專利名稱：相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷、暖、熱三聯供系統，尤其涉及一種太陽能、相變蓄能、熱泵制冷系統、輔助復合能源實現冷、暖、熱水三聯供系統。
背景技術：
商業及民用領域制冷、采暖、熱水傳統上采用單獨設置一套空調系統、一套鍋爐采暖系統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、設備占用空間大、 系統維護復雜、能耗大、消耗大量資源、不利于環境保護等問題，已經落后于時代發展的需求了。目前太陽能因其熱量密度較低，現大多用于熱水供應，且由于太陽能具有不穩定性，尚需其它能源補充；制冷空調系統因其工況限制，冬季供熱不足，難以解決北部地區的供熱問題；一套獨立的供熱系統因其使用期短，存在大量閑置浪費問題，維護費用較高。太陽能與熱泵制冷系統組合在復合能源系統中具有重要的意義，太陽能屬清潔能源，免費長期供應，熱泵制冷系統屬能源高效利用系統，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合在大多時間內可滿足家庭的制冷、采暖與熱水需求，但在冬季較寒冷地區尚不能完成家庭采暖的需求。太陽能與電熱或燃氣等輔助復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、熱泵與電熱或燃氣等輔助能源復合即可解決制冷、采暖、熱水的供應，但太陽能、熱泵與電熱或燃氣等輔助能源系統如何構成，能源如何梯級利用是該復合能源人居環境系統技術的關鍵。在復合能源系統中，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。

發明內容
本發明的目的在于提供一種相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統， 以相變蓄能裝置為能源復合與供應的中心，太陽能、熱泵制冷系統、電熱或燃氣等輔助能源相對獨立，以較少系統設備投入，簡潔的運行控制，以最小的能源消耗實現人居環境的舒適性。為了達到上述的目的，本發明提供一種相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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；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相連。上述相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其中，所述泵站包括熱泵循環泵、太陽能循環泵和輔助加熱循環泵；所述熱泵循環泵與所述中間換熱器相連；所述太陽能循環泵與所述太陽能集熱器相連；所述輔助加熱循環泵與所述熱水終端相連。上述相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其中，所述熱泵制冷子系統包括四通換向閥、制冷壓縮機、室內空調未端裝置、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、室內空調未端裝置相連；所述室內空調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合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其中，所述相變蓄能體為設有相變蓄熱材料的蓄熱罐。上述相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其中，所述輔助加熱器為燃氣熱水器或者電熱熱水器。上述相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其中，所述室內空調未端裝置為吹風式空調、自然對流式散熱器或者地板采暖裝置。本發明相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統具有的積極效果是1、本發明相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統可實現能量的梯級利用，優先利用太陽能，再利用能源應用效率較高的熱泵制冷系統，最后利用能源應用效率較低的輔助能源；2、本發明相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統利用相變蓄能量，不僅增加了太陽能熱貯存能力，還使系統供熱能力與供熱穩定性得到提高；太陽能、輔助能源、熱泵制冷系統復合，使冷、暖、熱水三聯供系統運行不僅節能，且平穩可靠。3、本發明相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統中太陽能、輔助能源、熱泵制冷系統相對獨立，相變蓄能器與中間換熱器做為紐帶，系統控制簡單可靠；4、本發明相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統中供冷、供熱可使用同一室內空調未端裝置，冷、暖、熱水系統初投資相對較少。


本發明的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統由以下的實施例及附圖給出。圖1是本發明的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統的結構示意圖。
具體實施例方式以下將結合圖1對本發明的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統作進一步的詳細描述。參見圖1，本發明實施例的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統包括相變蓄熱器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；所述太陽能集熱器3是太陽熱免費能源的收集與供應模塊，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為生活熱水供應點；所述中間換熱器6與所述熱泵制冷子系統相連，所述中間換熱器6用于實現所述相變蓄能體1與所述熱泵制冷子系統之間的熱量交換；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。繼續參見圖1，所述泵站2包括熱泵循環泵201、太陽能循環泵202和輔助加熱循環泵203 ；冷水輸入管101向所述相變蓄熱器1輸入冷水；所述熱泵循環泵201與所述中間換熱器6相連；所述太陽能循環泵202與所述太陽能集熱器3相連；所述輔助加熱循環泵 203與所述熱水終端5相連。