专利名称：相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷、暖、热三联供系统，尤其涉及一种太阳能、相变蓄能、热泵制冷系统、辅助复合能源实现冷、暖、热水三联供系统。
背景技术：
商业及民用领域制冷、采暖、热水传统上采用单独设置一套空调系统、一套锅炉采暖系统和独立的热水器分别解决用户使用需求的模式，由于其初投资大、设备占用空间大、 系统维护复杂、能耗大、消耗大量资源、不利于环境保护等问题，已经落后于时代发展的需求了。目前太阳能因其热量密度较低，现大多用于热水供应，且由于太阳能具有不稳定性，尚需其它能源补充；制冷空调系统因其工况限制，冬季供热不足，难以解决北部地区的供热问题；一套独立的供热系统因其使用期短，存在大量闲置浪费问题，维护费用较高。太阳能与热泵制冷系统组合在复合能源系统中具有重要的意义，太阳能属清洁能源，免费长期供应，热泵制冷系统属能源高效利用系统，单位能源消耗可获得多倍能源，热泵可以解决太阳能供热不足的问题，太阳能可提高热泵运行效率，但太阳能和热泵均存在随着室外温度的下降，运行效率降低的问题，也就是太阳能与热泵复合在大多时间内可满足家庭的制冷、采暖与热水需求，但在冬季较寒冷地区尚不能完成家庭采暖的需求。太阳能与电热或燃气等辅助复合能源可解决热水与采暖问题，但不能解决制冷问题，能源一次利用，利用效率较低，单位能源消耗最大只能获得一倍能源。太阳能、热泵与电热或燃气等辅助能源复合即可解决制冷、采暖、热水的供应，但太阳能、热泵与电热或燃气等辅助能源系统如何构成，能源如何梯级利用是该复合能源人居环境系统技术的关键。在复合能源系统中，一种重要的组成部分就是蓄能部分，蓄能方式的不同，能源利用方式与效率不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统， 以相变蓄能装置为能源复合与供应的中心，太阳能、热泵制冷系统、电热或燃气等辅助能源相对独立，以较少系统设备投入，简洁的运行控制，以最小的能源消耗实现人居环境的舒适性。为了达到上述的目的，本发明提供一种相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，包括相变蓄热器、泵站、太阳能集热器、辅助加热器、热水终端、中间换热器和热泵制冷子系统；所述太阳能集热器与所述相变蓄热器相连；所述相变蓄热器通过所述泵站分别与所述太阳能集热器、辅助加热器、热水终端和中间换热器相连；所述热水终端与所述辅助加热器相连；所述中间换热器与所述热泵制冷子系统相连。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述太阳能集热器、辅助加热器和中间换热器三者之间相对独立。
上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述泵站包括热泵循环泵、太阳能循环泵和辅助加热循环泵；所述热泵循环泵与所述中间换热器相连；所述太阳能循环泵与所述太阳能集热器相连；所述辅助加热循环泵与所述热水终端相连。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述热泵制冷子系统包括四通换向阀、制冷压缩机、室内空调未端装置、膨胀阀和冷凝换热器；所述四通换向阀与所述中间换热器相连；所述四通换向阀分别与所述制冷压缩机、室内空调未端装置相连；所述室内空调未端装置通过所述膨胀阀与所述冷凝换热器相连；所述冷凝换热器与所述控制阀相连；所述控制阀与所述中间换热器相连。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述相变蓄能体为设有相变蓄热材料的蓄热罐。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述相变蓄热材料为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述太阳能集热器为玻璃真空管集热器或者平板集热器。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述辅助加热器为燃气热水器或者电热热水器。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述中间换热器为套管式换热器、板式换热器或者壳管式换热器。上述相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其中，所述室内空调未端装置为吹风式空调、自然对流式散热器或者地板采暖装置。本发明相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统具有的积极效果是1、本发明相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统可实现能量的梯级利用，优先利用太阳能，再利用能源应用效率较高的热泵制冷系统，最后利用能源应用效率较低的辅助能源；2、本发明相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统利用相变蓄能量，不仅增加了太阳能热贮存能力，还使系统供热能力与供热稳定性得到提高；太阳能、辅助能源、热泵制冷系统复合，使冷、暖、热水三联供系统运行不仅节能，且平稳可靠。3、本发明相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统中太阳能、辅助能源、热泵制冷系统相对独立，相变蓄能器与中间换热器做为纽带，系统控制简单可靠；4、本发明相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统中供冷、供热可使用同一室内空调未端装置，冷、暖、热水系统初投资相对较少。
