一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統，利用兩種相變材料在不同溫度區間的儲能耦合熱泵空調及太陽能熱水。該聯合系統包括熱泵空調單元、相變儲能單元和太陽能熱水單元；熱泵空調單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、換熱器，相變儲能單元包括高溫相變室、低溫相變室、絕熱層、進出口切換管路，太陽能熱水單元包括太陽能集熱器、電輔熱、儲水箱。該系統在夏季供冷，冬季供熱，常年需生活熱水的場所，通過相變儲能單元內同時對高溫與低溫的儲能與釋能，實現在時間上轉移熱泵空調單元產生的能量，達到對用電量‘削峰填谷’的目的；實現在時間和空間上轉移熱泵空調單元與太陽能熱水單元產生的能量。

Heat pump air conditioner and domestic hot water combined system based on phase change energy storage

The invention discloses a heat pump air conditioner and a domestic hot water combined system based on phase change energy storage, and uses two phase change materials for energy storage coupling heat pump air conditioners and solar hot water in different temperature ranges. The system comprises a heat pump air conditioning unit, storage unit and solar water heating unit; heat pump air conditioning unit comprises a compressor, a condenser, expansion valve, evaporator, heat exchanger, energy storage unit comprises a high temperature phase change room, room temperature phase transition, the insulation layer, the import and export pipeline switching, solar water heating unit comprises a solar heat collector and the electric auxiliary heat and water storage tank. The system in summer cooling and winter heating, the perennial need hot water place, through the phase change energy storage unit in the high and low energy storage and release, realize the transfer of heat pump air conditioning unit at the time of the energy consumption of \peak\ to realize the transfer of heat pump air conditioning; unit with a solar water heater unit generates energy in time and space.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開了一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統，屬于空調及能源

技術介紹
發電廠發電能力通常是固定的，不輕易改變，但是用電高峰在白天，晚上則是低谷。針對此現象，電力系統就把一部分高峰負荷挪到晚上低谷期，從而就利用了晚上多余的電力，也就達到了節約能源的目的。國內多省市實行峰谷電價即實行差別性峰谷電價，同時調高高峰電價，調低低谷用電價，使得供需均衡。近年來，相變儲能成為國內外能源利用和材料科學方面研究的熱點。相變儲能技術可以解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，是提高能源利用率的有效手段。熱泵低溫熱源的溫度隨室外氣候的變化而變化，當室外溫度降低時，熱泵的供熱量及效率也隨之下降，換熱效果惡化，嚴重時機組甚至會損壞。夏季制冷工況下的熱泵機組，既提供空調系統所需的冷負荷，又需要將冷凝器中產生的大量冷凝熱排出，保持冷凝壓力穩定。一般情況下，這些冷凝熱通過循環冷卻水系統直接排放到大氣中，造成了能源浪費。由于受到晝夜、季節等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，這給太陽能的應用增加了難度。
