專利名稱：應(yīng)用太陽能相變蓄熱的全熱回收新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用太陽能相變蓄熱的全熱回收新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，屬 于空調(diào)采暖通風(fēng)領(lǐng)域。
技術(shù)背景我國是建筑業(yè)大國，建筑業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。建筑節(jié)能 和建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，不僅涉及老百姓的生活質(zhì)量，而且也是關(guān)系國計(jì)民生的大事業(yè)。我國正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展時(shí)期，每年大約20億m2的 建筑總量，接近全球年建筑總量的一半。我國在這個(gè)時(shí)期新建建筑以及原有 400億nf存量建筑是否節(jié)能，不僅關(guān)系到能否緩解我國能源供求的緊張狀況， 而且還關(guān)系到全球的氣候變化與可持續(xù)發(fā)展。據(jù)有關(guān)部門測算，目前住宅總能耗已占全國能耗的37%;而在建筑能耗 中，用于空調(diào)、采暖的能耗占到了建筑能耗的35%~50%。隨著人們環(huán)境意識 的不斷增強(qiáng)，人們在要求一個(gè)舒適的熱環(huán)境的同時(shí)，對室內(nèi)空氣品質(zhì)也越來 越關(guān)注。對于空調(diào)系統(tǒng)來說，新風(fēng)的有效補(bǔ)充變得越來越重要。室內(nèi)新風(fēng)的 不斷補(bǔ)充無疑會帶來空調(diào)系統(tǒng)能耗的增加。在北方冬季空調(diào)采暖負(fù)荷中，新 風(fēng)加熱負(fù)荷達(dá)20%~30%。雖然通過全熱交換器可減少一部分新風(fēng)加熱負(fù)荷， 但新風(fēng)加熱負(fù)荷仍然比較大。眾所周知，太陽能是一種"取之不盡，用之不竭"的能源。太陽每年以輻 射形式送給地球表面的能量高達(dá)8.5X10"kW，相當(dāng)于2000年全球總能量的 70萬倍；每40min照射在地球上的太陽能足以供全人類一年能量的消耗。我 國位于地球的北緯18°~54°,這一區(qū)域太陽的年輻射總量為335 1000kJ/cm2， 年照度時(shí)數(shù)為1000 3000h。太陽能資源雖然是非常好的客再生能源，但是太 陽能熱能密度不高，而且輻射強(qiáng)度變化大、不穩(wěn)定，這給太陽能的利用帶來 了很大的難度。而相變材料具有在近似等溫的條件下，吸收或釋放大量熱量的特點(diǎn)。因此，只要根據(jù)太陽輻射強(qiáng)度的變化規(guī)律，以及用熱系統(tǒng)需求熱負(fù) 荷特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相變溫度合適的相變材料，就可實(shí)現(xiàn)太陽能不同地點(diǎn)、不同時(shí) 間的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有的太陽能蓄熱技術(shù)，更多的是應(yīng)用于土壤源熱泵系統(tǒng)、吸收式制冷 系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)。在空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)是室內(nèi)空氣品質(zhì)和舒適環(huán)境的重 要保證，隨著人們對環(huán)境和健康的日益注重，新風(fēng)量的有效供給對空調(diào)系統(tǒng) 來說尤為重要。但是，對于冬季空調(diào)供暖系統(tǒng)，由于室內(nèi)外溫差大，用于加 熱新風(fēng)所需的能耗是很大的，目前采用比較多的方式是，利用全熱回收熱交 換器回收一部分排風(fēng)中的熱量。但是因?yàn)榛厥諢崃坑邢?，送入房間的新風(fēng)溫 度偏低，仍然需要補(bǔ)充加熱。