申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2023-02-22

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN116182432B

主分类号：F25B30/06

分类号：F25B30/06;F25B47/02;F25B13/00;F25B7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.06.16#实质审查的生效;2023.05.30#公开

摘要：本发明属于太阳能热泵技术领域，提出一种交替除霜不间断供热的复叠式压缩PVT‑空气源热泵系统，包括低温压缩机、高温压缩机、第一翅片蒸发器、第二翅片蒸发器、PVT组件、节流阀、冷凝蒸发器、单向阀、截止阀、三通阀、冷凝器和逆变器。本发明提供的交替除霜不间断供热的复叠式压缩PVT‑空气源热泵系统可以以单级压缩空气源、单级压缩PVT、复叠压缩空气源、复叠压缩PVT四种供热模式运行，还可运行不间断为房间供热的翅片除霜、间断为房间供热的翅片除霜三种除霜模式。交替除霜不间断供热的复叠式压缩PVT‑空气源热泵系统变工况运行适配性强，制热效率较高，除霜时房间温度波动小，舒适性高，设备利用率较高，系统稳定性较好，光伏电池发电效率较高。

主权项：1.一种交替除霜不间断供热的复叠式压缩PVT-空气源热泵系统，其特征在于，所述系统包括低温压缩机1-1、高温压缩机1-2、翅片蒸发器、PVT组件3、节流阀、冷凝蒸发器5、单向阀、截止阀、三通阀、室内换热器10和逆变器11；PVT组件3连接逆变器11；PVT组件3一端分别连接第三单向阀6-3进口、第二单向阀6-2进口；第三单向阀6-3出口、第四单向阀6-4进口、第二截止阀7-2一端分别连接四通换向阀8第三接口；四通换向阀8第一接口分别连接第二单向阀6-2出口、第三三通阀9-3第三接口、第四三通阀9-4第三接口；四通换向阀8第二接口连接低温压缩机1-1吸气口；四通换向阀8第四接口连接低温压缩机1-1排气口；第二截止阀7-2另一端、冷凝蒸发器5第二接口、第三三通阀9-3第一接口、第四三通阀9-4第一接口分别连接高温压缩机1-2吸气口；高温压缩机1-2排气口过室内换热器10连接第五三通阀9-5第二接口；第四单向阀6-4出口连接冷凝蒸发器5第一接口；冷凝蒸发器5第三接口过第四节流阀4-4连接第五三通阀9-5第一接口；第五三通阀9-5第三接口与第一单向阀6-1进口连接；第一单向阀6-1出口分别连接冷凝蒸发器5第四接口、第一截止阀7-1一端、第一三通阀9-1第一接口、第二三通阀9-2第三接口；第一截止阀7-1另一端过第一节流阀4-1分别连接PVT组件3另一端、第一三通阀9-1第三接口、第二三通阀9-2第一接口；第一三通阀9-1第二接口过第二节流阀4-2、第一翅片蒸发器2-1连接至第三三通阀9-3第二接口；第二三通阀9-2第二接口过第三节流阀4-3、第二翅片蒸发器2-2连接至第四三通阀9-4第二接口；当所述系统处于不间断供热除霜时第一翅片蒸发器除霜，第二翅片蒸发器为房间持续供热时，关闭第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第四接口连通，四通换向阀8第二接口与四通换向阀8第三接口连通，低温压缩机1-1和高温压缩机1-2均开机，第一三通阀9-1第二接口与第一三通阀9-1第三接口连通，第二三通阀9-2第二接口与第二三通阀9-2第三接口连通，第三三通阀9-3第二接口与第三三通阀9-3第三接口连通，第四三通阀9-4第一接口与第四三通阀9-4第二接口连通，第五三通阀9-5第二接口与第五三通阀9-5第三接口连通，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于不间断供热除霜时第一翅片蒸发器除霜，第二翅片蒸发器为房间持续供热时，PVT组件3一端输出低压低温制冷剂气体，经第三单向阀6-3、四通换向阀8第三接口、四通换向阀8第二接口至低温压缩机1-1吸气口；第二翅片蒸发器2-2输出低压低温制冷剂气体过第四三通阀9-4第二接口、第四三通阀9-4第