一種噴射式熱泵熱電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱泵熱電池，尤其涉及一種可以實(shí)時(shí)優(yōu)化控制儲(chǔ)能效率的噴射式熱泵熱電池。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，能夠同時(shí)處理加熱負(fù)荷和冷卻負(fù)荷的熱泵已為眾人所知。熱電池的新概念，即將熱泵雙模式運(yùn)行的制冷制熱的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)以滿足建筑和工業(yè)間歇性熱水空調(diào)的需要，由丹麥Aalborg大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)和美國(guó)普渡大學(xué)的科學(xué)家于2012年共同提出。熱泵熱電池能提高間歇性可再生能源在能源系統(tǒng)中的利用率，有助于解決能源匱乏、大氣污染和全球變暖日愈嚴(yán)重的世界問(wèn)題。
[0003]但是這種以膨脹閥為節(jié)流裝置的熱泵熱電池在儲(chǔ)能過(guò)程中系統(tǒng)性能效率受多因素共同作用影響，瞬時(shí)變化，隨著儲(chǔ)能罐內(nèi)流體溫度逐時(shí)變化，熱泵熱電池儲(chǔ)能效率COP迅速下降，并且儲(chǔ)冷量和儲(chǔ)熱量的配比無(wú)法控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種儲(chǔ)能總效率高、節(jié)省儲(chǔ)能過(guò)程中能耗的噴射式熱泵熱電池。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種噴射式熱泵熱電池，包括變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元和控制單元，所述變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器、變頻壓縮機(jī)依次連接，所述可調(diào)式噴射器、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元、氣液分離器依次連接，所述控制單元分別連接變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器和蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元；
[0007]控制單元在儲(chǔ)能過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流體溫度和儲(chǔ)能效率，調(diào)節(jié)可調(diào)式噴射器內(nèi)部幾何尺寸、變頻壓縮機(jī)頻率和儲(chǔ)能罐流體流速。
[0008]所述可調(diào)式噴射器包括動(dòng)力噴嘴、吸入噴嘴、混合腔、出口擴(kuò)散腔和動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針，所述混合腔分別連接動(dòng)力噴嘴、吸入噴嘴和出口擴(kuò)散腔，所述動(dòng)力噴嘴與冷凝儲(chǔ)熱單元連接，所述吸入噴嘴與蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元連接，所述出口擴(kuò)散腔與氣液分離器連接，所述動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針設(shè)在動(dòng)力噴嘴內(nèi)，調(diào)節(jié)噴射器喉部截面積，通過(guò)螺紋連接并調(diào)節(jié)動(dòng)力噴嘴相對(duì)于混合腔的位置。
[0009]所述冷凝儲(chǔ)熱單元包括冷凝器、儲(chǔ)熱罐和儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵，所述冷凝器分別連接變頻壓縮機(jī)和可調(diào)式噴射器，所述儲(chǔ)熱罐輸出端通過(guò)儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵與冷凝器連接，輸入端直接與冷凝器連接。
[0010]所述儲(chǔ)熱罐外設(shè)有保溫層。
[0011 ] 所述儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵為變流速泵。
[0012]所述蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元包括蒸發(fā)器、儲(chǔ)冷罐和儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵，所述蒸發(fā)器分別連接可調(diào)式噴射器和氣液分離器，所述儲(chǔ)冷罐輸出端通過(guò)儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵與蒸發(fā)器連接，輸入端直接與冷凝器蒸發(fā)器連接。
[0013]所述儲(chǔ)冷罐外設(shè)有保溫層。
[0014]所述儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵為變流速泵。
[0015]所述變頻壓縮機(jī)為高壓縮比壓縮機(jī)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用可調(diào)式噴射器替代傳統(tǒng)節(jié)流閥，采用變頻壓縮機(jī)，儲(chǔ)能過(guò)程中根據(jù)儲(chǔ)能罐內(nèi)流體溫度瞬時(shí)變化通過(guò)調(diào)節(jié)噴射器、壓縮機(jī)頻率和循環(huán)泵流速實(shí)時(shí)優(yōu)化控制熱泵熱電池系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本發(fā)明在儲(chǔ)能過(guò)程中，根據(jù)儲(chǔ)能罐內(nèi)流體溫度瞬時(shí)變化，實(shí)時(shí)優(yōu)化控制儲(chǔ)能效率，與已提出的節(jié)流閥式熱泵熱電池相比，本發(fā)明具有較高儲(chǔ)能總效率，可以大大節(jié)省儲(chǔ)能過(guò)程中的能耗。
