專利名稱：相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷、暖、熱三聯(lián)供系統(tǒng)，尤其涉及一種太陽能、相變蓄能、熱泵制冷系統(tǒng)、輔助復(fù)合能源實現(xiàn)冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
商業(yè)及民用領(lǐng)域制冷、采暖、熱水傳統(tǒng)上采用單獨設(shè)置一套空調(diào)系統(tǒng)、一套鍋爐采暖系統(tǒng)和獨立的熱水器分別解決用戶使用需求的模式，由于其初投資大、設(shè)備占用空間大、 系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、能耗大、消耗大量資源、不利于環(huán)境保護(hù)等問題，已經(jīng)落后于時代發(fā)展的需求了。目前太陽能因其熱量密度較低，現(xiàn)大多用于熱水供應(yīng)，且由于太陽能具有不穩(wěn)定性，尚需其它能源補充；制冷空調(diào)系統(tǒng)因其工況限制，冬季供熱不足，難以解決北部地區(qū)的供熱問題；一套獨立的供熱系統(tǒng)因其使用期短，存在大量閑置浪費問題，維護(hù)費用較高。太陽能與熱泵制冷系統(tǒng)組合在復(fù)合能源系統(tǒng)中具有重要的意義，太陽能屬清潔能源，免費長期供應(yīng)，熱泵制冷系統(tǒng)屬能源高效利用系統(tǒng)，單位能源消耗可獲得多倍能源，熱泵可以解決太陽能供熱不足的問題，太陽能可提高熱泵運行效率，但太陽能和熱泵均存在隨著室外溫度的下降，運行效率降低的問題，也就是太陽能與熱泵復(fù)合在大多時間內(nèi)可滿足家庭的制冷、采暖與熱水需求，但在冬季較寒冷地區(qū)尚不能完成家庭采暖的需求。太陽能與電熱或燃?xì)獾容o助復(fù)合能源可解決熱水與采暖問題，但不能解決制冷問題，能源一次利用，利用效率較低，單位能源消耗最大只能獲得一倍能源。太陽能、熱泵與電熱或燃?xì)獾容o助能源復(fù)合即可解決制冷、采暖、熱水的供應(yīng)，但太陽能、熱泵與電熱或燃?xì)獾容o助能源系統(tǒng)如何構(gòu)成，能源如何梯級利用是該復(fù)合能源人居環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵。在復(fù)合能源系統(tǒng)中，一種重要的組成部分就是蓄能部分，蓄能方式的不同，能源利用方式與效率不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)， 以相變蓄能裝置為能源復(fù)合與供應(yīng)的中心，太陽能、熱泵制冷系統(tǒng)、電熱或燃?xì)獾容o助能源相對獨立，以較少系統(tǒng)設(shè)備投入，簡潔的運行控制，以最小的能源消耗實現(xiàn)人居環(huán)境的舒適性。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，包括相變蓄熱器、泵站、太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端、中間換熱器和熱泵制冷子系統(tǒng)；所述太陽能集熱器與所述相變蓄熱器相連；所述相變蓄熱器通過所述泵站分別與所述太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端和中間換熱器相連；所述熱水終端與所述輔助加熱器相連；所述中間換熱器與所述熱泵制冷子系統(tǒng)相連。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述太陽能集熱器、輔助加熱器和中間換熱器三者之間相對獨立。
上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述泵站包括熱泵循環(huán)泵、太陽能循環(huán)泵和輔助加熱循環(huán)泵；所述熱泵循環(huán)泵與所述中間換熱器相連；所述太陽能循環(huán)泵與所述太陽能集熱器相連；所述輔助加熱循環(huán)泵與所述熱水終端相連。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述熱泵制冷子系統(tǒng)包括四通換向閥、制冷壓縮機、室內(nèi)空調(diào)未端裝置、膨脹閥和冷凝換熱器；所述四通換向閥與所述中間換熱器相連；所述四通換向閥分別與所述制冷壓縮機、室內(nèi)空調(diào)未端裝置相連；所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置通過所述膨脹閥與所述冷凝換熱器相連；所述冷凝換熱器與所述控制閥相連；所述控制閥與所述中間換熱器相連。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述相變蓄能體為設(shè)有相變蓄熱材料的蓄熱罐。