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直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統及控制方法與流程

文檔序號:12108657閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,包括壓縮機(1),其特征在于:壓縮機(1)出口連接儲水箱(2)的外盤管冷凝器的入口,儲水箱(2)的外盤管冷凝器的出口分為兩路,一路依次連接第一電磁閥(9)、太陽能集熱器(3)、第二電磁閥(10)和噴射器(4)的工作流體入口;另一路通過第三電磁閥(11)直接連接噴射器(4)的工作流體入口;噴射器(4)的出口連接氣液分離器(5)的入口,氣液分離器(5)的出口分為兩路,一路飽和制冷劑液體出口通過節流機構(6)連接蒸發器(7)的入口,蒸發器(7)的出口連接噴射器(4)的被引射流體入口;另一路飽和制冷劑氣體出口直接連接壓縮機(1)的入口,形成制冷劑的閉合循環通道;太陽輻射儀(12)、環境溫度傳感器(13)、制冷劑溫度傳感器(14)以及水溫度傳感器(15)連接控制器(8)的輸入端,控制器(8)的輸出端連接第一電磁閥(9)、第二電磁閥(10)、第三電磁閥(11)和壓縮機(1)。

2.根據權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,其特征在于:所述的儲水箱(2)為外盤管式靜態加熱水箱,儲水箱從內到外依次由內膽、纏繞于內膽外側面的冷凝器管路、保溫層和外殼組成。

3.根據權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,其特征在于:所述的太陽能集熱器(3)為帶玻璃蓋板,底部有隔熱保溫層的平板式集熱器。

4.根據權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,其特征在于:所述的節流機構(6)為熱力膨脹閥或者電磁膨脹閥。

5.根據權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,其特征在于:所述的蒸發器(7)為風冷式翅片管蒸發器。

6.根據權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統,其特征在于:所述太陽輻射儀(12)和環境溫度傳感器(13)布置于太陽能集熱器(3)上方,制冷劑溫度傳感器(14)布置于太陽能集熱器(3)中心的制冷劑管路上,水溫度傳感器(15)布置于儲水箱(2)內水中;太陽輻射儀(12)檢測太陽集熱器(3)上的太陽輻射強度,環境溫度傳感器(13)檢測外界環境溫度,制冷劑溫度傳感器(14)檢測太陽能集熱器(3)中制冷劑管路內的制冷劑的蒸發溫度,水溫度傳感器(15)檢測儲水箱(2)中水的溫度。

7.權利要求1所述的直膨式太陽能輔助的噴射器增效熱泵熱水系統的控制方法,其特征在于:根據太陽輻射強度的不同,該系統有兩種工作模式供選擇:太陽能輔助工作模式和空氣源工作模式;其中太陽能輔助工作模式適用于強光照工作條件,空氣源工作模式適用于低光照或無光照工作條件;基于太陽輻射儀(12)、環境溫度傳感器(13)和制冷劑溫度傳感器(14)采集的工況數據,控制器(8)通過計算太陽能集熱器與環境的漏熱量和太陽能集熱器接收到的太陽輻射量來判定系統最佳工作模式,并通過控制第一電磁閥(9)、第二電磁閥(10)和第三電磁閥(11)的開關來進行工作模式的切換。

8.權利要求7所述的控制方法,其特征在于:包括如下步驟:

步驟1:熱泵熱水系統開啟之后,首先由水溫度傳感器(15)檢測儲水箱(2)內水的溫度Tw,與設定的熱水目標溫度Ts對比,若Ts-Tw≤△T,系統不開啟;若Ts-Tw>△T,則開啟第一電磁閥(9)、第二電磁閥(10)和第三電磁閥(11),系統自檢,開啟壓縮機(1),△T范圍為1~10℃;

步驟2:基于太陽輻射儀(12)、環境溫度傳感器(13)和制冷劑溫度傳感器(14)采集的工況數據,控制器(8)計算出太陽能集熱器(3)與環境之間的漏熱量Ql以及太陽能集熱器(3)接收到的太陽輻射量Qr,若Qr>Ql,則第一電磁閥(9)和第二電磁閥(10)開啟,第三電磁閥(11)關閉,系統開啟太陽能輔助工作模式;若Qr≤Ql,則第三電磁閥(11)開啟,第一電磁閥(9)和第二電磁閥(10)關閉,系統開啟空氣源工作模式;同時開始對系統運行時間進行計時,累計工作時間為t1

步驟3:在熱泵熱水系統開機期間,水溫度傳感器(15)定時采集儲水箱(2)內水的溫度Tw,與設定的熱水目標溫度Ts對比,采集時間間隔為1~10s;若Tw-Ts≤△T,則對比累計工作時間t1與系統預設檢測時間間隔ts大小,ts范圍為5~20min;若ts<t1,則系統保持目前工作模式不變;若ts≥t1,則t1清零,系統回到步驟2,繼續工作;若Tw-Ts>△T,系統關機,完成熱水加熱過程。

9.權利要求8所述的控制方法,其特征在于:所述控制器(8)計算太陽能集熱器(3)與環境之間的漏熱量Ql以及太陽能集熱器(3)接收到的太陽輻射量Qr的計算公式如下:

Ql=UApl(tr-ta)

Qr=ηopt AplG

其中:U為太陽能集熱器(3)的熱損系數,其值主要由太陽能集熱器的結構參數和材料特性決定,由實驗測得或者理論計算得出;

Apl為太陽能集熱器(3)中集熱板的面積;

tr為制冷劑溫度傳感器(14)采集的太陽能集熱器(3)中制冷劑管內的制冷劑的蒸發溫度;

ta為環境溫度傳感器(13)采集的環境溫度;

ηopt為太陽能集熱器(3)中集熱板的吸收率;

G為太陽輻射儀(12)測得輻射在太陽能集熱器(3)上的太陽輻射強度。

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