本发明的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统由以下的实施例及附图给出。图1是本发明的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统的结构示意图。
具体实施例方式以下将结合图1对本发明的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统作进一步的详细描述。参见图1，本发明实施例的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统包括相变蓄热器1、泵站2、太阳能集热器3、辅助加热器4、热水终端5、中间换热器6和热泵制冷子系统；所述太阳能集热器3是太阳热免费能源的收集与供应模块，所述太阳能集热器3 与所述相变蓄热器1相连，其收集的热能向所述相变蓄能体1输出热能；所述相变蓄能体1是能量的贮存与供应中心，所述相变蓄热器1通过所述泵站2 分别与所述太阳能集热器3、辅助加热器4、热水终端5和中间换热器6相连，所述泵站2实现能量在所述相变蓄能体1、太阳能集热器3、辅助加热器4、热水终端5、中间换热器6之间转移，所述辅助加热器4是在所述相变蓄能体1能量不足时做为能源补充模块；所述热水终端5与所述辅助加热器2相连，所述热水终端5为生活热水供应点；所述中间换热器6与所述热泵制冷子系统相连，所述中间换热器6用于实现所述相变蓄能体1与所述热泵制冷子系统之间的热量交换；其中，所述太阳能集热器2、辅助加热器3和中间换热器6三者之间相对独立。继续参见图1，所述泵站2包括热泵循环泵201、太阳能循环泵202和辅助加热循环泵203 ；冷水输入管101向所述相变蓄热器1输入冷水；所述热泵循环泵201与所述中间换热器6相连；所述太阳能循环泵202与所述太阳能集热器3相连；所述辅助加热循环泵 203与所述热水终端5相连。继续参见图1，所述热泵制冷子系统包括四通换向阀7、制冷压缩机8、室内空调未端装置9、膨胀阀10和冷凝换热器11 ；所述四通换向阀7与所述中间换热器6相连；所述四通换向阀7分别与所述制冷压缩机8、室内空调未端装置9相连；所述室内空调未端装置9通过所述膨胀阀10与所述冷凝换热器11相连；所述冷凝换热器11与所述控制阀12相连；所述控制阀12与所述中间换热器6相连。所述四通换热阀7用于实现所述热泵制冷子系统供热、制冷模式的转变；所述制冷压缩机8是所述热泵制冷子系统的主要动力源，起增压升温作用；所述室内空调未端装置9置于室内，用于向室内供应热量或冷量；所述膨胀阀10用于实现降压降温作用；所述冷凝换热器11起散热或吸热作用；所述控制阀12用于实现所述冷凝换热器11吸热能力不足时切换到主要由所述中间换热器6供热。较佳地，所述相变蓄能体1可为设有相变蓄热材料的蓄热罐，所述相变蓄热材料为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、 氢氧化钡水合物，或者乙酰胺；所述太阳能集热器3可以为玻璃真空管集热器或者平板集热器；所述辅助加热器4可为燃气热水器或者电热热水器；所述中间换热器6可以为套管式换热器、板式换热器或者壳管式换热器；所述室内空调未端装置9可以为吹风式空调、自然对流式散热器或者地板采暖装置。本实施例的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统工作原理是
(1)冷、暖、热水均无需求模式下，所述太阳能集热器3收集到的太阳热能通过所述泵站2中的太阳能循环泵202向所述相变蓄热器1供热，所述相变蓄热器1贮存能量；当所述热水终端5温度较低时，所述泵站2中的辅助加热循环泵203起动，所述相变蓄热器1 中贮存的热能提高所述热水终端5的温度，当所述相变蓄热器1中的热能不足时，所述辅助加热器4起动，确保所述热水终端5的使用温度。(2)热水需求模式下，通过所述冷水输入管101输入的冷水进入所述相变蓄能器 1，所述相变蓄能器1内的热水流经所述辅助加热器4进入所述热水终端5，所述相变蓄能器1热量充足时，所述辅助加热器4不必开启，所述相变蓄能器1热量不足时，所述辅助加热器4开启，保证所述热水终端5温度。(3)制冷需求模式下，所述四通换向阀7处于制冷位置，所述制冷压缩机8压缩制冷剂产生的高温高压排气流向所述中间换热器6，当所述相变蓄能器1贮存热量不足时，所述泵站2中的热泵循环泵201起动，热量由所述中间换热器6向所述相变蓄能换热器1供应，反之，所述泵站2中的热泵循环泵201不起动；所述制冷压缩机8的高温高压排气流经所述中间换热器6进入所述冷凝换热器11，所述冷凝换热器11进一步将热量排向室外空气，制冷剂被冷凝后经所述膨胀阀10降压降温进入所述室内空调未端装置9，所述室内空调未端装置9向室内提供冷量。