[发明专利]一种蓄能补偿式热泵

说明书

一种蓄能补偿式热泵或空调，系统主体为空气源热泵、空调，至少包括源侧冷凝‑蒸发器(1)，其特征在于：源侧冷凝‑蒸发器(1)中包括主换热器(2)和辅助换热器(4)，并包含蓄能模块(3)；蓄能模块(3)中，包括蓄能体、输入换热器(6)和输出换热器(5)；通过辅助换热循环改善空气源热泵、空调源侧的换热性能，实现高效、低成本运行的制冷/制热的系统。

技术领域

本发明涉及一种优先利用自然能源、谷电和蓄能手段、优化热泵的工作状况；改善空气源热泵源侧的换热性能，实现高效、低成本运行的制冷/制热的系统。属于自然能源利用、制冷/制热热泵系统设计和制造的技术领域。

背景技术

建筑能耗是指建筑使用过程中的能耗，包括采暖、空调、照明、热水、家用电器和其他动力能耗。其中，以采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50%至70%。

设计节能建筑的暖通空调系统，如何减少一次高品位能的利用是一个关键性技术问题。利用在土壤、太阳能、水、空气中的低品位热能无疑是一种成功的节能措施，热泵技术是目前实现这一目标的最佳选择。通过输入较少的高品位能源把低品位自然能源提升为适合建筑用能的高品位能源（如制冷、采暖、生活热水）。

根据热泵系统的热力循环方式，通常将热泵分为蒸汽压缩式热泵、气体压缩式热泵、蒸汽喷射式热泵、吸收式热泵、热电式热泵。其中，蒸汽压缩式热泵是在目前研究和使用最为普遍的方式，按照其使用的低温热源的种类，基本都属于空气源热泵、地源热泵、水源热泵和太阳能热泵四种类型。

1、空气源热泵：将室外的空气作为低位热能，获取方便，设备基本上都是使用一个气-液换热器与热泵机组耦合，几乎不会对环境造成影响。因此该系统具有系统组成简单、年运行时间长、初始投资较低、技术比较成熟的优点，在地方气候条件适宜，特别是冬季气候较温和的地区，是一种性价比出色的节能方法。但该系统的缺点也是很突出的，室外空气随季节的变化不断变化，温度、湿度的对热源的影响明显，热泵的年效率不稳定。在湿度较大的或者冬季天气寒冷的地区，其制热量的变化与建筑热负荷的需求趋势正好相反，温度低、湿度大会使热泵效率会大大降低，甚至无法工作。热泵蒸发器的结霜问题已成为节能中很大的技术障碍。

2、地源热泵：利用地表浅层中蓄存的低品位热能（土壤、地层、地下水）作为热源，冬季热泵从浅层的土壤中取热，用于建筑供暖，同时蓄存冷量以备夏用；夏季热泵逆向运行，将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量以备冬用，因此这是一种典型的可以再生的能源。优点是技术成熟；热泵运行高效、稳定，对周围环境影响较小，维护费用低。缺点是：地下埋管内的载能流体与管外的土壤之间的换热系数小，能流密度低，因此系统将占据较大的地下和地上空间，初始投资较高。虽然地源热泵能够较好的利用自然能源、并稳定的运行，但它较难利用谷电来降低运行成本。

3、水源热泵：水源热泵与地源热泵相似，其缺点是它要受到可利用的水源条件、水层的地质结构、水资源使用政策以及能源结构和价格等因素的限制。

4、太阳能热泵：太阳能热泵不同于普通的太阳能直接供热系统，也不同于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组，而是利用太阳能集热器作为蒸发器热源的耦合热泵系统。能源清洁、安全，几乎不会对环境产生环境污染。但是太阳能存在能量密度低、间歇性与不稳定性的问题，限制了这种系统广泛应用。

空调和热泵一般采用能效比做为评判效率高低的依据，制热时采用的指标是循环性能系数COP(Coefficient of Performance)；制冷时采用的指标是能效比EER（EnergyEfficiency Ratio）。

以下是某空气源热泵的测试数据：

夏季制冷时：环境温度35℃，输出端供回水温度为7℃/12℃，EER数值为3.5左右；

冬季制热时：环境温度7℃，输出端供回水温度为45℃/40℃，COP数值为3.5左右；