【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可再生能源采暖供热，涉及一种空气-水双热源热泵供暖系统及运行控制方法。
技术介绍
1、为应对太阳能的波动性和间断性，提高太阳能供暖系统的运行可靠性和供暖保证率，太阳能与热泵机组结合的供暖形式受到关注，主要包括两种方式：(1)空气源热泵作为太阳能集热系统的辅助热源：当太阳能集热热源产生的热水不能满足供暖要求时，启动空气源热泵提取空气中的热量，用于提高蓄热水箱的水温，然后向用户供暖。(2)太阳能集热系统和水源热泵结合供暖：当太阳能集热热源产生的热水不能满足供暖要求时，启动水源热泵吸收太阳能集热侧供水的热量，提高用户侧的供水水温。但是，上述第一种方式因系统运行控制不合理导致空气源热泵持续运行时间过多，电力消耗大的问题；第二种供暖方式因水源热泵热量来源形式单一且热量总量有限导致该方式对于多环境条件下的适应能力低，难以满足用户供暖需求的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种空气-水双热源热泵供暖系统及运行控制方法，解决上述电力消耗大、难以满足用户供暖需求等问题，所提供热泵机组既能吸收周围空气热量又能吸收太阳能集热热源热量，提升系统对于多环境条件下的适应能力，并通过合理设置系统的结构并使用计算控制单元对系统运行模式进行合理的控制，在保障末端持续供暖的基础上，减少系统的能耗。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种空气-水双热源热泵供暖系统，包括太阳能集热热源、换热器、第一储水设备
4、所述太阳能集热热源能吸收太阳能热量并加热太阳能集热循环工质，太阳能集热循环工质通过换热器与第一储水设备中的水进行热量交换以提升第一储水设备中水的温度；
5、所述换热器与第一储水设备相连的管路上，按水流方向依次为第一循环水泵、第一热量表温度传感器ii、换热器和第一热量表温度传感器i；第一热量表温度传感器ii和第一热量表温度传感器i之间连接第一热量表；
6、所述第一储水设备与第二储水设备通过设在第一储水设备中的第一换热盘管和设置在第二储水设备中的第二换热盘管相连，相连管路中循环工质进行换热，该管路上按循环工质的流动顺序，分别设有第三电子切换阀、第四循环泵；
7、所述空气-水双热源热泵机组与第一储水设备相连，水侧蒸发器设在第一储水设备内，水侧蒸发器与膨胀阀、冷凝器、压缩机串联，空气侧蒸发器置于周围空气中并与水侧蒸发器并联；空气-水双热源热泵机组的冷凝器与第二储水设备相连；冷凝器与第二储水设备相连的回流管路上，按水流方向依次为第五循环水泵、第二热量表温度传感器i、冷凝器和第二热量表温度传感器ii；第二热量表温度传感器i和第二热量表温度传感器ii之间连接第二热量表；第一储水设备和第二储水设备分别与用户端相连；
8、所述计算控制单元通过读取第一储水设备的第一温度传感器、第二储水设备的第二温度传感器的温度数据和第一热量表、第二热量表的热量数据对空气-水双热源热泵机组和阀门及水泵启停进行控制，并选择供暖系统合适的运行模式，以达到运行控制的目的；同时计算控制单元能监测周围气象数据，还能读取压缩机电机所连功率传感器的数据，配合热量数据进行系统能耗与经济性计算，从而优化系统运行模式。
9、本专利技术还包括如下技术特征：
10、具体的，所述第四电子切换阀设在连接水侧蒸发器的管路上，第五电子切换阀设在连接空气侧蒸发器的管路上，用于调节热泵机组的工作状态。
11、具体的，所述第一储水设备与用户端相连的管路上按水流方向设有第一电子切换阀和第二循环水泵；所述第二储水设备与用户端相连的管路上按水流方向设有第二电子切换阀和第六循环水泵。
12、具体的，所述冷凝器的第二储水设备侧的水来自流过用户端后接入第二储水设备的管路上第一电子三通阀的b-c通路的回水，回水管路与冷凝器换热后与第二储水设备连接；第一电子三通阀的b-a通路直接回到第二储水设备。
13、所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，该方法能控制实现太阳能集热热源换热产生的热水和空气-水双热源热泵机组独立或组合供暖的多种运行模式，以空气-水双热源热泵机组作为核心设备进行供暖，将第一储水设备中不满足供暖需求的热水的热量送入空气-水双热源热泵机组水侧蒸发器中，通过热泵机组的单水源工作状态或空气-水双源工作状态产生符合供暖温度的热水，也能只吸收周围空气热量，通过热泵机组的单空气源工作状态产生符合供暖温度的热水；该控制方法中涉及的参数包括：通过换热器交换到第一储水设备中的热量q1、用户端所需热量q0、预设多余热量δq、热泵机组使用单水源工作状态产生用户端所需热量q0水侧蒸发器需要吸收的热量q2、第一储水设备中热水冷却到5℃需要放出的热量q3、热泵机组选择空气-水双源工作状态产生用户端所需热量q0消耗电功率w1、热泵机组选择单空气源工作状态产生用户端所需热量q0消耗电功率w2。