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有裝置的上述缺陷，提出了一種應(yīng)用太 陽能相變蓄熱的全熱回收新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用相變蓄熱裝置將不穩(wěn)定 的太陽能有效蓄存，并用于補(bǔ)充加熱冬季空調(diào)新風(fēng)的熱源，以實(shí)現(xiàn)冬季空調(diào) 供暖能耗的減少。本系統(tǒng)將太陽能集熱器l、相變蓄熱裝置2、全熱回收熱交換器3和空氣 -水熱交換器4有機(jī)的組合起來，利用太陽能集熱器1將太陽能轉(zhuǎn)化成熱水， 并利用相變蓄熱裝置2通過熱水作為熱媒體，將不穩(wěn)定的、多變化的太陽能 蓄存起來，變成溫度波動小、供熱穩(wěn)定的熱能；利用空氣-水熱交換器4將通 過全熱回收熱交換器3進(jìn)行熱回收后的新風(fēng)進(jìn)行加熱，然后送至空調(diào)房間。本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案。本系統(tǒng)主要包括有全熱回收熱交換器 3、太陽能集熱器l、相變蓄熱裝置2、空氣/水熱交換器4和全熱回收熱交換 器3。其中，太陽能集熱器l通過閥門V5E、水泵5和閥門V2B與相變蓄熱 裝置2連接，組成了太陽能一熱水一相變蓄熱水系統(tǒng)回路。相變蓄熱裝置2 通過閥門V3C、閥門V6F、水泵5和閥門VIA與空氣/水熱交換器4連接，組 成了相變蓄熱裝置一空氣/水熱交換器放熱水系統(tǒng)回路；閥門V4D —端分別與閥門V3C和閥門V6F連接，另一端分別與閥門V1A和閥門V5E連接；空氣 /水熱交換器4與前置的全熱回收熱交換器3連接，組成了全熱回收-空氣/水熱 交換新風(fēng)系統(tǒng)回路。本實(shí)用新型的工作模式如下模式l:全熱量蓄熱模式，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門V2B、閥門V5E、 水泵5打開，閥門V1A、閥門V3C、閥門V4D、閥門V6F關(guān)閉。在該模式下， 太陽能集熱器l、相變蓄熱裝置2、闊門V5E、水泵5、閥門V2B構(gòu)成太陽能 -熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路，利用太陽能集熱器1將太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成熱 水，并以熱水作為熱媒體，將太陽能蓄存在相變蓄熱裝置2內(nèi)。模式2:相變蓄熱裝置獨(dú)立放熱模式，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門V1B、 閥門V3C、閥門V6F、水泵5打開，閥門V2B、閥門V4D、閥門V5E關(guān)閉。 相變蓄熱裝置2、閥門V3C、閥門V6F、空氣/水熱交換器4、水泵5、閥門 VIA構(gòu)成相變放熱-熱水-空氣/水熱交換水系統(tǒng)回路，蓄熱后的相變蓄熱裝置2 利用熱水作為熱媒體，將預(yù)先蓄存的太陽能通過空氣/水熱交換器4水側(cè)釋放 給空氣側(cè)的新風(fēng)。模式3:太陽能集熱器獨(dú)立放熱模式，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門V2B、 閥門V3C、閥門V6F、水泵5打開，閥門V1A、閥門V4D、閥門V5E關(guān)閉。 太陽能集熱器1、閥門V3C、閥門V6F、空氣/水熱交換器4、水泵5、閥門 V2B組成該模式下的運(yùn)行回路。模式4:相變蓄熱裝置邊蓄熱邊放熱模式1，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門 V2B、閥門V3C、閥門V6F、閥門V5E、水泵5打開，閥門V1A、閥門V4D 關(guān)閉。模式5:相變蓄熱裝置邊蓄熱邊放熱模式2，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門 V2B、閥門V4D、閥門V3C、閥門V6F、水泵5打開，閥門V1A、閥門V5E關(guān)閉。