[0018](2)本發(fā)明利用熱泵熱電池的噴射器調(diào)節(jié)和壓縮機(jī)變頻還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)冷量和儲(chǔ)熱量的靈活調(diào)配，與實(shí)際冷熱量的需求相匹配。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明可調(diào)式噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種噴射式熱泵熱電池，包括變頻壓縮機(jī)1、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器3、氣液分離器5、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元和控制單元，變頻壓縮機(jī)1、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器3、氣液分離器5、變頻壓縮機(jī)I依次連接，可調(diào)式噴射器3、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元、氣液分離器5依次連接，控制單元分別連接變頻壓縮機(jī)1、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器3、氣液分離器5和蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元。變頻壓縮機(jī)I為高壓縮比壓縮機(jī)。
[0024]冷凝儲(chǔ)熱單元包括冷凝器2、儲(chǔ)熱罐6和儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵8，冷凝器2分別連接變頻壓縮機(jī)I和可調(diào)式噴射器3，儲(chǔ)熱罐6輸出端通過(guò)儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵8與冷凝器2連接，輸入端直接與冷凝器2連接。蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元包括蒸發(fā)器4、儲(chǔ)冷罐7和儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵9，蒸發(fā)器4分別連接可調(diào)式噴射器3和氣液分離器5，儲(chǔ)冷罐7輸出端通過(guò)儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵9與蒸發(fā)器4連接，輸入端直接與冷凝器蒸發(fā)器4連接。儲(chǔ)熱罐6和儲(chǔ)冷罐外均設(shè)有保溫層，儲(chǔ)能結(jié)束后，儲(chǔ)能罐的溫度可保持12小時(shí)不變。儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵8和儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵9均為變流速泵。
[0025]如圖2所示，可調(diào)式噴射器3包括動(dòng)力噴嘴31、吸入噴嘴32、混合腔33、出口擴(kuò)散腔34和動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針35，混合腔33分別連接動(dòng)力噴嘴31、吸入噴嘴32和出口擴(kuò)散腔34，動(dòng)力噴嘴31與冷凝儲(chǔ)熱單元連接，吸入噴嘴32與蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元連接，出口擴(kuò)散腔34與氣液分離器5連接，動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針35設(shè)在動(dòng)力噴嘴31內(nèi)，調(diào)節(jié)噴射器喉部截面積，通過(guò)螺紋連接并調(diào)節(jié)動(dòng)力噴嘴31相對(duì)于混合腔33的位置，優(yōu)化熱泵熱電池儲(chǔ)能效率。
[0026]如圖3所示，上述噴射式熱泵熱電池的工作原理為:在用電低谷時(shí)，開(kāi)啟儲(chǔ)能罐循環(huán)泵，調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流速，開(kāi)啟變頻壓縮機(jī)，控制單元在儲(chǔ)能過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)冷罐和儲(chǔ)熱罐的流體溫度，測(cè)量計(jì)算實(shí)時(shí)儲(chǔ)能效率COP，判斷實(shí)時(shí)COP與目標(biāo)COP是否相同，若否，則調(diào)節(jié)可調(diào)式噴射器內(nèi)部幾何尺寸、變頻壓縮機(jī)頻率和流體流速，使得瞬時(shí)儲(chǔ)能效率達(dá)到最佳值。當(dāng)儲(chǔ)冷罐和儲(chǔ)熱罐內(nèi)流體溫度達(dá)到所需求的溫度時(shí)，關(guān)閉壓縮機(jī)、關(guān)閉循環(huán)泵。根據(jù)空調(diào)和供熱需求，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)式噴射器，可以使得儲(chǔ)冷量和儲(chǔ)熱量達(dá)到所需要的匹配。