專利名稱：一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，屬太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
建筑能耗主要包括供暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、通風(fēng)、照明與家電等，其中以供暖和空調(diào)能耗為主，其次為熱水供應(yīng)。太陽能為可再生能源，太陽熱水器具有無污染、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著特點(diǎn)，現(xiàn)有太陽能利用以低溫?zé)崂脼橹鳎藗円牙锰柲苤迫崴謩e供生活、洗浴、廚房操作和洗衣等使用，隨著太陽能利用越來越深入，正逐漸向著包括住宅采暖和空調(diào)等場(chǎng)合的應(yīng)用發(fā)展，因此，建筑制冷空調(diào)和熱水系統(tǒng)的配置和選擇中，采用太陽熱水系統(tǒng)無疑有著極大的優(yōu)勢(shì)，但是現(xiàn)有的太陽熱水系統(tǒng)中還存在著不足一是需要配用燃?xì)?、燃油或電加熱作為并列熱源制冷，?duì)于多種氣候帶的適應(yīng)性差，不同工作負(fù)荷條件下運(yùn)行模式變化間可選擇余地小，使用成本較高；二是在與太陽熱水系統(tǒng)的結(jié)合中峰谷電蓄熱還未得到廣泛的應(yīng)用，存在進(jìn)一步降低使用成本的潛力；三是未將生活熱水供應(yīng)與住宅制冷這兩種用途的系統(tǒng)結(jié)合起來作統(tǒng)籌考慮，使成本再得到降低；四是無法形成與多層建筑結(jié)合的戶用系統(tǒng)，適用面小，因此，現(xiàn)有的技術(shù)在太陽能熱利用建筑節(jié)能方面還有待于發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足提出一種可將住宅家庭生活熱水供應(yīng)與制冷用途結(jié)合起來、可將太陽能集熱和峰谷電蓄熱儲(chǔ)能兩者結(jié)合起來互補(bǔ)利用的、能與包括多層建筑結(jié)合的戶用式熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，以達(dá)到使用成本低廉和更充分利用能源，運(yùn)行模式變化間選擇余地大，適應(yīng)性廣。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于包括太陽能集熱器、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱、金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱、熱水循環(huán)泵、熱水型制冷設(shè)備、空調(diào)降溫裝置、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路、蓄冷水槽，所述的太陽能集熱器經(jīng)集熱循環(huán)泵和循環(huán)管路與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱相連，所述的金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱的進(jìn)出水口經(jīng)蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱內(nèi)的換熱器管口相連接，空調(diào)降溫裝置間串聯(lián)或串并混聯(lián)、且同蓄冷水槽、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路、熱水型制冷設(shè)備的冷凍水輸出端串聯(lián)，熱水型制冷設(shè)備的熱水輸入端與熱水循環(huán)泵串聯(lián)后并聯(lián)于金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱間的回路上。所述的太陽能集熱器是可立面豎置安裝的三維翅片式太陽能集熱器。所述的換熱式熱水器儲(chǔ)水箱中可帶有輔助的電加熱裝置與或燃?xì)饧訜嵫b置。所述的熱水型制冷設(shè)備可以是熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)、或是太陽能空調(diào)熱泵。所述的熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)可以是單級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)、或是多級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)。所述的金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱包括金屬固體式蓄熱電熱水箱、或是帶固體外殼的金屬相變式蓄熱電熱水箱。所述的空調(diào)降溫裝置包括空調(diào)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)對(duì)流器等。所述的蓄冷水箱內(nèi)置有相變蓄冷劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過太陽能集熱器、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱與峰谷電蓄熱電熱水箱的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了兩種能源的互補(bǔ)利用，使得太陽能熱水供應(yīng)與住宅制冷能在同一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了設(shè)備成本，達(dá)到充分利用可再生能源與低價(jià)峰谷電能源，降低建筑能耗及熱水供應(yīng)和制冷的使用成本，減少環(huán)境污染，改善居住條件。


圖1為本發(fā)明的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例所采用的豎置安裝的三維翅片式太陽能集熱器管板或管芯等的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
