一种分布式风能/光伏独立能源驱动的冷热双效蓄能空调系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式风能/光伏独立能源驱动的冷热双效蓄能空调系统。采用分布式风能/光伏能源系统独立驱动，提升蓄能空调系统普适性，有效缓解电网供需压力。对系统蒸发器和冷凝器结构进行优化，通过加装换向阀，实现蒸发器与冷凝器功能互换，达到夏季制冰蓄冷冬季制热储热双效功能。将间接换能盘管与蓄能系统的蒸发器盘管进行同置集成，具有普通空调即开即用的效果。同时还对蒸发器与换能盘管同置集成系统结构及布局进行优化，提高系统效率。采用回收制冷或制热过程中室内空气在空调挂机或室外空气在蒸发器冷凝产生的冷凝水用于冷却制冷工质或加热蒸发器防止结冰的双效冷热回收利用技术，实现资源合理利用和能量最大化利用，提升能量综合利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分布式风能/光伏独立能源驱动的冷热双效蓄能空调系统，属于蓄能式空调系统，特别是采用分布式能源驱动的蓄能式制冷与供热双效空调系统的设计与制造领域。
技术介绍
随着社会进步与经济发展，空调已成为人们生活中必不可少的家用电器，尤其在严寒的冬季和酷热的夏季，空调成为人们改善宜居舒适环境的必需品，因此空调也成为家庭中耗电最多的器件。随着空调的普及使用，国家电网压力逐年增加，夏季白天和冬季晚上成为用电高峰期。国家电力部门为缓解用电高峰压力，出台制定了用电峰谷电价和阶梯电价，但是收效颇微，峰值电能消耗屡创记录，电能供需紧张形势日趋严峻。为实现电网“移峰填谷”，提高电网负荷率，许多专家学者提出了蓄能式空调系统。现今技术成熟和推广最多的是冰蓄冷空调供冷系统，在晚上电网负荷低谷期，利用电价便宜时段驱动制冰机满负荷制冰蓄存冷量，在白天炎热时将蓄存的冷量释放供给建筑物空调系统，不仅合理利用电力资源，还降低供冷系统使用成本。现已在大型商场、医院、学校、写字楼等建筑广泛应用。冰蓄冷空调系统有一定的使用局限性，在常年炎热无寒冷地区可得以充分使用。但全球范围内大部分地区是四季分明，冬寒夏热，冬天需要采暖，夏季需要供冷，在四季分明的地区需要空调和热泵热水机组两套设备用于夏季制冷供冷和冬季制热供暖，大幅增加了投资与使用成本。且现阶段的集中式规划化应用的蓄能式采暖供冷系统在一些电能供给不足偏远的高寒山区或炎热河谷地带无法使用。
技术实现思路
为克服现有蓄能式空调供冷系统与热泵热水机组采暖供热系统技术上的不足，本专利技术提供了一种分布式风能/光伏独立能源驱动的冷热双效蓄能空调系统，如图1所示。实现利用分布式独立风能/光伏独立能源系统供能，以增加系统普适性，驱动冷热双效蓄能系统夏季高效制冰蓄冷，冬季快速制热储热，然后采用盘管将能量换出供空调使用，采用一套设备实现夏季蓄冰供冷，冬季蓄热供暖双效功能。要解决的技术问题为。1.分布式风能/光伏独立能源系统风力发电与光伏发电能量耦合。2.冷热双效蓄能系统夏季制冰供冷及冬季制热供热过程中的蒸发器与冷凝器功能互换。3.以增加系统制冷供热效率及提升能量综合利用率为目标的系统结构优化。为解决上诉技术问题，本专利技术的技术方案为。1.采用分布式风能/光伏能源系统独立供能，不仅合理利用丰富的可再生能源资源，减少投资成本，降低使用和维护资金，还能提升系统普适性，有效缓解电网用电高峰期压力。分布式风能/光伏能源系统主要由风力发电系统和光伏发电系统组成，风力发电I采用水平轴式交流永磁同步发电机，当风力达到发电机启动速度时，产生三相交流电能输出，实现风能到电能转化。光伏发电采用光伏组件2，通过不同联接方式将太阳光能转化为电能。分布式风能/光伏能源系统充分耦合风能和光伏的优点，弥补各自不足，白天光伏组件和风力发电机组共同发电，晚上则利用风力进行发电，可实现24小时不间断供电，摒弃价格高昂、对环境污染严重的蓄电池储存电能，做到最大程度利用可再生资源。分布式风能/光伏能源系统工作原理图如图2所示。为提升分布式风能/光伏独立能源系统风力发电与光伏发电能量耦合性，实现独立能源系统稳定供电，且保证蓄能系统和用能系统不间断运行，进行了如下专利技术。