14、具体的，包括控制实现运行模式一：当q1>q0+δq时，第一储水设备中水温超过第一温度阈值t1，计算控制单元开启第三电子切换阀、第四循环泵，使第一储水设备中热水通过第一换热盘管和第二换热盘管之间管路中的循环工质与第二储水设备中的热水换热；当第二温度传感器反馈温度超过第二温度阈值t2时，计算控制单元开启第二电子切换阀、第六循环水泵，并将第一电子三通阀切换到b-a通路，通过第六循环水泵将第二换热设备中热水送入用户端中供暖，供暖后的用户端第二储水设备侧回水在流过第一电子三通阀b-a通路后，流向第二储水设备中，完成整个供暖循环。
15、具体的，包括控制实现运行模式二：当q0<q1<q0+δq时，第一储水设备中水温高于第二温度阈值t2低于第一温度阈值t1，通过计算控制单元关闭第三电子切换阀、第四循环泵、第六循环水泵和第二电子切换阀，开启第一电子切换阀和第二循环水泵，保持第一循环水泵开启，第一电子三通阀调至b-c通路，热水直接通过第二循环水泵送入用户端中，在用户端给用户供热后，回水通过第一储水设备回水端回到第一储水设备中，完成整个供暖循环。
16、具体的，包括控制实现运行模式三：当q1<q0时，使用热泵满足供暖需求:当q2<q3时，第一储水设备中水温高于第三温度阈值t3低于第二温度阈值t2，通过计算控制单元关闭第一电子切换阀、第二循环水泵，开启压缩机电机、第四电子切换阀、第五循环水泵，保持第一电子三通阀为b-c通路、第五电子切换阀关闭，使热泵机组进入单水源工作状态；通过热泵机组制备出来的热水被储存在第二储水设备中，当第二温度传感器反馈温度高于第二温度阈值t2时，计算控制单元开启第二电子切换阀、第六循环水泵，满足供暖要求的水通过第六循环水泵送入用户端，供暖后通过第二储水设备回水侧上第一电子三通阀b本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，包括太阳能集热热源(17)、换热器(11)、第一储水设备(1)、第二储水设备(7)、空气-水双热源热泵机组、用户端(8)及计算控制单元(29)；所述空气-水双热源热泵机组包括水侧蒸发器(2)、空气侧蒸发器(3)、压缩机(4.1)、压缩机电机(4.2)、冷凝器(5)、膨胀阀(6)、第四电子切换阀(18)和第五电子切换阀(19)；
2.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述第四电子切换阀(18)设在连接水侧蒸发器(2)的管路上，第五电子切换阀(19)设在连接空气侧蒸发器(3)的管路上，用于调节热泵机组的工作状态。
3.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述第一储水设备(1)与用户端(8)相连的管路上按水流方向设有第一电子切换阀(23)和第二循环水泵(28)；所述第二储水设备(7)与用户端(8)相连的管路上按水流方向设有第二电子切换阀(21)和第六循环水泵(27)。
4.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述冷凝器(5)的第二储水设
5.权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，该方法能控制实现太阳能集热热源换热产生的热水和空气-水双热源热泵机组独立或组合供暖的多种运行模式，以空气-水双热源热泵机组作为核心设备进行供暖，将第一储水设备中不满足供暖需求的热水的热量送入空气-水双热源热泵机组水侧蒸发器中，通过热泵机组的单水源工作状态或空气-水双源工作状态产生符合供暖温度的热水，也能只吸收周围空气热量，通过热泵机组的单空气源工作状态产生符合供暖温度的热水；该控制方法中涉及的参数包括：通过换热器交换到第一储水设备中的热量Q1、用户端所需热量Q0、预设多余热量ΔQ、热泵机组使用单水源工作状态产生用户端所需热量Q0水侧蒸发器需要吸收的热量Q2、第一储水设备中热水冷却到5℃需要放出的热量Q3、热泵机组选择空气-水双源工作状态产生用户端所需热量Q0消耗电功率W1、热泵机组选择单空气源工作状态产生用户端所需热量Q0消耗电功率W2。
6.如权利要求5所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，包括控制实现运行模式一：当Q1>Q0+ΔQ时，第一储水设备中水温超过第一温度阈值T1，计算控制单元开启第三电子切换阀、第四循环泵，使第一储水设备中热水通过第一换热盘管和第二换热盘管之间管路中的循环工质与第二储水设备中的热水换热；当第二温度传感器反馈温度超过第二温度阈值T2时，计算控制单元开启第二电子切换阀、第六循环水泵，并将第一电子三通阀切换到B-A通路，通过第六循环水泵将第二换热设备中热水送入用户端中供暖，供暖后的用户端第二储水设备侧回水在流过第一电子三通阀B-A通路后，流向第二储水设备中，完成整个供暖循环。
7.如权利要求5所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，包括控制实现运行模式二：当Q0<Q1<Q0+ΔQ时，第一储水设备中水温高于第二温度阈值T2低于第一温度阈值T1，通过计算控制单元关闭第三电子切换阀、第四循环泵、第六循环水泵和第二电子切换阀，开启第一电子切换阀和第二循环水泵，保持第一循环水泵开启，第一电子三通阀调至B-C通路，热水直接通过第二循环水泵送入用户端中，在用户端给用户供热后，回水通过第一储水设备回水端回到第一储水设备中，完成整个供暖循环。