按圖1所示，本發(fā)明的太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置由太陽能集熱器1、集熱循環(huán)泵和循環(huán)管路2、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3、金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱4、蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5、燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)鉅t輔助加熱回路6、熱水循環(huán)泵7、熱水型制冷設(shè)備如熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8、冷卻塔9；冷卻水箱10、冷卻循環(huán)泵和循環(huán)管路11、蓄冷水槽12、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13、空調(diào)降溫裝置14等組成。
所述的太陽能集熱器包括如平板式或真空管式的太陽能集熱器以及太陽能光熱光電混合式集熱器。
上述集熱器可以是豎置安裝如通過在建筑立面如窗下的墻面或陽臺(tái)的圍護(hù)欄桿面上豎置安裝，或是斜置安裝如通過在屋面平頂或坡頂斜置安裝，按圖2所示，可豎置安裝的翅片式三維集熱器的特征是其外懸翅片與入射陽光呈近似垂直，并通過其平行面A、B與底板面C構(gòu)成的三個(gè)夾面組成對(duì)直射光、反射光和散射光的多次反射吸收陣，阻擋反射漏出的輻射能量，使集熱體在豎置安裝時(shí)的輻射能量吸收率近似為1，在較大的系統(tǒng)中可采用將太陽能集熱器經(jīng)串聯(lián)或串并聯(lián)后組成集熱器矩陣排列的連接；換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3內(nèi)帶有換熱器，可制成閉式的承壓儲(chǔ)水箱，或者制成開式的非承壓儲(chǔ)水箱配增壓泵增壓；換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3包括控制單元并可帶有輔助電加熱裝置與燃?xì)饧訜嵫b置或燃?xì)饧訜嵫b置，用于陰雨天的輔助加熱或夜間加熱蓄熱，其儲(chǔ)水箱內(nèi)帶有螺旋管式或管翅式等式樣的換熱器；金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱4可是金屬固體式(顯熱蓄熱儲(chǔ)能)電熱水箱(俗稱電鍋爐)或是帶固體外殼的金屬相變式蓄熱儲(chǔ)能式(金屬相變蓄熱儲(chǔ)能)電熱水箱。金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱蓄熱特性上的不同在于前者以金屬固體為載體蓄熱儲(chǔ)能，單位體積儲(chǔ)能密度較大；后者以水為載體蓄熱儲(chǔ)能，單位體積儲(chǔ)能密度相對(duì)較??；蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5上可帶有補(bǔ)償器或溢水箱以調(diào)節(jié)熱水壓力、并包括開關(guān)控制閥K1、K2等；燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)鉅t輔助加熱回路6中帶有開關(guān)控制閥K3等；所述的空調(diào)降溫裝置包括空調(diào)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)對(duì)流器等，空調(diào)降溫裝置14中帶有室溫控制器或恒溫閥，此外還帶有水力平衡預(yù)調(diào)閥用于進(jìn)行水力平衡；制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13中帶有回水閥、補(bǔ)償器等，此外還帶有水溫調(diào)節(jié)控制器用于進(jìn)行溫度平衡；熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8可以是單級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)、或是多級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)；蓄冷水箱內(nèi)置有相變蓄冷劑。
如圖1所示太陽能集熱器1經(jīng)集熱循環(huán)泵和循環(huán)管路2與分體設(shè)置的換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3的兩個(gè)循環(huán)水進(jìn)出管口連接，或者與在換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3內(nèi)設(shè)置的帶兩個(gè)獨(dú)立換熱管路的螺旋管式或板翅式等換熱器的管口連接，此時(shí)，可將集熱循環(huán)回路內(nèi)的水改為乙二醇等抗凍液進(jìn)行循環(huán)，由此形成生活用水的集熱循環(huán)回路。換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3內(nèi)的換熱器端口經(jīng)蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5分別與金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱的兩個(gè)端口相連，形成一個(gè)蓄熱回路，內(nèi)充經(jīng)去離子等處理的供熱循環(huán)用水；金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱4與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3構(gòu)成的的循環(huán)回路中可并接燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)鉅t輔助加熱同路6，用作太陽能與峰谷電蓄熱能量以外的制冷輔助能源補(bǔ)充；空調(diào)降溫裝置14間串聯(lián)或串并混聯(lián)、且同蓄冷水槽12、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13、熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的供冷端串聯(lián)形成制冷循環(huán)回路；熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的熱水輸入端與熱水循環(huán)泵7串聯(lián)后并聯(lián)于金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱間的蓄熱回路上，熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷卻水輸入端與冷卻循環(huán)泵和循環(huán)管路、冷卻水箱、冷卻水塔串聯(lián)，由此形成本發(fā)明的太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置的系統(tǒng)連接。