a.首先分析冬季采暖与夏季供冷需求，结合地区的太阳能和风力资源对分布式风能/光伏独立能源系统的匹配性进行设计，在无蓄电池储能情况下也能达到不间断供电目标。b.采用AC/DC整流滤波控制器3，利用整流滤波技术，将风机发出的不稳定三相交流电平整为稳定的直流输出，实现与光伏组件产生的直流电无缝耦合叠加。c.利用最大功率点的动态跟踪控制技术，实现在任何风速、辐照度和负载条下均能保证风力发电机组和光伏组件同时工作在各自最大功率点上，采用一个最大功率跟踪器3同时动态跟踪风力发电机组I和光伏组件2各自最大功率。采用能量管理控制器4，同时对风力发电机组产生的电能和光伏组件产生的电能进行控制管理，可单独控制风力发电和光伏发电的能量输出，也可同时控制两种电能的叠加输出。2.为解决冷热双效蓄能系统夏季制冰供冷及冬季制热供热过程中的蒸发器与冷凝器功能互换技术问题，进行如下专利技术。a.重新优化设计系统的冷凝器与蒸发器，将冷凝器与蒸发器均设计成形状相同的管翅式，达到制冷时散热快，制热时吸热快效果。b.通过加装换向阀，冷凝器与蒸发器功能互换，实现制冷到制热过程的转换。制冷模式下，蒸发器制冰蓄冷，启动换向阀，蒸发器调换为冷凝器，原有的冷凝器变成蒸发器时，此时为制热模式，蒸发器制热储热。工作原理图如图3所示。3.为达到增加系统制冷供热效率及提升能量综合利用率的目标，对冷热双效蓄能空调系统的结构进行优化设计，具体专利技术如下。a.在蒸发器与冷凝器之间加装换热器，增加制冷或制热效率。换热器装在蒸发器末端与冷凝器末端，采用结构简单的毛细管搭接进行热量交换，如图4所示。工质经压缩机压缩，冷凝器冷却后温度为室温左右，过冷工质经蒸发器放热后工质温度仍然较低，若将蒸发器末端与冷凝器末端进行搭接交换热量，采用流出蒸发器的较冷工质进一步冷却流出冷凝器的工质，进一步降低工质温度，提高制冷效率，同时流出蒸发器的工质被流出冷凝器工质加热升温后流入压缩机内，可减少压缩机工作负担，提高压缩机效率，延长使用寿命。充分增加系统综合能量利用率。b.优化蒸发器结构，将冷热双效蓄能系统蒸发器与间接换能盘管同置集成组装在一起。(I)同置集成冷热双效蓄能系统蒸发器与间接换能盘管，如图5-10所示。沉浸水中的蒸发器吸热或放热的同时，部分冷量或热量可直接传导给换能盘管供空调使用，实现与普通家用空调相同的即开即用的功能，提高系统实用性，还增加能量传递速率，优化系统性能。也缓解蒸发器周围冰块或热水过冷或过热现象。(2)传统系统将整个蒸发器浸入水中制冷或制热，不仅会产生过冷过热能量浪费现象，而且制冷或制热效率随着过冷或过热现象出现而逐渐下降。工质在蒸发器较长的流道内流动时，温度会逐步增加或降低，吸热或放热能力逐渐降低，到后来出现制冷工质只流动，不吸热或放热，即不再制冷或制热。可将传统较长的蒸发器截断，缩小单一蒸发器尺寸，分散分布在蓄能槽不同部位同时工作，如图1所示，蓄能槽中分布多个蒸发器18。缩短单一回路中制冷工质在蒸发器内流动路程，缓解过冷或过热现象，提高制冷或制热效。(3)为再次缓解制冷或制热过程中的过冷或过热现象，还对单一回路的蒸发器更深一步进行优化。将传统盘管式蒸发器优化为并联分流式蒸发器，如图5所示，蒸发器26前段，采用分流器23将工质分流到各个蒸发器26支路，蒸发器26后端采用汇流器24收集吸热后的工质。进一步缩短工质流程，提高效率，同时采取多路分流、多点制冷或制热的方法，进一步缓过冷或过热现象。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式风能/光伏独立能源系统驱动的冷热双效蓄能空调系统，其特征在于空调系统采用分布式风能/光伏独立能源系统驱动，有效缓解电网供需压力，提高空调普适性，为实现冷热双效蓄能，对蒸发器与冷凝器结构进行优化，加装换向阀，采用优化系统部件及回收空调及室外冷凝器产生的冷凝水，提升系统能量综合利用率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，徐永锋，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：云南;53