繼續參見圖1，所述熱泵制冷子系統包括四通換向閥7、制冷壓縮機8、室內空調未端裝置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、室內空調未端裝置9相連；所述室內空調未端裝置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用于實現所述熱泵制冷子系統供熱、制冷模式的轉變；所述制冷壓縮機8是所述熱泵制冷子系統的主要動力源，起增壓升溫作用；所述室內空調未端裝置9置于室內，用于向室內供應熱量或冷量；所述膨脹閥10用于實現降壓降溫作用；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可為燃氣熱水器或者電熱熱水器；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；所述室內空調未端裝置9可以為吹風式空調、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合能源冷、暖、熱水三聯供系統工作原理是
(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輸入的冷水進入所述相變蓄能器 1，所述相變蓄能器1內的熱水流經所述輔助加熱器4進入所述熱水終端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壓縮制冷劑產生的高溫高壓排氣流向所述中間換熱器6，當所述相變蓄能器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，反之，所述泵站2中的熱泵循環泵201不起動；所述制冷壓縮機8的高溫高壓排氣流經所述中間換熱器6進入所述冷凝換熱器11，所述冷凝換熱器11進一步將熱量排向室外空氣，制冷劑被冷凝后經所述膨脹閥10降壓降溫進入所述室內空調未端裝置9，所述室內空調未端裝置9向室內提供冷量。(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壓縮制冷劑產生的高溫高壓排氣流向所述室內空調未端裝置9，所述室內空調未端裝置9向室內提供熱量，制冷劑被冷凝后經所述膨脹閥10降壓降溫，進入所述冷凝換熱器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所述中間換熱器6吸收所述相變蓄能體1內的熱量，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 內的熱量無需供應熱量，所述泵站2中的熱泵循環泵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中的熱泵循環泵201啟動，所述相變蓄能體1內的熱量供應熱量，當所述冷凝換熱器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，經所述膨脹閥10降壓降溫后的制冷劑不再流經所述冷凝換熱器11，而直接進入所述中間換熱器6，所述泵站2中的熱泵循環泵201啟動，所述相變蓄能體1內的熱量供應熱量，當所述相變蓄能體1內熱量不足時，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內熱量的供應。本實施例的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統可實現能量的梯級利用，優先利用太陽能，再利用能源應用效率較高的熱泵制冷系統，最后利用能源應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，還使系統供熱能力增強，供熱穩定性得到提高。本系統初投資較傳統獨立的冷、暖、熱水三系統投入增加不多， 但系統還保持了相對的獨立性，控制也簡單可靠。顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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；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相連。
2.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其特征在于，所述泵站包括熱泵循環泵、太陽能循環泵和輔助加熱循環泵；所述熱泵循環泵與所述中間換熱器相連；所述太陽能循環泵與所述太陽能集熱器相連；所述輔助加熱循環泵與所述熱水終端相連。
4.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其特征在于，所述熱泵制冷子系統包括四通換向閥、制冷壓縮機、室內空調未端裝置、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、室內空調未端裝置相連；所述室內空調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.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其特征在于，所述相變蓄能體為設有相變蓄熱材料的蓄熱罐。
6.如權利要求5所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其特征在于，所述輔助加熱器為燃氣熱水器或者電熱熱水器。
9.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，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.如權利要求1所述的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統，其特征在于，所述室內空調未端裝置為吹風式空調、自然對流式散熱器或者地板采暖裝置。
全文摘要
本發明的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統包括相變蓄熱器、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；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相連。本發明的相變蓄能式太陽能復合能源冷、暖、熱水三聯供系統以相變蓄能裝置為能源復合與供應的中心，太陽能、熱泵制冷系統、電熱或燃氣等輔助能源相對獨立，以較少系統設備投入，簡潔的運行控制，以最小的能源消耗實現人居環境的舒適性。
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 優先權日2011年11月16日
發明者丁志華 申請人:丁志華