技術實現思路
技術問題：本專利技術所要解決的問題是針對上述
技術介紹
中的不足，提供一種一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統。技術方案：本專利技術為實現上述專利技術目的采取如下技術方案：本專利技術為一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統，該聯合系統包括熱泵空調單元、相變儲能單元和太陽能熱水單元；熱泵空調單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、換熱器，相變儲能單元包括高溫相變室、低溫相變室、絕熱層、進出口切換管路，太陽能熱水單元包括太陽能集熱器、電輔熱、儲水箱；其中：壓縮機的出端，萬向四通閥，第一換熱器、冷凝器、電子膨脹閥、蒸發器、壓縮機的進端順序鏈接成有一個回路；相變儲能罐中的高溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥j和第一水泵接第一換熱器的入端，第一換熱器的出端通過電動閥o端接回相變儲能罐的入端和電動閥h，電動閥h的出端接第二水泵，相變儲能罐出端的另一路通過電動閥d接蒸發器；相變儲能罐中的高溫相變室的另一個出端通過電動閥k接第四水泵，第四水泵的出端接太陽能集熱器、太陽能集熱器(11)的出端接電輔熱、電輔熱的出端接儲水箱。相變儲能罐中的低溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥g接第一水泵，另一路接第二換熱器，相變儲能罐中的低溫相變室入端分兩路，一路接第二水泵，另一路接第一換熱器；相變儲能罐中的低溫相變室的另一個出端通過電動閥p、第三水泵接空調末端，空調末端的出端通過電動閥q接回相變儲能罐中的低溫相變室，所述熱泵空調單元中，換熱器設置于冷凝器和壓縮機之間，制冷工況下作為冷凝熱回收裝置；制熱工況下相較于冷凝器作為二級蒸發器；所述熱泵機組冷凝器接室外空氣源或其他形式冷熱源；所述換熱器與冷凝器在熱泵空調單元制冷及制熱工況下的優先級和換熱比例，通過控制器調節；所述相變儲能單元中，相變儲能罐中高溫相變室與低溫相變室，具備同時儲存高溫熱量和低溫熱量的能力，其中：所述高溫相變室進口接換熱器和蒸發器，出口接太陽能熱水單元和空調末端，所述低溫相變室進口接太陽能熱水單元和蒸發器，出口接換熱器和空調末端，所述相變儲能罐中絕熱層采用抽真空技術，或填充隔熱材料以避免高溫相變室與低溫相變室的熱交換，所述相變儲能罐中高溫相變室與低溫相變室進出口與熱泵空調單元連接的載熱介質均為適用溫度范圍于0-60℃的乙二醇溶液，或其他符合要求的載熱介質。所述太陽能熱水單元中，太陽能集熱器進口接自來水管路和高溫相變室出口；太陽能集熱器出口接生活熱水用戶和低溫相變室入口，其中：所述太陽能集熱器出口與低溫相變室連接管路上設置相應傳感器，經控制器分析決策，調節電動閥門s，控制冬季熱泵空調單元制熱工況下對低溫相變室的儲熱量。有益效果：本專利技術采用上述設計方案，具有以下有益效果：通過相變儲能單元對熱泵空調單元的產熱與產冷儲存及釋放，實現夜間開機，白天用能，從而對用電量‘削峰填谷’并更好的利用峰谷電價政策，節約運行成本。通過夜間對熱泵空調單元制冷工況下冷凝熱的回收儲存并于白天釋放給太陽能熱水單元，對集熱器進水預熱，提高能源利用效率和集熱效率，減少不必要的能源損失。另一方面為更好的應對自然冷熱源時間分配不均，即熱泵空調制熱工況下低溫冷源的溫度過低影響循環效率。通過相變儲能單元，在白天對太陽能熱儲存，夜間作為熱泵空調制熱工況下低溫冷源。過渡季節，熱泵空調單元作為太陽能熱水單元的補充，緩解太陽能熱水系統存在的穩定性問題。從而實現熱泵空調系統及熱水系統的優勢互補。附圖說明圖1為基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統的示意圖。圖中有：壓縮機1，萬向四通閥2，第一換熱器3、第二換熱器6，第一水泵4、第二水泵7、第三水泵15、第四水泵16，相變儲能罐5，蒸發器8，冷凝器9，電子膨脹閥10，太陽能集熱器11，儲水箱12，電輔熱13，空調末端14，電動閥a-t。具體實施措施結合附圖對該專利技術的技術方案及具體實施做詳細說明：板式換熱器3與高溫相變室5a，5b接口構成儲熱Ⅰ循環回路，與低溫相變室5h，5g接口構成取熱Ⅰ循環回路。蒸發器8與高溫相變室5a，5b接口構成儲熱Ⅱ循環回路，與低溫相變室5h，5g接口構成儲冷Ⅰ循環回路。太陽能熱水系統與高溫相變室5c，5d接口構成取熱Ⅱ循環回路，與低溫相變室5e，5f接口構成儲熱Ⅲ循環回路。空調末端14與高溫相變箱5c，5d接口構成取熱Ⅲ循環回路，與低溫溫相變室5e，5f接口構成取冷Ⅰ循環回路。蒸發器接口除與相變儲能罐相連接外，還與換熱器6連接，換熱器6另一側與空調末端14連接。