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述相變蓄熱材料為石蠟、聚乙二醇，氯化鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硝酸鎂、氯化鎂、氫氧化鋇水合物，或者乙酰胺。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述太陽能集熱器為玻璃真空管集熱器或者平板集熱器。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述輔助加熱器為燃?xì)鉄崴骰蛘唠姛釤崴?。上述相變蓄能式太陽能?fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述中間換熱器為套管式換熱器、板式換熱器或者殼管式換熱器。上述相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其中，所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置為吹風(fēng)式空調(diào)、自然對流式散熱器或者地板采暖裝置。本發(fā)明相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)具有的積極效果是1、本發(fā)明相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)可實現(xiàn)能量的梯級利用，優(yōu)先利用太陽能，再利用能源應(yīng)用效率較高的熱泵制冷系統(tǒng)，最后利用能源應(yīng)用效率較低的輔助能源；2、本發(fā)明相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)利用相變蓄能量，不僅增加了太陽能熱貯存能力，還使系統(tǒng)供熱能力與供熱穩(wěn)定性得到提高；太陽能、輔助能源、熱泵制冷系統(tǒng)復(fù)合，使冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)運行不僅節(jié)能，且平穩(wěn)可靠。3、本發(fā)明相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)中太陽能、輔助能源、熱泵制冷系統(tǒng)相對獨立，相變蓄能器與中間換熱器做為紐帶，系統(tǒng)控制簡單可靠；4、本發(fā)明相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)中供冷、供熱可使用同一室內(nèi)空調(diào)未端裝置，冷、暖、熱水系統(tǒng)初投資相對較少。


本發(fā)明的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)由以下的實施例及附圖給出。圖1是本發(fā)明的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖1對本發(fā)明的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，本發(fā)明實施例的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)包括相變蓄熱器1、泵站2、太陽能集熱器3、輔助加熱器4、熱水終端5、中間換熱器6和熱泵制冷子系統(tǒng)；所述太陽能集熱器3是太陽熱免費能源的收集與供應(yīng)模塊，所述太陽能集熱器3 與所述相變蓄熱器1相連，其收集的熱能向所述相變蓄能體1輸出熱能；所述相變蓄能體1是能量的貯存與供應(yīng)中心，所述相變蓄熱器1通過所述泵站2 分別與所述太陽能集熱器3、輔助加熱器4、熱水終端5和中間換熱器6相連，所述泵站2實現(xiàn)能量在所述相變蓄能體1、太陽能集熱器3、輔助加熱器4、熱水終端5、中間換熱器6之間轉(zhuǎn)移，所述輔助加熱器4是在所述相變蓄能體1能量不足時做為能源補充模塊；所述熱水終端5與所述輔助加熱器2相連，所述熱水終端5為生活熱水供應(yīng)點；所述中間換熱器6與所述熱泵制冷子系統(tǒng)相連，所述中間換熱器6用于實現(xiàn)所述相變蓄能體1與所述熱泵制冷子系統(tǒng)之間的熱量交換；其中，所述太陽能集熱器2、輔助加熱器3和中間換熱器6三者之間相對獨立。繼續(xù)參見圖1，所述泵站2包括熱泵循環(huán)泵201、太陽能循環(huán)泵202和輔助加熱循環(huán)泵203 ；冷水輸入管101向所述相變蓄熱器1輸入冷水；所述熱泵循環(huán)泵201與所述中間換熱器6相連；所述太陽能循環(huán)泵202與所述太陽能集熱器3相連；所述輔助加熱循環(huán)泵 203與所述熱水終端5相連。繼續(xù)參見圖1，所述熱泵制冷子系統(tǒng)包括四通換向閥7、制冷壓縮機8、室內(nèi)空調(diào)未端裝置9、膨脹閥10和冷凝換熱器11 ；所述四通換向閥7與所述中間換熱器6相連；所述四通換向閥7分別與所述制冷壓縮機8、室內(nèi)空調(diào)未端裝置9相連；所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9通過所述膨脹閥10與所述冷凝換熱器11相連；所述冷凝換熱器11與所述控制閥12相連；所述控制閥12與所述中間換熱器6相連。