(4)供暖需求模式下，所述四通换向阀7处于制热位置，所述制冷压缩机8压缩制冷剂产生的高温高压排气流向所述室内空调未端装置9，所述室内空调未端装置9向室内提供热量，制冷剂被冷凝后经所述膨胀阀10降压降温，进入所述冷凝换热器11或所述中间换热器6，所述冷凝换热器11需吸收室外空气中的热量或经所述中间换热器6吸收所述相变蓄能体1内的热量，使制冷剂吸热汽化，以使所述制冷压缩机8完成吸气过程；在室外温度较高时，所述冷凝换热器11可以完成吸收室外空气中的热量的功能，所述相变蓄能体1 内的热量无需供应热量，所述泵站2中的热泵循环泵201不启动，在室外温度较低时，也就是说在所述冷凝换热器11无法足额完成吸收室外空气中的热量的功能时，所述泵站2中的热泵循环泵201启动，所述相变蓄能体1内的热量供应热量，当所述冷凝换热器11无法完成吸收室外空气中的热量的功能时，所述控制阀12动作，经所述膨胀阀10降压降温后的制冷剂不再流经所述冷凝换热器11，而直接进入所述中间换热器6，所述泵站2中的热泵循环泵201启动，所述相变蓄能体1内的热量供应热量，当所述相变蓄能体1内热量不足时，所述泵站2中的辅助加热器泵201开启，所述辅助加热器4开启，保证所述相变蓄能体1内热量的供应。本实施例的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统可实现能量的梯级利用，优先利用太阳能，再利用能源应用效率较高的热泵制冷系统，最后利用能源应用效率较低的辅助能源，并利用相变蓄能量，不仅增加了太阳能热贮存能力，还使系统供热能力增强，供热稳定性得到提高。本系统初投资较传统独立的冷、暖、热水三系统投入增加不多， 但系统还保持了相对的独立性，控制也简单可靠。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，包括相变蓄热器、泵站、太阳能集热器、辅助加热器、热水终端、中间换热器和热泵制冷子系统；所述太阳能集热器与所述相变蓄热器相连；所述相变蓄热器通过所述泵站分别与所述太阳能集热器、辅助加热器、热水终端和中间换热器相连；所述热水终端与所述辅助加热器相连；所述中间换热器与所述热泵制冷子系统相连。
2.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述太阳能集热器、辅助加热器和中间换热器三者之间相对独立。
3.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述泵站包括热泵循环泵、太阳能循环泵和辅助加热循环泵；所述热泵循环泵与所述中间换热器相连；所述太阳能循环泵与所述太阳能集热器相连；所述辅助加热循环泵与所述热水终端相连。
4.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述热泵制冷子系统包括四通换向阀、制冷压缩机、室内空调未端装置、膨胀阀和冷凝换热器；所述四通换向阀与所述中间换热器相连；所述四通换向阀分别与所述制冷压缩机、室内空调未端装置相连；所述室内空调未端装置通过所述膨胀阀与所述冷凝换热器相连；所述冷凝换热器与所述控制阀相连；所述控制阀与所述中间换热器相连。
5.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述相变蓄能体为设有相变蓄热材料的蓄热罐。
6.如权利要求5所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述相变蓄热材料为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺。
7.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述太阳能集热器为玻璃真空管集热器或者平板集热器。
8.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述辅助加热器为燃气热水器或者电热热水器。
9.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述中间换热器为套管式换热器、板式换热器或壳管式换热器。
10.如权利要求1所述的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统，其特征在于，所述室内空调未端装置为吹风式空调、自然对流式散热器或者地板采暖装置。
全文摘要
本发明的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统包括相变蓄热器、泵站、太阳能集热器、辅助加热器、热水终端、中间换热器和热泵制冷子系统；所述太阳能集热器与所述相变蓄热器相连；所述相变蓄热器通过所述泵站分别与所述太阳能集热器、辅助加热器、热水终端和中间换热器相连；所述热水终端与所述辅助加热器相连；所述中间换热器与所述热泵制冷子系统相连。本发明的相变蓄能式太阳能复合能源冷、暖、热水三联供系统以相变蓄能装置为能源复合与供应的中心，太阳能、热泵制冷系统、电热或燃气等辅助能源相对独立，以较少系统设备投入，简洁的运行控制，以最小的能源消耗实现人居环境的舒适性。
文档编号F25B27/00GK102410668SQ201110363728
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者丁志华 申请人:丁志华