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴射式熱泵熱電池，其特征在于，包括變頻壓縮機(jī)(I)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器(3)、氣液分離器(5)、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元和控制單元，所述變頻壓縮機(jī)(I)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器(3)、氣液分離器(5)、變頻壓縮機(jī)(I)依次連接，所述可調(diào)式噴射器(3)、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元、氣液分離器(5)依次連接，所述控制單元分別連接變頻壓縮機(jī)(I)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器(3)、氣液分離器(5)和蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元； 控制單元在儲(chǔ)能過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流體溫度和儲(chǔ)能效率，調(diào)節(jié)可調(diào)式噴射器(3)內(nèi)部幾何尺寸、變頻壓縮機(jī)(I)頻率和流體流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述可調(diào)式噴射器(3)包括動(dòng)力噴嘴(31)、吸入噴嘴(32)、混合腔(33)、出口擴(kuò)散腔(34)和動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針(35)，所述混合腔(33)分別連接動(dòng)力噴嘴(31)、吸入噴嘴(32)和出口擴(kuò)散腔(34)，所述動(dòng)力噴嘴(31)與冷凝儲(chǔ)熱單元連接，所述吸入噴嘴(32)與蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元連接，所述出口擴(kuò)散腔(34)與氣液分離器(5)連接，所述動(dòng)力噴嘴喉部面積調(diào)節(jié)針(35)設(shè)在動(dòng)力噴嘴(31)內(nèi)，調(diào)節(jié)噴射器喉部截面積和動(dòng)力噴嘴(31)相對(duì)于混合腔(33)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述冷凝儲(chǔ)熱單元包括冷凝器(2)、儲(chǔ)熱罐(6)和儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵(8)，所述冷凝器(2)分別連接變頻壓縮機(jī)(I)和可調(diào)式噴射器(3)，所述儲(chǔ)熱罐(6)輸出端通過(guò)儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵(8)與冷凝器(2)連接，輸入端直接與冷凝器(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述儲(chǔ)熱罐(6)外設(shè)有保溫層O
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述儲(chǔ)熱罐循環(huán)水泵(8)為變流速泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元包括蒸發(fā)器(4)、儲(chǔ)冷罐(7)和儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵(9)，所述蒸發(fā)器(4)分別連接可調(diào)式噴射器(3)和氣液分離器(5)，所述儲(chǔ)冷罐(7)輸出端通過(guò)儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵(9)與蒸發(fā)器(4)連接，輸入端直接與冷凝器蒸發(fā)器(4)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述儲(chǔ)冷罐(7)外設(shè)有保溫層O
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述儲(chǔ)冷罐循環(huán)水泵(9)為變流速泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射式熱泵熱電池，其特征在于，所述變頻壓縮機(jī)(I)為高壓縮比壓縮機(jī)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種噴射式熱泵熱電池，包括變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元和控制單元，所述變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器、變頻壓縮機(jī)依次連接，所述可調(diào)式噴射器、蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元、氣液分離器依次連接，所述控制單元分別連接變頻壓縮機(jī)、冷凝儲(chǔ)熱單元、可調(diào)式噴射器、氣液分離器和蒸發(fā)儲(chǔ)冷單元；控制單元在儲(chǔ)能過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流體溫度和儲(chǔ)能效率，調(diào)節(jié)可調(diào)式噴射器內(nèi)部幾何尺寸、變頻壓縮機(jī)頻率和流體流速。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有儲(chǔ)能總效率高、節(jié)省儲(chǔ)能過(guò)程中能耗以及靈活調(diào)配制冷量制熱量等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】F25B30-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104676957
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510028057
【發(fā)明人】劉方
【申請(qǐng)人】上海電力學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日