本發(fā)明涉及一種熱水器系統(tǒng)，尤其涉及一種基于混合動力燃?xì)鉄岜玫臒崴飨到y(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

節(jié)能環(huán)保，降耗減排是各行各業(yè)面臨的重要課題。隨著環(huán)保要求日益提高以及西氣東輸工程的開展，天然氣作為清潔能源使用已成為一種趨勢。混合動力燃?xì)鉄岜檬且蕴烊粴鉃檩斎肽茉?，通過發(fā)動機(jī)和電機(jī)的動力耦合驅(qū)動壓縮機(jī)所在的熱泵系統(tǒng)工作，使發(fā)動機(jī)在不同熱泵負(fù)荷需求下總是工作在其高效經(jīng)濟(jì)區(qū)，避免由于熱泵負(fù)荷變動引起的非經(jīng)濟(jì)區(qū)工作，獲得更好的燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性。

目前，熱水器系統(tǒng)存在多種類型，主要有電熱水器、燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器這三種。電熱水器在用電高峰期間加劇了電網(wǎng)用電負(fù)荷且存在漏電風(fēng)險；燃?xì)鉄崴鳠嵝瘦^低且存在漏氣危險；太陽能熱水器安全環(huán)保卻受天氣環(huán)境影響較大無法穩(wěn)連續(xù)工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種混合動力燃?xì)鉄岜脽崴飨到y(tǒng)及其控制方法，在滿足系統(tǒng)供冷采暖的基礎(chǔ)上充分回收系統(tǒng)熱量并制取生活熱水，提高燃?xì)馐褂眯省?/p>

技術(shù)方案：一種混合動力燃?xì)鉄岜脽崴飨到y(tǒng)，包括動力驅(qū)動系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)以及熱水器系統(tǒng)；所述動力驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、電機(jī)、逆變器、蓄電池組以及皮帶傳動裝置，所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、四通閥、第一板式換熱器、節(jié)流裝置、翅片換熱器、第二板式換熱器；所述熱水器系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)缸套換熱器、發(fā)動機(jī)煙氣換熱器、第一水箱、第二水箱、生活熱水箱以及電加熱管；

所述皮帶傳動裝置包括主動輪和從動輪，所述發(fā)動機(jī)通過第一離合器連接所述主動輪，所述電機(jī)通過第二離合器連接所述主動輪，所述壓縮機(jī)通過第三離合器連接所述從動輪；所述電機(jī)、逆變器、蓄電池組依次電氣連接；所述電加熱管置于生活熱水箱中，所述電加熱管同時連接所述逆變器和蓄電池組；

所述壓縮機(jī)、四通閥、第一板式換熱器的第一組液體進(jìn)出口、節(jié)流裝置、翅片換熱器依次連接并成構(gòu)介質(zhì)循環(huán)回路，所述翅片換熱器的進(jìn)出口分別設(shè)有第四截止閥和第五截止閥；所述第二板式換熱器的第一組液體進(jìn)出口分別設(shè)有第六截止閥和第七截止閥，并通過第一管路并聯(lián)在所述翅片換熱器的兩個截止閥兩端；

所述第一水箱的進(jìn)水口連接外部供水接口，所述第一水箱的出水口連接第三循環(huán)水泵，所述第二水箱的出水口連接第二循環(huán)水泵；所述第三循環(huán)水泵的出口分為兩路，其中一路通過第八截止閥連接所述第二板式換熱器的第二組液體進(jìn)口，另一路通過第九截止閥連接第二循環(huán)水泵的出口；所述第二板式換熱器的第二組液體出口與所述第二循環(huán)水泵的出水口通過第二管路連接所述發(fā)動機(jī)缸套換熱器的第一組液體進(jìn)口，所述發(fā)動機(jī)缸套換熱器的第一組液體出口通過第三管路連接所述發(fā)動機(jī)煙氣換熱器的液體進(jìn)口，所述第二管路和第三管路通過第一截止閥連通；所述發(fā)動機(jī)煙氣換熱器的液體出口分為兩路，其中一路通過第二截止閥連接到第三水箱的入水口，另一路通過第三截止閥連接到第二水箱的入水口。

進(jìn)一步的，所述發(fā)動機(jī)和電機(jī)采用共軸并聯(lián)連接。

進(jìn)一步的，根據(jù)功率要求控制所述壓縮機(jī)由發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動或由發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動；

當(dāng)所述熱泵系統(tǒng)工作在制熱模式時，首先打開第一截止閥、第四截止閥、第五截止閥、第九截止閥以及第三循環(huán)水泵，并關(guān)閉第六截止閥、第七截止閥以及第八截止閥，所述第一板式換熱器工作為冷凝器，所述翅片式換熱器工作為蒸發(fā)器；

