一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统及方法，包括太阳能集热器、空气源热泵、高温相变蓄热装置、散热器、水泵和低温相变蓄热装置；空气源热泵包括气冷器；太阳能集热器出水端与气冷器进水端连接，气冷器出水端经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接，并经第三阀门与散热器进水端连接；散热器出水端与水泵进水端连接，水泵出水端经第五阀门与低温相变蓄热装置进水端连接，低温相变蓄热装置出水端与太阳能集热器进水端连接并经第四阀门与高温相变蓄热装置进水端连接。实现多能互补，提高系统工作稳定性，实现连续供暖，提高能量利用效率。提高能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统及方法


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统及方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的飞速发展，以及工业生产水平和居民消费水平的日益增长，能源需求日益增长，并引发了大规模区域型和全球性环境问题。为破解日益严峻的能源和环境难题，美日欧等发达国家在本世纪初提出了综合能源系统发展计划，以促进分布式能源的推广应用并提高清洁能源使用比例。
[0003]太阳能来源广泛，但易受天气影响，热源温度不稳定、供热保证率低下，难以满足冬季供热需求。冬季电力过剩，利用电力驱动热泵供热是较为高效的利用方式，然而，寒冷及严寒地区的冬季室外平均气温较低，空气源热泵不但制热性能较低，且容易结霜，应用效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统及方法，实现多能互补，提高系统工作稳定性，实现连续供暖，提高能量利用效率。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，该系统包括太阳能集热器、空气源热泵、高温相变蓄热装置、散热器、水泵和低温相变蓄热装置；空气源热泵包括气冷器；
[0007]太阳能集热器出水端与气冷器进水端连接，气冷器出水端经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接，并经第三阀门与散热器进水端连接；散热器出水端与水泵进水端连接，水泵出水端经第五阀门与低温相变蓄热装置进水端连接，低温相变蓄热装置出水端与太阳能集热器进水端连接并经第四阀门与高温相变蓄热装置进水端连接。
[0008]优选的：该系统还包括太阳能光伏系统，太阳能光伏系统包括逆变器机房和设置在逆变器机房中的逆变器；
[0009]空气源热泵还包括压缩机、节流阀和蒸发器；气冷器的制冷剂出口端经节流阀与蒸发器的进口端连接，蒸发器的出口端与压缩机进口端连接，压缩机出口端与气冷器的制冷剂进口端连接；蒸发器放置在逆变器机房中。
[0010]进一步的：水泵进水端还经阀门与水箱连接，水泵出水端还经第六阀门与气冷器进水端连接；气冷器出水端还经阀门与生活用热水管路连接。
[0011]进一步的：该系统还包括电加热器和分流阀；太阳能光伏系统为电加热器供电；
[0012]气冷器出水端经过分流阀分两路，一路经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接；另一路与电加热器进水端连接，电加热器出水端经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接。
[0013]进一步的：太阳能光伏系统为压缩机和水泵供电。
[0014]进一步的：太阳能光伏系统还包括光伏电池、汇流箱、配电箱和箱式变压器；
[0015]光伏电池依次经过汇流箱、配电箱、逆变器和箱式变压器接入电网。
[0016]优选的：该系统还包括电加热器和分流阀；
[0017]气冷器出水端经过分流阀分两路，一路经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接；另一路与电加热器进水端连接，电加热器出水端经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接。
[0018]一种基于多能互补及相变储能的冷热联供方法，基于所述的系统，
[0019]冬季充热模式：将第二阀门、第三阀门和第五阀门打开，第四阀门关闭；循环水在太阳能集热器中被一次加热，之后经空气源热泵的气冷器进行二次加热；二次加热得到的热水进入高温相变蓄热装置和散热器，经高温相变蓄热装置蓄热后的热水进入散热器；热水在散热器中将热量散发到房间中供暖，之后在水泵的作用下进入低温相变蓄热装置蓄热，然后进入太阳能集热器继续下一次循环；
[0020]冬季放热模式：将第二阀门和第三阀门关闭，第四阀门和第五阀门打开；散热器中的循环水经水泵进入低温相变蓄热装置中预热，然后在高温相变蓄热装置中再加热，然后进入散热器供暖。
[0021]优选的：所述系统还包括电加热器和分流阀；气冷器出水端经过分流阀分两路，一路经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接；另一路与电加热器进水端连接，电加热器出水端经第二阀门与高温相变蓄热装置进水端连接并经第三阀门与散热器进水端连接；
[0022]冬季充热模式中：若二次加热得到的热水温度不满足要求，则启动电加热器，通过分流阀调节分流比例，一部分二次加热得到的热水经电加热器进行三次加热后进入高温相变蓄热装置和散热器，另一部分二次加热得到的热水直接进入高温相变蓄热装置和散热器。
[0023]优选的：所述系统还包括太阳能光伏系统，太阳能光伏系统包括逆变器机房和设置在逆变器机房中的逆变器；空气源热泵还包括压缩机、节流阀和蒸发器；气冷器的制冷剂出口端经节流阀与蒸发器的进口端连接，蒸发器的出口端与压缩机进口端连接，压缩机出口端与气冷器的制冷剂进口端连接；蒸发器放置在逆变器机房中；水泵进水端还经阀门与水箱连接，水泵出水端还经第六阀门与气冷器进水端连接；气冷器出水端还经阀门与生活用热水管路连接；