所述四通換熱閥7用于實現(xiàn)所述熱泵制冷子系統(tǒng)供熱、制冷模式的轉(zhuǎn)變；所述制冷壓縮機8是所述熱泵制冷子系統(tǒng)的主要動力源，起增壓升溫作用；所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9置于室內(nèi)，用于向室內(nèi)供應(yīng)熱量或冷量；所述膨脹閥10用于實現(xiàn)降壓降溫作用；所述冷凝換熱器11起散熱或吸熱作用；所述控制閥12用于實現(xiàn)所述冷凝換熱器11吸熱能力不足時切換到主要由所述中間換熱器6供熱。較佳地，所述相變蓄能體1可為設(shè)有相變蓄熱材料的蓄熱罐，所述相變蓄熱材料為石蠟、聚乙二醇，氯化鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硝酸鎂、氯化鎂、 氫氧化鋇水合物，或者乙酰胺；所述太陽能集熱器3可以為玻璃真空管集熱器或者平板集熱器；所述輔助加熱器4可為燃?xì)鉄崴骰蛘唠姛釤崴?；所述中間換熱器6可以為套管式換熱器、板式換熱器或者殼管式換熱器；所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9可以為吹風(fēng)式空調(diào)、自然對流式散熱器或者地板采暖裝置。本實施例的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)工作原理是
(1)冷、暖、熱水均無需求模式下，所述太陽能集熱器3收集到的太陽熱能通過所述泵站2中的太陽能循環(huán)泵202向所述相變蓄熱器1供熱，所述相變蓄熱器1貯存能量；當(dāng)所述熱水終端5溫度較低時，所述泵站2中的輔助加熱循環(huán)泵203起動，所述相變蓄熱器1 中貯存的熱能提高所述熱水終端5的溫度，當(dāng)所述相變蓄熱器1中的熱能不足時，所述輔助加熱器4起動，確保所述熱水終端5的使用溫度。(2)熱水需求模式下，通過所述冷水輸入管101輸入的冷水進(jìn)入所述相變蓄能器 1，所述相變蓄能器1內(nèi)的熱水流經(jīng)所述輔助加熱器4進(jìn)入所述熱水終端5，所述相變蓄能器1熱量充足時，所述輔助加熱器4不必開啟，所述相變蓄能器1熱量不足時，所述輔助加熱器4開啟，保證所述熱水終端5溫度。(3)制冷需求模式下，所述四通換向閥7處于制冷位置，所述制冷壓縮機8壓縮制冷劑產(chǎn)生的高溫高壓排氣流向所述中間換熱器6，當(dāng)所述相變蓄能器1貯存熱量不足時，所述泵站2中的熱泵循環(huán)泵201起動，熱量由所述中間換熱器6向所述相變蓄能換熱器1供應(yīng)，反之，所述泵站2中的熱泵循環(huán)泵201不起動；所述制冷壓縮機8的高溫高壓排氣流經(jīng)所述中間換熱器6進(jìn)入所述冷凝換熱器11，所述冷凝換熱器11進(jìn)一步將熱量排向室外空氣，制冷劑被冷凝后經(jīng)所述膨脹閥10降壓降溫進(jìn)入所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9，所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9向室內(nèi)提供冷量。(4)供暖需求模式下，所述四通換向閥7處于制熱位置，所述制冷壓縮機8壓縮制冷劑產(chǎn)生的高溫高壓排氣流向所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9，所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置9向室內(nèi)提供熱量，制冷劑被冷凝后經(jīng)所述膨脹閥10降壓降溫，進(jìn)入所述冷凝換熱器11或所述中間換熱器6，所述冷凝換熱器11需吸收室外空氣中的熱量或經(jīng)所述中間換熱器6吸收所述相變蓄能體1內(nèi)的熱量，使制冷劑吸熱汽化，以使所述制冷壓縮機8完成吸氣過程；在室外溫度較高時，所述冷凝換熱器11可以完成吸收室外空氣中的熱量的功能，所述相變蓄能體1 內(nèi)的熱量無需供應(yīng)熱量，所述泵站2中的熱泵循環(huán)泵201不啟動，在室外溫度較低時，也就是說在所述冷凝換熱器11無法足額完成吸收室外空氣中的熱量的功能時，所述泵站2中的熱泵循環(huán)泵201啟動，所述相變蓄能體1內(nèi)的熱量供應(yīng)熱量，當(dāng)所述冷凝換熱器11無法完成吸收室外空氣中的熱量的功能時，所述控制閥12動作，經(jīng)所述膨脹閥10降壓降溫后的制冷劑不再流經(jīng)所述冷凝換熱器11，而直接進(jìn)入所述中間換熱器6，所述泵站2中的熱泵循環(huán)泵201啟動，所述相變蓄能體1內(nèi)的熱量供應(yīng)熱量，當(dāng)所述相變蓄能體1內(nèi)熱量不足時，所述泵站2中的輔助加熱器泵201開啟，所述輔助加熱器4開啟，保證所述相變蓄能體1內(nèi)熱量的供應(yīng)。