熱水供應(yīng)運(yùn)行過程太陽能集熱器1豎置或斜置安裝，太陽光照射在太陽能集熱器上，加熱由換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3中冷水進(jìn)水管進(jìn)入的水，換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3包括控制單元，通過循環(huán)加熱法進(jìn)行循環(huán)控制形成熱水，再經(jīng)換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3中的熱水輸出管輸出供生活熱水使用。
蓄熱制冷運(yùn)行過程除了生活用熱水部分以外，太陽能集熱器1白天經(jīng)集熱循環(huán)泵和循環(huán)管路2向換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3供入熱水蓄熱，換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3和金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱4分別可在夜間峰谷電時(shí)段進(jìn)行電加熱蓄熱；蓄熱制冷運(yùn)行過程中經(jīng)換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3中的控制單元控制，先釋放其中太陽能集熱器1所得的熱水熱量，經(jīng)蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5、熱水循環(huán)泵7送入熱水型制冷設(shè)備如熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的熱水端，此時(shí)K1接通、K2關(guān)閉，熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8循環(huán)輸出的冷凍水供入空調(diào)降溫裝置14的回路，再經(jīng)蓄冷水槽12、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13回到熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的供冷端進(jìn)行循環(huán)；當(dāng)蓄熱消耗后溫度不足時(shí)，可由金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱4釋放其中金屬蓄熱的熱量，此時(shí)K2接通、K1關(guān)閉；當(dāng)蓄熱再次消耗后溫度不足時(shí)，可以根據(jù)需要按照設(shè)定，選擇接通與點(diǎn)燃換熱式熱水器儲(chǔ)水箱3中的燃?xì)饧訜嵫b置對(duì)循環(huán)熱水進(jìn)行補(bǔ)充加熱，此時(shí)再次接通K1、關(guān)閉K2；或者選擇接通點(diǎn)燃加熱功率更大的燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)鉅t輔助加熱回路6，此時(shí)接通其中的K3，同時(shí)關(guān)閉K1和K2，由燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)鉅t輔助加熱回路6經(jīng)蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5輸出循環(huán)熱水，經(jīng)熱水循環(huán)泵7和連接管道供入熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的熱水端，與此同時(shí)，冷卻水經(jīng)冷卻塔9、冷卻水箱10、冷卻循環(huán)泵和循環(huán)管路11循環(huán)供入熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的冷卻水端，由此組成分戶式的熱水供應(yīng)和制冷的復(fù)合系統(tǒng)。
除此之外，蓄熱制冷還可采用部分集中處理法適應(yīng)多用戶單元樓更具經(jīng)濟(jì)性的制冷運(yùn)行選用大容量的熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8、冷卻塔9、冷卻水箱10、冷卻循環(huán)泵和循環(huán)管路11、蓄冷水槽12、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13并對(duì)此部分進(jìn)行集中處理，同時(shí)，在各分戶單元的熱水循環(huán)泵7后加設(shè)輸出熱水計(jì)量表(計(jì)量流量與或溫度)，并在集中處理裝置輸入各分戶單元的制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13中加設(shè)冷凍水計(jì)量表(計(jì)量流量與或溫度)，經(jīng)中央控制器進(jìn)行控制管理，由此組成部分集中處理的分戶式熱水供應(yīng)和制冷的復(fù)合系統(tǒng)。
所述的熱水型制冷設(shè)備可以是熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)或是熱水型太陽能空調(diào)熱泵。選用太陽能空調(diào)熱泵時(shí)因采用風(fēng)冷散熱，可以省去與熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)配套的冷卻塔、冷卻水箱、冷卻循環(huán)泵和循環(huán)管路，由于風(fēng)冷散熱功率較小，更適用于小型的分戶式系統(tǒng)。
