一种蓄能式热泵或空调制造技术

一种蓄能式热泵或空调，其特征在于：包括第一热泵(1)、蓄能模块(2)、第二热泵(3)、暖通空调末端系统(4)；是一种优先利用自然能源、谷电、余热废热和蓄能手段、优化热泵的工作状况，实现高效、低成本运行的制冷/制热的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种优先利用自然能源、谷电、余热废热和蓄能手段、优化热泵的工作状况，实现高效、低成本运行的制冷/制热的系统。属于自然能源利用、制冷/制热热泵或空调系统设计和制造的

技术介绍
建筑能耗是指建筑使用过程中的能耗，包括采暖、空调、照明、热水、家用电器和其他动力能耗。其中，以采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50%至70%。设计节能建筑的暖通空调系统，如何减少一次高品位能的利用是一个关键性技术问题。利用在土壤、太阳能、水、空气中的低品位热能无疑是一种成功的节能措施，热泵技术是目前实现这一目标的最佳选择。通过输入较少的高品位能源把低品位自然能源提升为适合建筑用能的高品位能源（如制冷、采暖、生活热水）。根据热泵系统的热力循环方式，通常将热泵分为蒸汽压缩式热泵、气体压缩式热泵、蒸汽喷射式热泵、吸收式热泵、热电式热泵。其中，蒸汽压缩式热泵是在目前研究和使用最为普遍的方式，按照其使用的低温热源的种类，基本都属于空气源热泵、地源热泵、水源热泵和太阳能热泵四种类型：1、空气源热泵：将室外的空气作为低位热能，获取方便，设备基本上都是使用一个气-液换热器与热泵机组耦合，几乎不会对环境造成影响。因此该系统具有系统组成简单、年运行时间长、初始投资较低、技术比较成熟的优点，在地方气候条件适宜，特别是冬季气候较温和的地区，是一种性价比出色的节能方法。但该系统的缺点也是很突出的，室外空气随季节的变化不断变化，温度、湿度的对热源的影响明显，热泵的年效率不稳定。在湿度较大的或者冬季天气寒冷的地区，其制热量的变化与建筑热负荷的需求趋势正好相反，温度低、湿度大会使热泵效率会大大降低，甚至无法工作。热泵蒸发器的结霜问题已成为节能中很大的技术障碍。2、地源热泵：利用地表浅层中蓄存的低品位热能（土壤、地层、地下水）作为热源，冬季热泵从浅层的土壤中取热，用于建筑供暖，同时蓄存冷量以备夏用；夏季热泵逆向运行，将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量以备冬用，因此这是一种典型的可以再生的能源。优点是技术成熟；热泵运行高效、稳定，对周围环境影响较小，维护费用低。缺点是：地下埋管内的载能流体与管外的土壤之间的换热系数小，能流密度低，因此系统将占据较大的地下和地上空间，初始投资较高。虽然地源热泵能够较好的利用自然能源、并稳定的运行，但它较难利用谷电来降低运行成本。3、水源热泵：水源热泵与地源热泵相似，其缺点是它要受到可利用的水源条件、水层的地质结构、水资源使用政策以及能源结构和价格等因素的限制。4、太阳能热泵：太阳能热泵不同于普通的太阳能直接供热系统，也不同于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组，而是利用太阳能集热器作为蒸发器热源的耦合热泵系统。能源清洁、安全，几乎不会对环境产生环境污染。但是太阳能存在能量密度低、间歇性与不稳定性的问题，限制了这种系统广泛应用。空调和热泵一般采用能效比做为评判效率高低的依据，制热时采用的指标是循环性能系数COP(CoefficientofPerformance)；制冷时采用的指标是能效比EER（EnergyEfficiencyRatio）。以下是某空气源热泵的测试数据：夏季制冷时：环境温度35℃，输出端供回水温度为7℃/12℃，EER数值为3.5左右；冬季制热时：环境温度7℃，输出端供回水温度为45℃/40℃，COP数值为3.5左右；空气源热泵的能效比受环境因素的影响较大，环境适宜的情况下能效比数值在3至4之间，但当环境条件比较恶劣时，能效比下降到2至3之间，甚至更低；随着能效比的下降，热泵机组的工况也趋于恶化。地源热泵、水源热泵的能效比受环境因素的影响较小，能效比数值在4至6之间。另一方面，由于人类活动的规律导致能源使用量在全天范围内呈现巨大的峰谷波动，因此蓄能技术成为实现移峰填谷的一种重要节能手段。热能储存材料主要分三大类：显热储存材料、潜热储存材料和化学反应热储存材料：1、显热储热运行方式简单,成本低廉,使用寿命长,热传导率高,但其储热量小且放热时不恒温；2、潜热储能也称为相变储能,储能密度大于显热储能,而且放热温度恒定,缺点是储热介质一般有过冷、相分离和导热系数较小、易老化的缺点；3、化学反应储能是一种高能量、高密度的储存方式,它的储能密度一般都高于显热和潜热,易用于长期能量储存,但其在实用时存在技术复杂、一次性投资大及整体效率不高等缺点;从目前来看，相变储能技术日趋成熟，其综合性能与性价比都较高，是实现移峰填谷的一种有效的技术方法。目前通过蓄能技术实现移峰填谷的主要方案是采用集中式的蓄冷/蓄热：蓄冷技术是在后夜电网负荷低谷时段制冰或冷水、并把冰或水等蓄冷介质储存起来，在白天或前夜电网负荷高峰时段把冷量释放出来转化为冷气空调。蓄热技术是后夜电网负荷低谷时段，把电锅炉或电加热器生产的热能存储在蒸汽或热水蓄热器中，在白天或前夜电网负荷高峰时段将其热能用于生产或生活。但是这样的系统也存在一些缺点：1、采取集中蓄能模式，初期投资较大；2、蓄能系统设计与调节相对复杂，与暖通空调系统匹配时不易达到最佳能效；3、夜间环境温度较低，利用低位自然能源结合谷电蓄冷效果较好；但采用谷电蓄热时，较难利用低位自然热能，能效受到限制。4、一种蓄能材料难以同时实现高效率的蓄热和蓄冷，综合利用率较低。综上所述，如果单独采取任何一种节能方法，都会存在一些缺点、不能全面的发挥其功效，因此应将多种方法有机的结合起来、取长补短，从而达到最佳的应用效果。参考资料：1．跨季节蓄能型地源热泵地下蓄能与释能特性作者：杨卫波、陈振乾、施明恒东南大学学报(自然科学版)第40卷第5期2010年9月2．中国专利“一种太阳能、自然冷能和低谷电耦合的节能双温空调系统”授权公告号CN102434929B3．中国专利“空气源热泵结合小温差换热末端的热泵空调系统”申请公布号CN103307674A。
技术实现思路
本专利技术的方案是优先利用自然能源和谷电，通过蓄能材料将低密度的自然能源转化并储存为可持续稳定利用的高密度的中间能源，从而降低暖通空调系统的运行成本。具体技术方案为：本专利技术包括第一热泵1、蓄能模块2、第二热泵3、暖通空调末端系统4；其工作流程是：第一热泵1可以是空气源热泵、空调、地源热泵、水源热泵；首先，第一热泵1（谷电热泵）在谷电时段运行，第一热泵1提取低位自然能源、转化为中位能源并输送到蓄能模块2储存备用；然后，第二热泵3（蓄能源热泵）全天运行，第二热泵3提取蓄能模块2中储存的中位能源、转化为高位能源并输送到暖通空调末端系统4；其中：蓄能模块2中包括用于储存的中位冷/热能的蓄能体，蓄能体同时具有蓄热、蓄冷两种功能、并可以自由转换；第一热泵1包括中低品位制冷、中低品位制热两种输出模式，输出端通过管路与蓄能模块2连接，对蓄能模块2的蓄能体补充冷/热量；第二热泵3包括高品位制冷、高品位制热两种输出模式，输入端通过管路与蓄能模块2连接，从蓄能模块2的蓄能体中提取冷/热量并提升为高品位能源供空调末端系统使用；并且，在制热模式下，可以利用辅助蓄热装置为蓄能模块2补充热量；所述的辅助加热装置包括太阳能辅助蓄热装置、谷电电加热装置或废热或余热资源蓄热装置。如图1所示，第一热泵1至少包括第一输出端换热器T11，蓄能模块2至少包括蓄能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄能式热泵或空调，其特征在于：包括第一热泵(1)、蓄能模块(2)、第二热泵(3)、暖通空调末端系统(4)；其工作流程是：第一热泵(1)可以是空气源热泵、空调、地源热泵、水源热泵；首先，第一热泵(1)在谷电时段运行，第一热泵(1)提取低位自然能源、转化为中位能源并输送到蓄能模块(2)储存备用；然后，第二热泵(3)全天运行，第二热泵(3)提取蓄能模块(2)中储存的中位能源、转化为高位能源并输送到暖通空调末端系统(4)。