該聯合系統包括熱泵空調單元、相變儲能單元和太陽能熱水單元；熱泵空調單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、換熱器，相變儲能單元包括高溫相變室、低溫相變室、絕熱層、進出口切換管路，太陽能熱水單元包括太陽能集熱器、電輔熱、儲水箱；其中：壓縮機1的出端，萬向四通閥2，第一換熱器3、冷凝器9、電子膨脹閥10、蒸發器8、壓縮機1的進端順序鏈接成有一個回路；相變儲能罐5中的高溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥j和第一水泵4接第一換熱器3的入端，第一換熱器3的出端通過電動閥o端接回相變儲能罐5的入端和電動閥h，電動閥h的出端接第二水泵7，相變儲能罐(5)出端的另一路通過電動閥d接蒸發器8；相變儲能罐5中的高溫相變室的另一個出端通過電動閥k接第四水泵16，第四水泵16的出端接太陽能集熱器11、太陽能集熱器11的出端接電輔熱13、電輔熱13的出端接儲水箱12。相變儲能罐5中的低溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥g接第一水泵4，另一路接第二換熱器6，相變儲能罐5中的低溫相變室入端分兩路，一路接第二水泵7，另一路接第一換熱器3；相變儲能罐5中的低溫相變室的另一個出端通過電動閥p、第三水泵15接空調末端14，空調末端14的出端通過電動閥q接回相變儲能罐5中的低溫相變室，所述熱泵空調單元中，換熱器3設置于冷凝器9和壓縮機1之間，制冷工況下作為冷凝熱回收裝置；制熱工況下相較于冷凝器9作為二級蒸發器；所述熱泵機組冷凝器9接室外空氣源或其他形式冷熱源；所述換熱器3與冷凝器9在熱泵空調單元制冷及制熱工況下的優先級和換熱比例，通過控制器調本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統，其特征在于，該聯合系統包括熱泵空調單元、相變儲能單元和太陽能熱水單元；熱泵空調單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、換熱器，相變儲能單元包括高溫相變室、低溫相變室、絕熱層、進出口切換管路，太陽能熱水單元包括太陽能集熱器、電輔熱、儲水箱；其中：壓縮機(1)的出端，萬向四通閥(2)，第一換熱器(3)、冷凝器(9)、電子膨脹閥(10)、蒸發器(8)、壓縮機(1)的進端順序鏈接成有一個回路；相變儲能罐(5)中的高溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥j和第一水泵(4)接第一換熱器(3)的入端，第一換熱器(3)的出端通過電動閥o端接回相變儲能罐(5)的入端和電動閥h，電動閥h的出端接第二水泵(7)，相變儲能罐(5)出端的另一路通過電動閥d接蒸發器(8)；相變儲能罐(5)中的高溫相變室的另一個出端通過電動閥k接第四水泵(16)，第四水泵(16)的出端接太陽能集熱器(11)、太陽能集熱器(11)的出端接電輔熱(13)、電輔熱(13)的出端接儲水箱(12)。相變儲能罐(5)中的低溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥g接第一水泵(4)，另一路接第二換熱器(6)，相變儲能罐(5)中的低溫相變室入端分兩路，一路接第二水泵(7)，另一路接第一換熱器(3)；相變儲能罐(5)中的低溫相變室的另一個出端通過電動閥p、第三水泵(15)接空調末端(14)，空調末端(14)的出端通過電動閥q接回相變儲能罐(5)中的低溫相變室。...

【技術特征摘要】
1.一種基于相變儲能的熱泵空調及生活熱水聯合系統，其特征在于，該聯合系統包括熱泵空調單元、相變儲能單元和太陽能熱水單元；熱泵空調單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、換熱器，相變儲能單元包括高溫相變室、低溫相變室、絕熱層、進出口切換管路，太陽能熱水單元包括太陽能集熱器、電輔熱、儲水箱；其中：壓縮機(1)的出端，萬向四通閥(2)，第一換熱器(3)、冷凝器(9)、電子膨脹閥(10)、蒸發器(8)、壓縮機(1)的進端順序鏈接成有一個回路；相變儲能罐(5)中的高溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥j和第一水泵(4)接第一換熱器(3)的入端，第一換熱器(3)的出端通過電動閥o端接回相變儲能罐(5)的入端和電動閥h，電動閥h的出端接第二水泵(7)，相變儲能罐(5)出端的另一路通過電動閥d接蒸發器(8)；相變儲能罐(5)中的高溫相變室的另一個出端通過電動閥k接第四水泵(16)，第四水泵(16)的出端接太陽能集熱器(11)、太陽能集熱器(11)的出端接電輔熱(13)、電輔熱(13)的出端接儲水箱(12)。相變儲能罐(5)中的低溫相變室出端分兩路，一路順序通過電動閥g接第一水泵(4)，另一路接第二換熱器(6)，相變儲能罐(5)中的低溫相變室入端分兩路，一路接第二水泵(7)，另一路接第一換熱器(3)；相變儲能罐(5)中的低溫相變室的另一個出端通過電動閥p、第三水泵(15)接空調末端(14)，空調末端(14)的出端通過電動閥q接回相變儲能罐(5)中的低溫相變室。2.按照權利要求1所述的一種基于相變儲能...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳九法，莊昆明，王曉奇，王楠，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32