[发明专利]一种用热泵提高能源综合利用效率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用热泵提高能源综合利用效率的方法及装置。

背景技术

随着人口数量的不断增长和经济的迅速发展，加剧了矿物能源的消耗和枯竭，同时给环境也带来了较严重污染和破坏。为此，人们正以极大的努力去寻找能源的出路：一是节约能源，二是开发新能源。到目前为止，节能技术一方面以热力学第一定律为基础，从量方面着手，减少各种损失与浪费；另一方面从热力学第二定律出发，从质的方面着手研究，利用低位能源（空气、土地、水、太阳能、工业废热等）代替一部分高位能源（煤、石油、电能），以节约高位能源。因此，利用低位能源的热泵技术已经引起人们重视。

热泵技术经历了一段非常艰难的发展过程，在目前无疑已经取得了重大突破。一些家庭、公共建筑物及厂房均已使用热泵装置，用于制冷、采暖和提供生活热水。目前，热泵主要用来解决100℃以下的低温用能。据估算，欧洲在100℃以下的低温用能方面的能耗约占总能耗的50%左右，而这些能耗主要用于建筑采暖。然而，在热源温度较低的情况下，把低温热源的热量移到适合人们采暖的温度环境时，压缩机需加大其输出功率，这样不仅大大提高运行成本，而且也会降低其使用寿命。为了克服热泵在环境温度较低的情况下，其能效比急剧下降的问题，尤其在我国北方热泵难以被应用的情况，科技工作者寻求多种方法，如采用多级压缩或多热源一体机等方式来解决上述问题。另一方面，近来出现的燃气壁挂炉在满足用户采暖和生活热水双重需求的同时，还能减少对环境的污染，但其不足之处在于，夏季不能满足用户的制冷需求。如果把壁挂炉与空调结合成一个系统，不但可以降低环境压力，还可以克服两者的局限性，实现功能互补，集制冷、采暖和提供生活热水三项功能于一身。

目前，该系统已研制成功并有样机制造出来。该系统采用了热泵空调的工作原理，设计为夏冬季两档，工作原理如下：

夏季档：需要制冷时，接通系统电源，在空调四通阀的控制下，空调压缩机产生的高压介质通过储水罐中高压介质流道与储水罐里的卫生水进行热交换后，再经空调机外机膨胀后，形成低温低压介质，最后到板式换热器中与室内冷暖系统介质进行热交换，从而使末端系统（室内冷暖系统）温度降低，实现制冷；同时，储水罐可提供生活热水。当储水罐里生活用水的温度较低时，空调压缩机产生的高温高压介质与其换热比较充分，空调机外机可以不用工作；当储水罐里的生活用水温度较高时，空调压缩机产生的高温高压介质与其换热不够充分，空调外机则开始工作，高温介质与室外空气进行二次热交换，从而达到室内制冷要求。

需制取生活热水时，若在制冷模式下，当储水罐里水温达不到生活用水温度要求时，则启动壁挂炉，加热储水罐里的生活用水，使其达到所需温度要求；若不在制冷模式下，则可直接启动壁挂炉，加热生活用水。

冬季档：在冬季，若需启动采暖与生活热水系统时，生活热水模式优先启动。

（一）若系统中的空调机组为单冷机组，在需用生活热水时，若储水罐里的热水温度满足不了要求，则将壁挂炉设置为卫浴状态，同时停止空调水泵运行；当储水罐里热水的温度满足要求又有采暖要求时，将壁挂炉设置为采暖模式，同时启动空调水泵。

（二）若系统中的空调机组为冷暖一体机，在需采暖时，若室外温度高于5℃，采用空调机采暖，壁挂炉水泵不工作；若室外温度低于5℃，采用壁挂炉采暖，空调机不工作。在需用生活热水时，室内冷暖系统和壁挂炉水泵不工作，空调压缩机产生的高温高压介质由四通阀相应出口进入板式换热器，与冷暖系统中的介质进行热交换，使冷暖系统中的介质温度升高，经三通阀进入储水罐与生活用水进行热交换，从而使生活用水达到温度要求；若上述压缩机产生的高温介质不能使生活用水满足温度要求，则同时启动壁挂炉加热冷暖系统中的介质，从而使生活用水达到温度要求。

该热泵技术虽然取得了进步，但热泵的功能并没有得到充分的发挥，能源综合利用效率也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用热泵提高能源综合利用效率的方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

研究表明，在适当的热源温度和冷凝温度（或者是使用温度）相差不大的情况下，热泵能效比是相当高的，而锅炉是无法与其比拟的，一般锅炉的效率只在85%左右，而热泵的能效比却可以达到500%以上；其次，热能传递是需要温差的，温差越大热能传递速度越快，传递的热量也越多，据此，回流锅炉热媒介质的温度越低越好，就可以使用户末端设备中的热媒介质获得更多的热量，而使锅炉排出烟气达到很低，就可以避免许多矿物燃料所产生的热量浪费，使其得到极大利用。