【技术特征摘要】
1.一种蓄能式热泵或空调，其特征在于：包括第一热泵(1)、蓄能模块(2)、第二热泵(3)、暖通空调末端系统(4)；其工作流程是：第一热泵(1)可以是空气源热泵、空调、地源热泵、水源热泵；首先，第一热泵(1)在谷电时段运行，第一热泵(1)提取低位自然能源、转化为中位能源并输送到蓄能模块(2)储存备用；然后，第二热泵(3)全天运行，第二热泵(3)提取蓄能模块(2)中储存的中位能源、转化为高位能源并输送到暖通空调末端系统(4)。2.根据权利要求1所述的一种蓄能式热泵或空调，其特征在于：蓄能模块(2)中包括用于储存的中位冷/热能的蓄能体，蓄能体同时具有蓄热、蓄冷两种功能、并可以自由转换；第一热泵(1)包括中低品位制冷、中低品位制热两种输出模式，输出端通过管路与蓄能模块(2)连接，对蓄能模块(2)的蓄能体补充冷/热量；第二热泵(3)包括高品位制冷、高品位制热两种输出模式，输入端通过管路与蓄能模块(2)连接，从蓄能模块(2)的蓄能体中提取冷/热量并提升为高...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟佳，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：吴伟佳，
类型：发明
国别省市：上海;31