顯而易見，在利用本發(fā)明實(shí)施例的太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置時(shí)，只要進(jìn)行采暖裝置循環(huán)回路疊加也可實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)采暖復(fù)合，其方法是在上述熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8的兩個(gè)熱水端上經(jīng)各連接一個(gè)帶自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三通切換閥，通過系統(tǒng)控制器控制后分別與空調(diào)降溫裝置14的回路兩端作管道直接連接，并與空調(diào)降溫裝置14的回路兩端并聯(lián)一個(gè)帶開關(guān)閥的采暖裝置循環(huán)回路，同時(shí)，經(jīng)制冷循環(huán)管路中的制冷與采暖開關(guān)切換設(shè)置繞開蓄冷水槽即可實(shí)現(xiàn)。開采暖裝置可以是地板輻射傳熱式供暖裝置或供暖散熱器(暖氣片)等，其采暖運(yùn)行過程為關(guān)閉熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)8、空調(diào)降溫裝置14的回路及制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路13，選擇同時(shí)接通所述的三通切換閥，使采暖裝置循環(huán)回路經(jīng)三通切換閥后一端與熱水循環(huán)泵7串接，然后按圖1所示與蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路5并聯(lián)，并打開采暖裝置循環(huán)回路中的開關(guān)閥，即可實(shí)現(xiàn)在太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)采暖。
權(quán)利要求
1.一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于包括太陽能集熱器、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱、金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱、熱水循環(huán)泵、熱水型制冷設(shè)備、空調(diào)降溫裝置、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路、蓄冷水槽，所述的太陽能集熱器經(jīng)集熱循環(huán)泵和循環(huán)管路與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱相連，所述的金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱的進(jìn)出水口經(jīng)蓄熱回路開關(guān)控制閥和循環(huán)管路與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱內(nèi)的換熱器管口相連接，空調(diào)降溫裝置間串聯(lián)或串并混聯(lián)、且同蓄冷水槽、制冷循環(huán)泵和循環(huán)管路、熱水型制冷設(shè)備的冷凍水輸出端串聯(lián)，熱水型制冷設(shè)備的熱水輸入端與熱水循環(huán)泵串聯(lián)后并聯(lián)于金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱與換熱式熱水器儲(chǔ)水箱間的回路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的太陽能集熱器是可立面豎置安裝的三維翅片式太陽能集熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的換熱式熱水器儲(chǔ)水箱中可帶有輔助的電加熱裝置與或燃?xì)饧訜嵫b置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的熱水型制冷設(shè)備可以是熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)、或是太陽能空調(diào)熱泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)可以是單級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)、或是多級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱包括金屬固體式蓄熱電熱水箱、或是帶固體外殼的金屬相變式蓄熱電熱水箱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的空調(diào)降溫裝置包括空調(diào)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)對(duì)流器等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于所述的蓄冷水箱內(nèi)置有相變蓄冷劑。
全文摘要
本發(fā)明采用一種太陽能、峰谷電蓄熱的熱水供應(yīng)與制冷復(fù)合裝置，其特征在于包括太陽能集熱器、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱、金屬固體式峰谷電蓄熱電熱水箱、熱水型制冷設(shè)備、空調(diào)降溫裝置、蓄冷水槽，通過太陽能集熱器、換熱式熱水器儲(chǔ)水箱與峰谷電蓄熱電熱水箱的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了兩種能源的互補(bǔ)利用，使得太陽能熱水供應(yīng)與住宅制冷能在同一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了設(shè)備成本，達(dá)到充分利用可再生能源與低價(jià)峰谷電能源，降低建筑能耗與熱水供應(yīng)和制冷的使用成本，減少環(huán)境污染，改善居住條件。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1766459SQ20041009450
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者潘戈 申請(qǐng)人:潘戈