本實施例的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)可實現(xiàn)能量的梯級利用，優(yōu)先利用太陽能，再利用能源應(yīng)用效率較高的熱泵制冷系統(tǒng)，最后利用能源應(yīng)用效率較低的輔助能源，并利用相變蓄能量，不僅增加了太陽能熱貯存能力，還使系統(tǒng)供熱能力增強，供熱穩(wěn)定性得到提高。本系統(tǒng)初投資較傳統(tǒng)獨立的冷、暖、熱水三系統(tǒng)投入增加不多， 但系統(tǒng)還保持了相對的獨立性，控制也簡單可靠。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，包括相變蓄熱器、泵站、太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端、中間換熱器和熱泵制冷子系統(tǒng)；所述太陽能集熱器與所述相變蓄熱器相連；所述相變蓄熱器通過所述泵站分別與所述太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端和中間換熱器相連；所述熱水終端與所述輔助加熱器相連；所述中間換熱器與所述熱泵制冷子系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能集熱器、輔助加熱器和中間換熱器三者之間相對獨立。
3.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述泵站包括熱泵循環(huán)泵、太陽能循環(huán)泵和輔助加熱循環(huán)泵；所述熱泵循環(huán)泵與所述中間換熱器相連；所述太陽能循環(huán)泵與所述太陽能集熱器相連；所述輔助加熱循環(huán)泵與所述熱水終端相連。
4.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵制冷子系統(tǒng)包括四通換向閥、制冷壓縮機、室內(nèi)空調(diào)未端裝置、膨脹閥和冷凝換熱器；所述四通換向閥與所述中間換熱器相連；所述四通換向閥分別與所述制冷壓縮機、室內(nèi)空調(diào)未端裝置相連；所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置通過所述膨脹閥與所述冷凝換熱器相連；所述冷凝換熱器與所述控制閥相連；所述控制閥與所述中間換熱器相連。
5.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述相變蓄能體為設(shè)有相變蓄熱材料的蓄熱罐。
6.如權(quán)利要求5所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述相變蓄熱材料為石蠟、聚乙二醇，氯化鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硝酸鎂、氯化鎂、氫氧化鋇水合物，或者乙酰胺。
7.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能集熱器為玻璃真空管集熱器或者平板集熱器。
8.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助加熱器為燃?xì)鉄崴骰蛘唠姛釤崴鳌?br> 9.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述中間換熱器為套管式換熱器、板式換熱器或殼管式換熱器。
10.如權(quán)利要求1所述的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述室內(nèi)空調(diào)未端裝置為吹風(fēng)式空調(diào)、自然對流式散熱器或者地板采暖裝置。
全文摘要
本發(fā)明的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)包括相變蓄熱器、泵站、太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端、中間換熱器和熱泵制冷子系統(tǒng)；所述太陽能集熱器與所述相變蓄熱器相連；所述相變蓄熱器通過所述泵站分別與所述太陽能集熱器、輔助加熱器、熱水終端和中間換熱器相連；所述熱水終端與所述輔助加熱器相連；所述中間換熱器與所述熱泵制冷子系統(tǒng)相連。本發(fā)明的相變蓄能式太陽能復(fù)合能源冷、暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)以相變蓄能裝置為能源復(fù)合與供應(yīng)的中心，太陽能、熱泵制冷系統(tǒng)、電熱或燃?xì)獾容o助能源相對獨立，以較少系統(tǒng)設(shè)備投入，簡潔的運行控制，以最小的能源消耗實現(xiàn)人居環(huán)境的舒適性。
文檔編號F25B27/00GK102410668SQ201110363728
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者丁志華 申請人:丁志華