[0024]冬季充热模式和冬季放热模式中：水泵与水箱连接管路上的阀门关闭，气冷器与生活用热水管路连接管路上的阀门关闭；
[0025]夏季模式：将第二阀门和第五阀门关闭，水泵与水箱连接管路上的阀门、气冷器与生活用热水管路连接管路上的阀门和第六阀门打开；水箱中水进入气冷器，气冷器内制冷剂将热量传递给水，被加热的水进入生活用热水管路，制冷剂冷却后降压液化，再进入蒸发器发生汽化进吸收逆变器机房中空气的热量。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0027]本专利技术一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，采用太阳能集热器和空气源热泵对循环水进行梯级加热，以改善单一系统应用条件受限，供热能力不足的问题；此
外，相比于常规联合系统，添加了相变储能装置，白天供热时使用高温相变蓄热装置和低温相变蓄热装置储能，夜间以相变蓄热装置作为热源供暖，可减少能量浪费，降低供热成本，同时满足连续工作要求。因此，本专利技术将太阳能热利用技术与热泵技术结合起来，并添加储能技术，可优势互补实现昼夜连续工作，顺应节能和环保发展趋势。
[0028]进一步的，所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统中，空气源热泵以太阳能光伏系统中逆变器等发热设备产生的废热作为热源，实现废热回收利用，减少能量浪费。
[0029]进一步的，水泵进水端经阀门与水箱连接，气冷器出水端经阀门与生活用热水管路连接，从而夏季可以实现机房制冷，从而可以实现冬季建筑供暖和夏季机房制冷的双重功能，提高系统适应性。
[0030]进一步的，本专利技术设置电加热器，可通过调节分流阀切换热水分流比例，以决定是否需要电加热。可以在太阳能集热器和空气源热泵提供的热量不够时，采用电加热器进一步提高循环水温度，进一步提高系统工作稳定性。
[0031]进一步的，所述的基于多能互补及相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：该系统包括太阳能集热器(1)、空气源热泵(2)、高温相变蓄热装置(4)、散热器(5)、水泵(6)和低温相变蓄热装置(7)；空气源热泵(2)包括气冷器(2
‑
2)；太阳能集热器(1)出水端与气冷器(2
‑
2)进水端连接，气冷器(2
‑
2)出水端经第二阀门(8)与高温相变蓄热装置(4)进水端连接，并经第三阀门(9)与散热器(5)进水端连接；散热器(5)出水端与水泵(6)进水端连接，水泵(6)出水端经第五阀门(11)与低温相变蓄热装置(7)进水端连接，低温相变蓄热装置(7)出水端与太阳能集热器(1)进水端连接并经第四阀门(10)与高温相变蓄热装置(4)进水端连接。2.根据权利要求1所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：该系统还包括太阳能光伏系统(3
‑
1)，太阳能光伏系统(3
‑
1)包括逆变器机房(3
‑1‑
6)和设置在逆变器机房(3
‑1‑
6)中的逆变器(3
‑1‑
4)；空气源热泵(2)还包括压缩机(2
‑
1)、节流阀(2
‑
3)和蒸发器(2
‑
4)；气冷器(2
‑
2)的制冷剂出口端经节流阀(2
‑
3)与蒸发器(2
‑
4)的进口端连接，蒸发器(2
‑
4)的出口端与压缩机(2
‑
1)进口端连接，压缩机(2
‑
1)出口端与气冷器(2
‑
2)的制冷剂进口端连接；蒸发器(2
‑
4)放置在逆变器机房(3
‑1‑
6)中。3.根据权利要求2所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：水泵(6)进水端还经阀门与水箱连接，水泵(6)出水端还经第六阀门(12)与气冷器(2
‑
2)进水端连接；气冷器(2
‑
2)出水端还经阀门与生活用热水管路连接。4.根据权利要求2所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：该系统还包括电加热器(3
‑
2)和分流阀(3
‑
3)；太阳能光伏系统(3
‑
1)为电加热器(3
‑
2)供电；气冷器(2
‑
2)出水端经过分流阀(3
‑
3)分两路，一路经第二阀门(8)与高温相变蓄热装置(4)进水端连接并经第三阀门(9)与散热器(5)进水端连接；另一路与电加热器(3
‑
2)进水端连接，电加热器(3
‑
2)出水端经第二阀门(8)与高温相变蓄热装置(4)进水端连接并经第三阀门(9)与散热器(5)进水端连接。5.根据权利要求2所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：太阳能光伏系统(3
‑
1)为压缩机(2
‑
1)和水泵(6)供电。6.根据权利要求2所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：太阳能光伏系统(3
‑
1)还包括光伏电池(3
‑1‑
1)、汇流箱(3
‑1‑
2)、配电箱(3
‑1‑
3)和箱式变压器(3
‑1‑
5)；光伏电池(3
‑1‑
1)依次经过汇流箱(3
‑1‑
2)、配电箱(3
‑1‑
3)、逆变器(3
‑1‑
4)和箱式变压器(3
‑1‑
5)接入电网。7.根据权利要求1所述的基于多能互补及相变储能的冷热联供系统，其特征在于：该系统还包括电加热器(3
‑
2)和分流阀(3
‑
3)；气冷器(2
‑
2)出水端经过分流阀(3
‑
3)分两路，一路经第二阀门(8)与高温相变蓄热装置(4)进水端连接并经第三阀门(9)与散热器(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，李佳东，李铭志，常洋涛，冯仰敏，王新，王丹江，李鹏，李超，陈子然，曹磊，王武超，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：