模式6:相變蓄熱裝置邊蓄熱邊放熱模式3，在該模式下運(yùn)行時(shí)，閥門V2B、閥門V4D、閥門V6F、水泵5打開，閥門V1A、閥門V3C、閥門V5E關(guān)閉?？諝?水熱交換器4空氣側(cè)與全熱回收熱交換器3通過風(fēng)管及風(fēng)閥連接， 構(gòu)成全熱回收-空氣/水熱交換新風(fēng)系統(tǒng)回路，首先通過全熱回收熱交換器4將 室內(nèi)排風(fēng)的廢熱回收，用于預(yù)熱室外低溫新風(fēng)；然后通過空氣/水熱交換器3 空氣側(cè)，從水側(cè)獲得太陽能熱量，以對預(yù)熱后的新風(fēng)進(jìn)一步加熱至達(dá)到房間 送風(fēng)要求。本實(shí)用新型的工作過程早晨，相變蓄熱裝置2把前一天蓄存的熱量已 釋放完畢。太陽出來后，本系統(tǒng)可以有兩種工作模式1)相變蓄熱裝置2進(jìn) 入全熱量蓄熱模式，太陽能-熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路工作，閥門V2B、閥門 V5E、水泵5開啟，閥門V1A、閥門V3C、閥門V4D、閥門V6F關(guān)閉。艮卩， 由太陽能集熱器1將吸收的太陽能量轉(zhuǎn)換給水，升溫后的熱水向相變蓄熱裝 置2蓄熱，直至蓄熱結(jié)束。2)太陽出來后，相變蓄熱裝置2進(jìn)入邊蓄熱邊放 熱模式，太陽能-熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路與相變放熱-熱水-空氣/水熱交換水 系統(tǒng)回路同時(shí)工作，閥門V2B、閥門V5E、閥門V3C、閥門V6F、水泵5開 啟；閥門V1A、閥門V4D關(guān)閉。即，由太陽能集熱器l將吸收的太陽能量轉(zhuǎn) 換為熱水，升溫后的熱水部分向相變蓄熱裝置2蓄熱，部分通過空氣-水熱交 換器4水側(cè)向空氣側(cè)放熱。白天，本系統(tǒng)也有兩種工作模式1)太陽能集熱 器1進(jìn)入獨(dú)立放熱模式運(yùn)行。即，太陽能集熱器1將太陽能轉(zhuǎn)換為熱水，送 至空氣/水熱交換器3水側(cè)向空氣側(cè)放熱。2)相變蓄熱裝置2進(jìn)入邊蓄熱邊放 熱模式3，太陽能-熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路與相變放熱-熱水-空氣/水熱交換 水系統(tǒng)回路同時(shí)工作，相變蓄熱裝置2將預(yù)先蓄存的太陽能釋放給熱媒體， 作為熱媒體的熱水通過空氣/水熱交換器3水側(cè)將熱量釋放給空氣側(cè)；同時(shí)太 陽能集熱器1加熱來自空氣-/熱交換器3水側(cè)的低溫?zé)崴?，向相變蓄熱裝置2 蓄熱。晚上或陰天，相變蓄熱裝置2進(jìn)入獨(dú)立放熱模式相變放熱-熱水-空氣 /水熱交換水系統(tǒng)回路工作，相變蓄熱裝置2進(jìn)入獨(dú)立放熱模式。g卩，相變蓄熱裝置2將預(yù)先蓄存的太陽能釋放出來，加熱來自空氣/水熱交換器3水側(cè)的低溫?zé)崴郎睾蟮臒崴滞ㄟ^空氣/水熱交換器3水側(cè)將熱量釋放給空氣側(cè)。 當(dāng)本系統(tǒng)在模式2、模式3、模式4、模式5、模式6下工作時(shí)，全熱回收-空 氣/水熱交換新風(fēng)系統(tǒng)回路工作，經(jīng)全熱回收熱交換器3回收室內(nèi)排風(fēng)6的廢 熱，并將回收的熱量傳送給室外低溫新風(fēng)7，預(yù)熱后的新風(fēng)再進(jìn)入空氣-水熱 交換器4空氣側(cè)，獲得來自水側(cè)的太陽能熱，被再次加熱的新風(fēng)8可直接送 入房間，在不承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷或承擔(dān)部分室內(nèi)負(fù)荷的條件下，為空調(diào)房間提供 一個(gè)舒適而健康環(huán)保的工作與生活環(huán)境。采用本系統(tǒng)后，加熱新風(fēng)的熱源不再需要人工熱源，可以通過兩種途徑 解決1)通過回收排風(fēng)中的廢熱預(yù)熱室外低溫新風(fēng)7，提高了能源的利用率; 2)從太陽能中獲取熱能加熱新風(fēng)，將太陽能集熱器l、相變蓄熱裝置2和空 氣-水熱交換器3有機(jī)結(jié)合起來，高效收集、儲存太陽能，并利用太陽能進(jìn)一 步加熱冬季空調(diào)新風(fēng)，實(shí)現(xiàn)了冬季空調(diào)供暖能耗的減少，減少C02排放量， 保護(hù)人類生存環(huán)境。 說明附圖