當(dāng)所述熱泵系統(tǒng)工作在制冷模式時，首先打開第一截止閥、第六截止閥、第七截止閥、第八截止閥以及第三循環(huán)水泵，并關(guān)閉第四截止閥、第五截止閥以及第九截止閥，所述第二板式換熱器為冷凝器，所述第一板式換熱器工作為蒸發(fā)器；

然后檢測所述發(fā)動機(jī)煙氣換熱器的液體出口的水溫，當(dāng)所述水溫小于設(shè)定值時，打開第三截止閥和第二循環(huán)水泵并關(guān)閉第二截止閥；當(dāng)所述水溫大于等于設(shè)定值時，打開第二截止閥并關(guān)閉第三截止閥和第二循環(huán)水泵。

進(jìn)一步的，還包括由所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動電機(jī)對蓄電池組進(jìn)行充電的步驟，并當(dāng)蓄電池組的剩余電量達(dá)到范圍上限時，停止對蓄電池組充電，控制逆變器或輸出電能到所述電加熱管，通過所述電加熱管加熱生活熱水箱。

進(jìn)一步的，還包括控制所述蓄電池組輸出電能到所述電加熱管的步驟。

有益效果：本發(fā)明提出的一種混合動力燃?xì)鉄岜脽崴飨到y(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)在混合動力燃?xì)鉄岜谜９├洳膳幕A(chǔ)上，通過多回路水路管道的設(shè)計(jì)，充分回收冷凝器熱量、發(fā)動機(jī)缸套冷卻時熱量以及發(fā)動機(jī)尾氣余熱，并在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)并充電模式下，當(dāng)蓄電池SOC(State of Charge，剩余電量)值超過范圍上限時，改變充電回路，引入電加熱模式，通過電加熱管對作為生活水箱的第三水箱直接進(jìn)行加熱，從而提高整個系統(tǒng)能源利用率，獲得更好的燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.多回路管道設(shè)計(jì)，使熱量回收更加高效：在熱水器系統(tǒng)水路循環(huán)管道設(shè)計(jì)中，采用多回路、旁通式、多水箱式水路循環(huán)結(jié)構(gòu)，充分回收驅(qū)動系統(tǒng)缸套熱量以及尾氣余熱，大大提高熱量回收效率。

2、發(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)并充電模式下，引入對生活熱水箱“電加熱”模式：在此種模式下，避免了蓄電池組由于SOC值過高引起的過充現(xiàn)象，延長蓄電池組使用壽命，降低系統(tǒng)使用維護(hù)成本，同時使系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)并充電模式下所產(chǎn)生的電能，通過對生活熱水箱直接進(jìn)行電加熱得到有效利用，提高了燃?xì)獾挠行Ю寐?，保證了發(fā)動機(jī)的高效經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1所示，一種混合動力燃?xì)鉄岜脽崴飨到y(tǒng)，包括動力驅(qū)動系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)以及熱水器系統(tǒng)。動力驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)1、電機(jī)2、逆變器3、蓄電池組4以及皮帶傳動裝置6。熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)5、四通閥11、第一板式換熱器12、節(jié)流裝置13、翅片換熱器14、第二板式換熱器15。熱水器系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)缸套換熱器9、發(fā)動機(jī)煙氣換熱器10、第一水箱16、第二水箱17、生活熱水箱18以及電加熱管19。

皮帶傳動裝置包括主動輪和從動輪，發(fā)動機(jī)1通過第一離合器7-1連接主動輪，電機(jī)2通過第二離合器7-2連接主動輪，壓縮機(jī)5通過第三離合器7-3連接從動輪，發(fā)動機(jī)1和電機(jī)2采用共軸并聯(lián)連接。電機(jī)2、逆變器3、蓄電池組4依次電氣連接。電加熱管19置于第三水箱18中，電加熱管19同時連接逆變器3和蓄電池組4。

壓縮機(jī)5、四通閥11、第一板式換熱器12的第一組液體進(jìn)出口、節(jié)流裝置13、翅片換熱器14依次連接并成構(gòu)介質(zhì)循環(huán)回路。翅片換熱器14的進(jìn)出口分別設(shè)有第四截止閥V4和第五截止閥V5；第二板式換熱器15的第一組液體進(jìn)出口分別設(shè)有第六截止閥V6和第七截止閥V7，并通過第一管路并聯(lián)在翅片換熱器14的兩個截止閥V4、V5兩端。

