[发明专利]一种热动力空气源热泵装置及热动力空气源热泵装置控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气发电和空调领域，尤其涉及一种热动力空气源热泵装置及热动力空气源热泵装置控制方法。

背景技术

随着天然气在城市的广泛使用，目前很多地区出现冷-热-电联产的能源站，可以提供制冷、供热（采暖和供热水）以及电力供应，其采用内燃发动机或燃气轮机驱动发电动机发电，发电排出的高温尾气和热水供给吸收式热泵机组来制冷。

对于以夏季集中供冷为主的能源站，其冷负荷远大于供热负荷，必须用所发电再来驱动热泵机组，承担大部分制冷负荷，而吸收式热泵机组仅提供辅助供冷。这种制冷运行模式，燃气热能先转化为机械能，再转化为电能，最后再由电能转化为压缩机的机械能，能源重复转换，效率低，而且系统复杂，占地面积大，只适合大型系统。

冬季制热，基本都是采用直接燃烧天然气，效率不高的燃气锅炉；或用电空气源热泵，但存在频繁化霜，制热效果和效率都差的问题。

此外：公开号为103090590A的中国专利公开了一种发动机驱动螺杆式空气源热泵冷热水单元（申请号为201210527521.3），该方案只是采用单一的发动机驱动螺杆式压缩机，压缩机无电机，不能用电力驱动，功能单一，制冷时，燃气机排出的高品位烟气热能没有利用，不能转化成冷源，燃气制冷效率低。

公开号为 1776328的中国专利公开了一种混合动力热动力空气源热泵空调及操作方法（申请号为200510122835.5），该方案中，也采用电动机和发动机联合驱动压缩机，并提到了混合动力装置采用串联方式和并联方式，该技术方案所谓的串联方式，是采用的一种电气和控制逻辑上的串联，即先用发动机发电，再用电机驱动压缩机，发动机和压缩机并无直接的机械连接；而其中并联方式指：发动机可独立带动压缩机，电动机也能独立带动压缩机，然后又可联合驱动压缩机。因此发动机与压缩机，电动机与压缩机之间，分别有独立的机械连接结构，然后再在一起并联，结构复杂，所以说明书里也提到：“并联式混合动力结构复杂，该发明不采用”。

公开号为1862947的中国专利公开了一种基于恒转速的热动力空气源热泵独立供能系统（申请号为200610014290.0），该系统中，发动机可以同时驱动压缩机和发电机，根据附图，其结构也为直连方式，但是发动机设置在压缩机与发电机之间，压缩机只能采用发动机驱动，不能采用电机驱动，功能单一。

因此，有必要设计一种热动力空气源热泵装置及热动力空气源热泵装置控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热动力空气源热泵装置及热动力空气源热泵装置控制方法，该热动力空气源热泵装置及热动力空气源热泵装置控制方法灵活性好，占地面积小，易于实施，可让燃气和电力完美地实现优势互补，同时双能源体系更具战略安全性。本发明的技术解决方案如下：

一种热动力空气源热泵装置，包括热动力发电机组和空气源热泵机组；所述热动力发电机组包括发动机和发电机；所述发动机采用燃料内燃机、燃气轮机或蒸汽轮机，或燃气轮机和蒸汽轮机组合形式，其中燃料可采用天然气或汽柴油等。

所述空气源热泵包括电动机、压缩机、水侧换热器、表冷器和四通阀，水侧换热器输出冷水或热水。压缩机可采用外部传动轴驱动，一般为开启式离心压缩机、开启式螺杆压缩机或开启式活塞机，表冷器与水侧换热器之间设有节流装置，制冷剂受到压缩机的压缩驱动，使在水侧换热器、表冷器和压缩机之间循环流动，并产生相变和温度变化，由四通阀实现制冷与制热模式的制冷剂的流向切换。夏季制冷时水侧换热器内低温制冷剂与循环水换热，输出冷水，通过水管路及水泵送入室内末端风机盘管，为室内提供冷气，表冷器内高温制冷剂通过冷凝风机散热；冬季制热时，通过四通阀切换，水侧换热器内高温制冷剂与循环水换热，输出热水，通过水管路及水泵送入室内末端风机盘管，为室内提供暖气，表冷器内低温制冷剂通过冷凝风机从空气中吸热。

所述发电机和电动机均包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组由多个绕组组成，每个绕组由导线反复缠绕在同一定子铁芯部位而形成；

所述发动机、发电机、电动机和压缩机依次串联连接；所述发电机和电动机的两端均具有向外伸出的传动轴；其中发电机传动轴一端与发动机传动轴连接，发电机传动轴另一端通过连轴装置与电动机的传动轴相连，而电动机的传动轴另一端与压缩机连接。