[发明专利]一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统及其控制方法

权利要求书

1.一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，其特征在于：包括太阳能热水系统和双蒸发器热泵采暖系统，

所述太阳能热水系统包括太阳能集热器、第一循环水泵、第一截止阀、第二循环水泵、第二截止阀、第三截止阀、第七截止阀、第一调节阀、第四截止阀、相变蓄能水箱，所述太阳能集热器、第一循环水泵、第一截止阀、第二循环水泵、第二截止阀、调节阀、第四截止阀依次连接形成环形的水循环系统；相变蓄能水箱一端连接第七截止阀，第七截止阀的另一端连接在第四截止阀与第一调节阀之间，相变蓄能水箱的另一端连接在第一截止阀与第二循环水泵之间；第三截止阀与第二循环水泵和第二截止阀串联后的管路并联；

所述双蒸发器热泵采暖系统包括室外水冷蒸发器、风冷蒸发器、压缩机、风冷冷凝器、节流阀、第五截止阀、第六截止阀；所述水冷蒸发器、第五截止阀、压缩机、风冷冷凝器和节流阀依次连接形成环形的热泵循环系统，风冷蒸发器和第六截止阀串联后与水冷蒸发器和第五截止阀串联后的管路并联；

在所述风冷蒸发器、风冷冷凝器、水冷蒸发器和太阳能集热器端均设置有温度传感器，该系统由智能控制器根据所述温度传感器所测得的温度统一控制。

2.根据权利要求1所述的一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，其特征在于：所述相变蓄能水箱内相变单元呈圆柱体结构。

3.根据权利要求1所述的一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，其特征在于：所述第一调节阀为可以控制流量的电动比例调节阀； 所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀均为电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，其特征在于：所述太阳能热水系统中的热媒为盐水或添加了防冻液的水。

5.一种相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A：检测风冷蒸发器进风口温度T₁、风冷冷凝器回风口温度T₂、水冷蒸发器进水口温度T₃，太阳能集热器出水口温度T₄，水冷蒸发器出水口温度T₅，计算风冷蒸发器模式和水冷蒸发器模式的COP值，具体方法如下：

a.风冷蒸发器模式下COP：

通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COP_wind，表达式如下：

COP_wind＝a₀+a₁T₁+a₂T₂+a₃T₁T₂

所述a₀、a₁、a₂、a₃为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；

b.水冷蒸发器模式下COP：

通过实验建立基于水冷蒸发器进水温度T₃和室内空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测水冷蒸发器进水温度T₃和室内空气温度来计算当前工况下的COP_water，表达式如下：

COP_water＝b₀+b₁T₃+b₂T₂+b₃T₃T₂

所述b₀、b₁、b₂、b₃为拟合系数，通过实验数据进行辨识得到；

步骤B：比较两种模式下各自COP值，当COP_water≥COP_wind，进入步骤a1；否则进入步骤a2；

步骤a1：当T₄＞T_sp，进入步骤c1，否则进入步骤c2；其中T_sp为相变温度设定值；

步骤a2：关闭第一截止阀、第四截止阀、第七截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第五截止阀、第二循环水泵，开启第六截止阀、第一循环水泵，进入步骤d1；

步骤c1:开启第一截止阀、第四截止阀、第七截止阀、第三截止阀、第五截止阀、第二循环水泵，关闭第二截止阀、第六截止阀、第一循环水泵，进入步骤d1；

步骤c2：开启第一截止阀、第四截止阀、第三截止阀、第五截止阀、第二循环水泵，关闭第七截止阀，第二截止阀、第六截止阀、第一循环水泵，进入步骤d1；

步骤d1：检测水冷蒸发器出口水温T₅，反馈到PI控制器，第一调节阀，实现水冷蒸发器供水量随动调节。

6.根据权利要求5所述相变储能双蒸发器太阳能热泵采暖系统，其特征在于：其中COP值的计算方法是在实验条件下利用温度传感器模块检测风冷冷凝器出风温度t_s、回风温度t_h；利用风量传感器检测风冷冷凝器风量m；利用功率计检测此时系统的耗功率Q_total；系统的COP值可表达为：

COP=cm(ts-th)Qtotal]]>

所述c为空气比热容，根据不同的空气温度查表确定。