一接口至高温压缩机1-2吸气口；高压高温过热气体在室内换热器10内加热室内空气同时被冷凝为高压液体，经第五三通阀9-5第二接口、第五三通阀9-5第三接口、第一单向阀6-1、第二三通阀9-2第三接口、第二三通阀9-2第二接口进入第三节流阀4-3；当所述系统处于不间断供热除霜时第二翅片蒸发器除霜，第一翅片蒸发器为房间持续供热时，关闭第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第四接口连通，四通换向阀8第二接口与四通换向阀8第三接口连通，低温压缩机1-1和高温压缩机1-2均开机，第一三通阀9-1第一接口与第一三通阀9-1第二接口连通，第二三通阀9-2第一接口与第二三通阀9-2第二接口连通，第三三通阀9-3第一接口与第三三通阀9-3第二接口连通，第四三通阀9-4第二接口与第四三通阀9-4第三接口连通，第五三通阀9-5第二接口与第五三通阀9-5第三接口连通，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于不间断供热除霜时第二翅片蒸发器除霜，第一翅片蒸发器为房间持续供热时，PVT组件3一端输出低压低温制冷剂气体，经第三单向阀6-3、四通换向阀8第三接口、四通换向阀8第二接口至低温压缩机1-1吸气口；第一翅片蒸发器2-1输出低压低温制冷剂气体依次过第三三通阀9-3第二接口、第三三通阀9-3第一接口至高温压缩机1-2吸气口；高压高温过热气体在室内换热器10内加热室内空气同时被冷凝为高压液体，经第五三通阀9-5第二接口、第五三通阀9-5第三接口、第一单向阀6-1、第一三通阀9-1第一接口、第一三通阀9-1第二接口进入第二节流阀4-2；当所述系统处于不间断供热除霜时间断供热第一翅片蒸发器和第二翅片蒸发器同时除霜时，关闭第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第四接口连通，四通换向阀8第二接口与四通换向阀8第三接口连通，第一三通阀9-1第二接口与第一三通阀9-1第三接口连通，第二三通阀9-2第一接口与第二三通阀9-2第二接口连通，第三三通阀9-3第二接口与第三三通阀9-3第三接口连通，第四三通阀9-4第二接口与第四三通阀9-4第三接口连通，低温压缩机1-1开机，高温压缩机1-2停机，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于单级压缩PVT供热模式时，打开第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，第一三通阀9-1第二接口与第一三通阀9-1第三接口连通，第二三通阀9-2第一接口与第二三通阀9-2第二接口连通，第三三通阀9-3第二接口与第三三通阀9-3第三接口连通，第四三通阀9-4第二接口与第四三通阀9-4第三接口连通，第五三通阀9-5第二接口与第五三通阀9-5第三接口连通，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第二接口连通，四通换向阀8第三接口与四通换向阀8第四接口连通，低温压缩机1-1停机、高温压缩机1-2开机，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于单级压缩PVT供热模式时，PVT组件3输出低压低温制冷剂气体依次过第三单向阀6-3、第二截止阀7-2至高温压缩机1-2吸气口，低压低温制冷剂气体经高温压缩机1-2压缩升压变为高压高温过热气体进入室内换热器10中；高压高温过热气体在室内换热器10内加热室内空气，产生制热现象，同时被冷凝为高压液体；高压液体经第五三通阀9-5第二接口、第五三通阀9-5第三接口、第一单向阀6-1、第一截止阀7-1进入第一节流阀4-1；高压液体经第一节流阀4-1膨胀降压后变为低压气液混合制冷剂进入PVT组件3另一端；当所述系统处于单级压缩空气源供热模式时，关闭第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，第一三通阀9-1第一接口与第一三通阀9-1第二接口连通，第二三通阀9-2第