8.如权利要求5所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，包括控制实现运行模式三：当Q1<Q0时，使用热泵满足供暖需求:当Q2<Q3时，第一储水设备中水温高于第三温度阈值T3低于第二温度阈值T2，通过计算控制单元关闭第一电子切换阀、第二循环水泵，开启压缩机电机、第四电子切换阀、第五循环水泵，保持第一电子三通阀为B-C通路、第五电子切换阀关闭，使热泵机组进入单水源工作状态；通过热泵机组制备出来的热水被储存在第二储水设备中，当第二温度传感器反馈温度高于第二温度阈值T2时，计算控制单元开启第二电子切换阀、第六循环水泵，满足供暖要求的水通过第六循环水泵送入用户端，供暖后通过第二储水设备回水侧上第一电子三通阀B-C通路回到冷凝器换热，完成整个供暖循环。
9.如权利要求5所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，包括控制实现运行模式四：当Q1<Q0，Q3&l...
【技术特征摘要】
1.一种空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，包括太阳能集热热源(17)、换热器(11)、第一储水设备(1)、第二储水设备(7)、空气-水双热源热泵机组、用户端(8)及计算控制单元(29)；所述空气-水双热源热泵机组包括水侧蒸发器(2)、空气侧蒸发器(3)、压缩机(4.1)、压缩机电机(4.2)、冷凝器(5)、膨胀阀(6)、第四电子切换阀(18)和第五电子切换阀(19)；
2.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述第四电子切换阀(18)设在连接水侧蒸发器(2)的管路上，第五电子切换阀(19)设在连接空气侧蒸发器(3)的管路上，用于调节热泵机组的工作状态。
3.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述第一储水设备(1)与用户端(8)相连的管路上按水流方向设有第一电子切换阀(23)和第二循环水泵(28)；所述第二储水设备(7)与用户端(8)相连的管路上按水流方向设有第二电子切换阀(21)和第六循环水泵(27)。
4.如权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统，其特征在于，所述冷凝器(5)的第二储水设备(7)侧的水来自流过用户端(8)后接入第二储水设备(7)的管路上第一电子三通阀(22)的b-c通路的回水，回水管路与冷凝器(5)换热后与第二储水设备(7)连接；第一电子三通阀(22)的b-a通路直接回到第二储水设备(7)。
5.权利要求1所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，该方法能控制实现太阳能集热热源换热产生的热水和空气-水双热源热泵机组独立或组合供暖的多种运行模式，以空气-水双热源热泵机组作为核心设备进行供暖，将第一储水设备中不满足供暖需求的热水的热量送入空气-水双热源热泵机组水侧蒸发器中，通过热泵机组的单水源工作状态或空气-水双源工作状态产生符合供暖温度的热水，也能只吸收周围空气热量，通过热泵机组的单空气源工作状态产生符合供暖温度的热水；该控制方法中涉及的参数包括：通过换热器交换到第一储水设备中的热量q1、用户端所需热量q0、预设多余热量δq、热泵机组使用单水源工作状态产生用户端所需热量q0水侧蒸发器需要吸收的热量q2、第一储水设备中热水冷却到5℃需要放出的热量q3、热泵机组选择空气-水双源工作状态产生用户端所需热量q0消耗电功率w1、热泵机组选择单空气源工作状态产生用户端所需热量q0消耗电功率w2。
6.如权利要求5所述的空气-水双热源热泵供暖系统运行控制方法，其特征在于，包括控制实现运行模式一：当q1>q0+δq时，第一储水设备中水温超过第一温度阈值t1，计算控制单元开启第三电子切换阀、第四循环泵，使第一储水设备中热水通过第一换热盘管和第二换热盘管之间管路中的循环工质与第二储水设备中的热水换热；当第二温度传感器反馈温度超过第二温度阈值t2时，计算控制单元开启第二电子切换阀、第六循环水泵，并将第一电子三通阀切换到b-a通路，通过第六循环水泵将第二换热设备中热水送入用户端中供暖，供暖后的用户端第二储水设备侧回水在流过第一电子三通阀b-a通路后，流...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁旺秋，王登甲，曲磊，白晶，黄禹钧，候胜蕾，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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