太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統的製作方法
2023-04-27 11:16:06 2
專利名稱：太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於一次可再生能源綜合利用技術領域。確切地說是太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統。
背景技術：
能源、環境和可持續發展是21世紀人類社會生存和發展的主題。在可再生能源利用領域，熱泵技術具有供熱靈活，能效比高，運行和維護維修費用低，設備施工工期短難度小，運行控制靈活等優點，避免了傳統集中供熱技術供熱外網和換熱站的建設和能源消耗以及在系統運行時大量一次不可再生能源的消耗；太陽能熱水採暖系統則充分利用太陽能加熱熱媒且設備安裝施工方便、工期短，整套循環系統內只有水泵等管道動力設備和電動元件消耗少量電能，省去傳統集中供熱在運行時大量一次不可再生能源的消耗和熱網及換熱站的建設投入，本系統具體針對汙水源熱泵技術和太陽能熱水採暖技術的複合優化利用。國內現有的針對汙水源熱泵技術和太陽能熱水採暖技術的應用主要集中與兩者技術的單獨應用，而非聯合運行進行採暖。單獨使用太陽能熱水採暖系統進行採暖由於其承擔的熱負荷較大，需要設計面積較大的太陽能集熱器的初投資，並且由於太陽能輻照量的不穩定性，為了保證系統全天候的正常供熱，往往需要較大的儲熱設備的投入，如儲熱水箱或者末端設備結合儲熱材料，並且為了保證熱水循環系統在夜晚或者室外溫度極端低時不發生凍結，還需在管道和水箱內加設電伴熱帶和溫度傳感器等。因此，單獨使用太陽能熱水採暖系統承擔建築的所有熱負荷將會導致較大的系統設備初投資；
若單獨採用汙水源熱泵承擔建築的所有熱負荷進行供熱，則會增大熱泵機組的初投資和後期運行費用，並且熱泵機組的SEER和IPLV也會隨著汙水水溫和建築物熱的負荷變化隨時改變，因此會無形中增加熱泵機組的電耗。
發明內容
本發明是提供一種太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統。關鍵技術如下
①充分利用太陽能來實現供暖；
②充分利用汙水源熱泵實現對溫度及能量的提升；
③將太陽能熱水採暖系統和汙水源熱泵系統實現連接；
④採用相變蓄熱技術，實現能量的轉換及儲存；
⑤充分利用峰谷電的政策。系統設備組成和運行流程
根據本建築的特點，本設計系統方案為太陽能和汙水源熱泵機組聯合供暖系統，將太陽能熱水系統通過低溫水箱串聯在熱泵機組的取熱部分，並將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統運行時水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環境溫差較小，可不設保溫，節省了一部分初投資。汙水源熱泵機組在谷電價工作時從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來自於太陽能熱水系統在日間工作時存儲在低溫水箱內的，汙水源熱泵機組從低溫水箱取得低品位熱能後經過熱泵機組的制熱循環，放出高品位的熱量，並將熱量存儲於高溫水箱中，高溫水箱在系統運行時水溫保持在48°C，並在水箱內加入相變儲熱材料，以提高高溫水箱的蓄熱能力和熱延遲能力，同時可減小水箱的體積和造價，相變材料採用石蠟48#，相變溫度為48°C，封裝方式為礦泉水瓶內密封。末端的用熱設備採用風機盤管，供水溫度為450C，回水溫度為38°C，溫差為7 V，熱泵機組冷凝器溫度約為50°C。系統的運行和控制策略
汙水源熱泵機組在電價低谷時運行，此時熱泵機組從低溫水箱取熱，經過熱泵的制熱循環後供熱，所供熱量提供給此時室內用熱量和高溫水箱的蓄熱量；電價高峰時則關閉熱泵機組，高溫儲熱水箱將電價低谷時儲存的熱量放出，提供給風機盤管以滿足室內供熱量，與此同時太陽能熱水採暖系統運行，加熱低溫水箱內的汙水，並把熱量儲存於水中，以待熱泵機組運行時取熱。本運行方式可充分利用了波谷電價差，使熱泵機組達到最佳的運行經濟性，進而最少運行費用。本發明的優點是
(1)充分利用太陽能實現供暖；
(2)充分利用汙水源熱泵實現對溫度及能量的提升；
(3)採用相變蓄熱技術，實現能量的轉換、儲存和延遲；