二接口与第二三通阀9-2第三接口连通，第三三通阀9-3第一接口与第三三通阀9-3第二接口连通，第四三通阀9-4第一接口与第四三通阀9-4第二接口连通，第五三通阀9-5第二接口与第五三通阀9-5第三接口连通，低温压缩机1-1停机，高温压缩机1-2开机，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于单级压缩空气源供热模式时，第一翅片蒸发器2-1输出低压低温制冷剂气体过第三三通阀9-3至高温压缩机1-2吸气口，第二翅片蒸发器2-2输出低压低温制冷剂气体过第四三通阀9-4至高温压缩机1-2吸气口；高压液体经第五三通阀9-5第二接口、第五三通阀9-5第三接口、第一单向阀6-1后分为两支路，一支路依次过第一三通阀9-1第一接口、第一三通阀9-1第二接口进入第二节流阀4-2，高压液体经第二节流阀4-2膨胀降压后变为低压气液混合制冷剂进入第一翅片蒸发器2-1；另一支路依次过第二三通阀9-2第三接口、第二三通阀9-2第二接口进入第三节流阀4-3，高压液体经第三节流阀4-3膨胀降压后变为低压气液混合制冷剂进入第二翅片蒸发器2-2；当所述系统处于复叠压缩PVT供热模式时，打开第一截止阀7-1、关闭第二截止阀7-2，第一三通阀9-1第二接口与第一三通阀9-1第三接口连通，第二三通阀9-2第一接口与第二三通阀9-2第二接口连通，第三三通阀9-3第二接口与第三三通阀9-3第三接口连通，第四三通阀9-4第二接口与第四三通阀9-4第三接口连通，第五三通阀9-5第一接口与第五三通阀9-5第二接口连通，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第二接口连通，四通换向阀8第三接口与四通换向阀8第四接口连通，低温压缩机1-1开机，高温压缩机1-2开机，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于复叠压缩PVT供热模式时，PVT组件3一端输出低压低温制冷剂气体，经第二单向阀6-2、四通换向阀8第一接口、四通换向阀8第二接口至低温压缩机1-1吸气口，低压低温制冷剂气体经低温压缩机1-1压缩升压变为中压过热气体经四通换向阀8第四接口、四通换向阀8第三接口、第四单向阀6-4排出至冷凝蒸发器5第一接口，中压过热气体将低温环路热量传递至冷凝蒸发器5的高温环路后被冷凝为中压液体，从冷凝蒸发器5第四接口流出，过第一截止阀7-1进入第一节流阀4-1，经第一节流阀4-1膨胀降压后变为低压气液混合物进入PVT组件3另一端；进入冷凝蒸发器5第三接口的中压气液混合制冷剂在冷凝蒸发器5内吸收低温环路热量变为中压中温制冷剂气体从冷凝蒸发器5第二接口输出；当所述系统处于复叠压缩空气源供热模式，关闭第一截止阀7-1、第二截止阀7-2，第一三通阀9-1第一接口与第一三通阀9-1第二接口连通，第二三通阀9-2第二接口与第二三通阀9-2第三接口连通，第三三通阀9-3第二接口与第三三通阀9-3第三接口连通，第四三通阀9-4第二接口与第四三通阀9-4第三接口连通，四通换向阀8第一接口与四通换向阀8第二接口连通，四通换向阀8第三接口与四通换向阀8第四接口连通，低温压缩机1-1和高温压缩机1-2均开机，所述PVT组件3中的光伏电池在阳光照射下发电，经所述逆变器11调整变为用户使用的电；当所述系统处于复叠压缩空气源供热模式时，低压低温制冷剂气体经压缩升压变为中压过热气体经四通换向阀8第四接口、四通换向阀8第三接口、第四单向阀6-4排出至冷凝蒸发器5第一接口，中压过热气体将低温环路热量传递至冷凝蒸发器5的高温环路后被冷凝为中压液体，由冷凝蒸发器5第四接口流出后分支；高压过热气体在室内换热器10内加热室内空气，产生制热现象，同时被冷凝为高压液体经第五三通阀9-5第二接口、第五三通阀9-5第一接口进入第四节流阀4-4，经第四节流阀4-4膨胀降压后变为中压气液混合制冷剂进入冷凝蒸发器5第三接口，中压气液混合制冷剂在冷凝蒸发器5内吸收低温环路热量变为中压中温制冷剂气体从冷凝蒸发器5第二接口输出。

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