輸入側(cè)進(jìn)液總管、輸入側(cè)出液總管、間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的放熱管，所述輸入側(cè)進(jìn)液總管與各放熱管的一端并聯(lián)，輸入側(cè)出液總管與各放熱管的另一端并聯(lián)，蓄能式熱交換器的輸出部分包括輸出側(cè)進(jìn)液總管、輸出側(cè)出液總管、間格地插設(shè)在相變體內(nèi)的吸熱管，所述輸出側(cè)進(jìn)液總管與各吸熱管的一端并聯(lián)，輸出側(cè)出液總管與各吸熱管的另一端并聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，其特征是，所述相變體為水、硝酸銀、碘化鉀的混合物，其中水的占比在96.8%至97.2%之間，而硝酸銀與碘化鉀的摩爾比為I比I。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，其特征是，所述第四熱交換器包括罩體、豎直地設(shè)置在罩體內(nèi)的左換熱片、右換熱片，罩體的左右兩側(cè)壁分別設(shè)有格柵狀的進(jìn)風(fēng)孔，左、右換熱片相交成V形，左、右換熱片的V形開口朝向罩體的前側(cè)壁，在靠近罩體的前側(cè)壁處設(shè)有朝向罩體前側(cè)的散熱風(fēng)扇，在罩體內(nèi)位于左、右換熱片相交處的左右兩側(cè)分別設(shè)有熱風(fēng)機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合寒冷地區(qū)供熱的蓄能互聯(lián)熱栗系統(tǒng)，其特征是，所述蓄能式熱交換器內(nèi)設(shè)有換熱盤管，所述換熱盤管串接在一廢熱管上，當(dāng)廢熱管內(nèi)有具有低溫?zé)崮艿牧黧w通過時，換熱盤管即將流體的低溫?zé)崮軅鬟f給蓄能式熱交換器，并儲存在蓄能式熱交換器內(nèi)。
【文檔編號】F25B1/10GK105890211SQ201610221091
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】陳建平, 白楊
【申請人】陳建平, 白楊