[发明专利]一种混合动力驱动余热利用的双热泵系统及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种混合动力驱动余热利用的双热泵系统及控制方法，属于节能热泵系统设计技术领域。

背景技术：

天然气能源因其清洁、高效的特点已逐渐成为世界各国改善环境和促进经济可持续发展的最佳选择。同时，供暖和空调的能耗促使电力消耗量不断上升，造成用电高峰负荷频出，危及电网运行安全，还导致了燃料的排放量的增加。燃气热泵以天然气为燃料、利用燃气发动机驱动压缩式热泵系统运行，可以有效的削减电力高峰，降低排放，平衡天然气消耗的季节峰谷。但用户端冷热电负荷的全天候变化，会导致燃气发动机运行常常偏离标定的工况，降低了系统能源利用率。将混合驱动技术运用到燃气热泵系统中，利用电机的高效范围广的特点，确保发动的经济运行。

目前，燃气热泵系统的发动机缸套和尾气的余热常用于生活用水的加热或者区域供热的要求。但是，夏季由于供热需求的降低，常常会导致余热利用率的偏低甚至“空排”现象的发生。如何将这部分低品位热能实现高效利用，提高系统的能源利用率是迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出一种混合动力驱动余热利用的双热泵系统及控制方法，该系统可以有效的节约能耗，降低电能的使用，有利于能源消耗的季节平衡，并能实现夏季制冷、冬季采暖，兼顾提供生活热水之用。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种混合动力驱动余热利用的双热泵系统，包括混合动力驱动的燃气热泵系统、余热回收水循环系统、吸收式热泵系统；所述混合动力驱动的燃气热泵系统包括燃气发动机、电机、无级变速装置、动力耦合器、逆变器、磷酸铁锂电池组、压缩机、四通阀、压缩机、第一离合器、第二离合器和第三离合器，所述燃气发动机与电机之间通过动力耦合器实现同轴并联，所述燃气发动机通过所述第一离合器连接所述的动力耦合器，所述的电机通过所述的第二离合器连接所述的动力耦合器，所述的动力耦合器通过所述的第三离合器连接所述的无级变速装置，所述的无级变速装置连接所述的压缩机，所述的压缩机通过四通阀连接压缩机，所述的电机通过逆变器连接所述的磷酸铁锂电池组。

所述的混合动力驱动余热利用的双热泵系统，所述的余热回收水循环系统包括电加热器、缸套换热器、尾气余热回收器、第二循环水泵；所述的缸套换热器与所述的燃气发动机的缸套连接，所述的尾气余热回收器与所述的燃气发动机的尾气管道连接，所述的第二循环水泵与电加热器连接，电加热器的另一端与缸套换热器采用旁通的方式连接，所述缸套换热器与尾气余热回收器连接，尾气余热回收器的另一端与吸收式热泵系统连接，吸收式热泵系统通过第二循环水泵与电加热器连接。

所述的混合动力驱动余热利用的双热泵系统，所述的余热回收水循环系统还包括与所述的缸套换热器连接的第一循环水泵、第二循环水泵和空气散热器。

所述的混合动力驱动余热利用的双热泵系统，所述的吸收式热泵系统包括发生器、冷凝器、第二节流阀、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、蒸发泵、吸收泵、发生泵；所述发生器的输出端与冷凝器的输入端连接，冷凝器的输出端与第二节流阀连接，第二节流阀的另一端与蒸发器的输入端连接，蒸发器的输出端与吸收器的输入端连接，吸收器的输出端与发生泵连接，发生泵的另一端与溶液热交换器连接，换热后与发生器的输入端连接，发生器的输出端与溶液热交换器连接，换热后与吸收器的输入端连接。

所述的混合动力驱动余热利用的双热泵系统，所述的压缩机包括室外机和室内机，所述的室外机和室内机之间连接第一节流阀。

混合动力驱动余热利用的双热泵系统的控制方法，该方法包括：混合动力驱动燃气热泵的控制方法和利用发动机和尾气的高温余热作为溴化锂吸收式热泵系统发生器的驱动热源控制方法，所述的混合动力驱动燃气热泵的控制方法包括：

当压缩机需求负荷≦10%设定负荷时，闭合第二离合器和第三离合器，断开第一离合器，电机连接动力耦合器，通过无级变速装置变速后单独驱动压缩机工作，此时电机作为电动机，磷酸铁锂电池处于放电工作；

当10%设计负荷﹤需求负荷≦40%设计负荷时，闭合第一离合器、第二离合器、第三离合器，发动机驱动压缩机工作的同时带动电机的运行，此时电机为发电机，磷酸铁锂电池处于充电状态；

当40%设计负荷﹤需求负荷≦80%设计负荷，处于发动机的经济区时，闭合第一、第三离合器，断开第二离合器，发动机单独驱动压缩机工作；