(4)充分利用峰谷電的政策，達到最佳運行經濟性；
(5)通過節能性對比分析得
①本套節能系統相比傳統集中供熱系統運行時每年節省標準煤802 kg。②減少向大氣中粉塵排放3308 kg，減少了空氣中的PM2. 5 ;減少二氧化碳排放2303 kg,減弱了溫室效應；減少二氧化硫排放8 kg,減弱了酸雨形成；減少氮氧化物排放7 kg，減弱了酸雨的形成和光化學煙霧的形成。綜上，兩者技術的複合利用很好的克服了彼此的缺點，實現了最佳運行效果、經濟性和節能環保效果，從根本上實現綠色複合能源的綜合利用，值得大力應用與推廣。
圖1是本發明連接示意圖。
具體實施例方式參照附圖，太陽能集熱器通過管路連接低溫儲熱水箱，低溫儲熱水箱連接中水源熱泵機組，中水源熱泵機組連接高溫相變儲熱水箱，高溫相變儲熱水箱連接低溫送風風機盤管，低溫儲熱水箱和高溫相變儲熱水箱均裝有電伴熱帶。其中高溫相變儲熱水箱內有水瓶封裝石蠟相變材料，外用發泡保溫。太陽能集熱器是真空玻璃管太陽能集熱器。管路中裝有閥門。本系統為太陽能和汙水太陽能和汙水源熱泵機組聯合供暖系統，將太陽能熱水系統通過低溫水箱串聯在熱泵機組的取熱部分，並將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統運行時水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環境溫差較小，可不設保溫，汙水源熱泵機組在谷電價工作時從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來自於太陽能熱水系統在日間工作時存儲在低溫水箱內的，汙水源熱泵機組從低溫水箱取得低品位熱能後經過熱泵機組的制熱循環，放出高品位的熱量，並將熱量存儲於高溫水箱中。高溫水箱在系統運行時水溫保持在48°C，並在水箱內加入相變儲熱材料，以提高高溫水箱的蓄熱能力和熱延遲能力，相變溫度為48°C，封裝方式為礦泉水瓶內密封，末端的用熱設備採用風機盤管，供水溫度為45°C，回水溫度為38°C，溫差為7°C，熱泵機組冷凝器溫度約為50°C。
權利要求
1.太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統其特徵在於本系統為太陽能和汙水太陽能和汙水源熱泵機組聯合供暖系統，將太陽能熱水系統通過低溫水箱串聯在熱泵機組的取熱部分，並將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統運行時水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環境溫差較小，可不設保溫，汙水源熱泵機組在谷電價工作時從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來自於太陽能熱水系統在日間工作時存儲在低溫水箱內的，汙水源熱泵機組從低溫水箱取得低品位熱能後經過熱泵機組的制熱循環，放出高品位的熱量，並將熱量存儲於高溫水箱中。
2.根據權利要求1所述的太陽能和汙水源熱泵複合能源利用系統其特徵在於高溫水箱在系統運彳丁時水溫保持在48 C，並在水箱內加入相變儲熱材料，以提1 ! 溫水箱的畜熱能力和熱延遲能力，相變溫度為48°C，封裝方式為礦泉水瓶內密封，末端的用熱設備釆用風機盤管，供水溫度為45°C，回水溫度為38°C，溫差為7°C，熱泵機組冷凝器溫度約為50°C。
全文摘要
本系統為太陽能和汙水源熱泵聯合供暖系統，太陽能熱水系統和汙水水源通過低溫水箱串聯在熱泵機組的取熱部分，機組夜間谷電價時開啟，蒸發端從低溫水箱取熱，熱量完全由太陽能熱水系統在日間工作時存儲，汙水源熱泵機組在谷電價工作時從低溫水箱取得低品位熱能後經過機組的制熱循環，放出高品位的熱能，一部分存儲於高溫水箱中，另一部分直接提供給末端設備供暖，高溫水箱內加入相變材料，以提高水箱的蓄熱能力和熱延遲能力，末端設備採用風機盤管，送風溫度較低，以提高熱泵機組供熱的EER，進而降低機組的初投資和運行費用，風機盤管日間工作的熱量則來自高溫水箱內相變材料和水在夜間的蓄熱量。
文檔編號F24D11/02GK102997319SQ20121044613
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者馮國會, 江明志, 黃凱良 申請人:瀋陽建築大學