第一水箱16的進(jìn)水口連接外部自來水供水接口，第一水箱16的出水口連接第三循環(huán)水泵8-3；第二水箱17的出水口連接第二循環(huán)水泵8-2；第三循環(huán)水泵8-3的出口分為兩路，其中一路通過第八截止閥V8連接第二板式換熱器15的第二組液體進(jìn)口，另一路通過第九截止閥V9連接第二循環(huán)水泵8-2的出口。第二板式換熱器15的第二組液體出口與第二循環(huán)水泵8-2的出水口通過第二管路連接發(fā)動機(jī)缸套換熱器9的第一組液體進(jìn)口，發(fā)動機(jī)缸套換熱器9的第一組液體出口通過第三管路連接發(fā)動機(jī)煙氣換熱器10的液體進(jìn)口，第二管路和第三管路通過第一截止閥V1連通；發(fā)動機(jī)1通過第一循環(huán)水泵泵8-1連接動機(jī)缸套換熱器9。發(fā)動機(jī)煙氣換熱器10的液體出口分為兩路，其中一路通過第二截止閥V2連接到生活熱水箱18的入水口，另一路通過第三截止閥V3連接到第二水箱17的入水口。

根據(jù)功率要求控制所述壓縮機(jī)5由發(fā)動機(jī)1單獨(dú)驅(qū)動或由發(fā)動機(jī)1和電機(jī)2共同驅(qū)動。當(dāng)熱泵系統(tǒng)工作在制熱模式時，首先打開第一截止閥V1、第四截止閥V4、第五截止閥V5、第九截止閥V9以及第三循環(huán)水泵8-3，并關(guān)閉第六截止閥V6、第七截止閥V7以及第八截止閥V8。壓縮機(jī)5出口通過四通閥11與板式換熱器12連接，再與節(jié)流裝置13、翅片式換熱器14依次連接，最終回到壓縮機(jī)5進(jìn)口；此時第一板式換熱器12工作為冷凝器，翅片式換熱器14工作為蒸發(fā)器。當(dāng)熱泵系統(tǒng)工作在制冷模式時，首先打開第一截止閥V1、第六截止閥V6、第七截止閥V7、第八截止閥V8以及第三循環(huán)水泵8-3，并關(guān)閉第四截止閥V4、第五截止閥V5以及第九截止閥V9。壓縮機(jī)5出口通過四通閥11與板式換熱器15連接，再與節(jié)流裝置13以及板式換熱器12依次連接，最終回到壓縮機(jī)進(jìn)口；此時第二板式換熱器15為冷凝器，第一板式換熱器12工作為蒸發(fā)器。

熱水器系統(tǒng)中，第一水箱16由城市自來水網(wǎng)不斷補(bǔ)充自來水，在熱泵系統(tǒng)制熱模式下，第一水箱16中的水被循環(huán)水泵8-3吸出并壓排進(jìn)入循環(huán)水泵8-2的出口處；在熱泵系統(tǒng)制冷模式下，第一水箱16中的水被循環(huán)水泵吸出并壓排進(jìn)入第二板式換熱器15。循環(huán)水泵8-2的出水口、第二板式換熱器15出水口分兩路，一路進(jìn)入缸套換熱器與發(fā)動機(jī)缸套冷卻水換熱，另一部分由打開的第一截止閥V1直接流入，再與發(fā)動機(jī)缸套換熱器9出水口匯合進(jìn)入煙氣換熱器；第一截止閥V1的開度大小由循環(huán)水路水流量決定。

然后檢測發(fā)動機(jī)煙氣換熱器10的液體出口的水溫，當(dāng)水溫大于等于設(shè)定值時，打開第二截止閥V2并關(guān)閉第三截止閥V3和第二循環(huán)水泵8-2，進(jìn)入作為生活熱水箱的第三水箱18當(dāng)中。當(dāng)水溫小于設(shè)定值時，打開第三截止閥V3和第二循環(huán)水泵8-2并關(guān)閉第二截止閥V2，進(jìn)入第二水箱17當(dāng)中，并由第二循環(huán)水泵8-2吸出并壓排進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸套換熱器9和發(fā)動機(jī)煙氣換熱器10中進(jìn)行二次換熱，直至達(dá)到設(shè)定水溫進(jìn)入生活熱水箱18當(dāng)中。

根據(jù)發(fā)動機(jī)1以及壓縮機(jī)5的功率分配，由發(fā)動機(jī)1驅(qū)動電機(jī)2對蓄電池組4進(jìn)行充電，并當(dāng)蓄電池組4的剩余電量達(dá)到范圍上限時，停止對蓄電池組4充電，控制逆變器3輸出電能到電加熱管19，通過電加熱管19加熱第三水箱18。當(dāng)熱泵系統(tǒng)不工作時，控制蓄電池組4輸出電能到電加熱管19，通過電加熱管19加熱生活熱水箱18，滿足更高溫度生活熱水需求。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。