圖1本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖圖中1、太陽能集熱器，2、相變蓄熱裝置，3、全熱回收熱交換器，4、 空氣/水熱交換器，5、水泵，6、室內(nèi)排風(fēng)，7、室外低溫新風(fēng)，8、加熱后 新風(fēng)A、閥門V1， B、閥門V2， C、閥門V3， D、閥門V4， E、閥門V5， F、閥 門V6。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合
圖1說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本系統(tǒng)主要包括有全熱 回收熱交換器3、太陽能集熱器l、相變蓄熱裝置2、空氣/水熱交換器4和全 熱回收熱交換器3。其中，太陽能集熱器1通過閥門V5E、水泵5和閥門V2B 與相變蓄熱裝置2連接，組成了太陽能—熱水一相變蓄熱水系統(tǒng)回路。相變 蓄熱裝置2通過閥門V3C、閥門V6F、水泵5和閥門VIA與空氣/水熱交換器4連接，組成了相變蓄熱裝置一空氣/水熱交換器放熱水系統(tǒng)回路；閥門V4D一端分別與閥門V3C和閥門V6F連接，另一端分別與閥門VIA和閥門V5E 連接；空氣/水熱交換器4與前置的全熱回收熱交換器3連接，組成了全熱回 收-空氣/水熱交換新風(fēng)系統(tǒng)回路。
權(quán)利要求1、應(yīng)用太陽能相變蓄熱的全熱回收新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要包括有全熱回收熱交換器(3)，其特征在于還包括有太陽能集熱器(1)、相變蓄熱裝置(2)、空氣/水熱交換器(4)和全熱回收熱交換器(3)；其中，太陽能集熱器(1)通過閥門V5(E)、水泵(5)和閥門V2(B)與相變蓄熱裝置(2)連接，組成了太陽能-熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路；相變蓄熱裝置(2)通過閥門V3(C)、閥門V6(F)、水泵(5)和閥門V1(A)與空氣/水熱交換器(4)連接，組成了相變蓄熱裝置-空氣/水熱交換器放熱水系統(tǒng)回路；閥門V4(D)一端分別與閥門V3(C)和閥門V6(F)連接，另一端分別與閥門V1(A)和閥門V5(E)連接；空氣/水熱交換器(4)與前置的全熱回收熱交換器(3)連接，組成了全熱回收-空氣/水熱交換新風(fēng)系統(tǒng)回路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用太陽能相變蓄熱的全熱回收新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有太陽能集熱器(1)、相變蓄熱裝置(2)、空氣/水熱交換器(4)和全熱回收熱交換器(3)；其中，太陽能集熱器(1)通過閥門V5(E)、水泵(5)和閥門V2(B)與相變蓄熱裝置(2)連接，組成了太陽能-熱水-相變蓄熱水系統(tǒng)回路；本系統(tǒng)將太陽能集熱器(1)、相變蓄熱裝置(2)全熱回收交換器(3)以及空氣/水熱交換器(4)有機(jī)的組合起來，利用太陽能集熱器(1)將太陽能轉(zhuǎn)化成熱水，并利用相變蓄熱裝置(2)通過熱水作為熱媒體，將不穩(wěn)定的、多變化的太陽能蓄存起來，變成溫度波動小、供熱穩(wěn)定的熱能；利用空氣/水熱交換器(3)將通過全熱回收熱交換器(4)進(jìn)行熱回收后的新風(fēng)進(jìn)行加熱后，送至空調(diào)房間。本實(shí)用新型利用太陽能進(jìn)一步加熱冬季空調(diào)新風(fēng)，實(shí)現(xiàn)了冬季空調(diào)供暖能耗的減少，減少CO₂排放量，保護(hù)人類生存環(huán)境。
文檔編號F24J2/46GK201093787SQ200720173280
公開日2008年7月30日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者謝光亞, 超 陳 申請人:北京工業(yè)大學(xué)