專利名稱：太陽(yáng)能和污水源熱泵復(fù)合能源利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一次可再生能源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。確切地說(shuō)是太陽(yáng)能和污水源熱泵復(fù)合能源利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展是21世紀(jì)人類社會(huì)生存和發(fā)展的主題。在可再生能源利用領(lǐng)域，熱泵技術(shù)具有供熱靈活，能效比高，運(yùn)行和維護(hù)維修費(fèi)用低，設(shè)備施工工期短難度小，運(yùn)行控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)集中供熱技術(shù)供熱外網(wǎng)和換熱站的建設(shè)和能源消耗以及在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)大量一次不可再生能源的消耗；太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)則充分利用太陽(yáng)能加熱熱媒且設(shè)備安裝施工方便、工期短，整套循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)只有水泵等管道動(dòng)力設(shè)備和電動(dòng)元件消耗少量電能，省去傳統(tǒng)集中供熱在運(yùn)行時(shí)大量一次不可再生能源的消耗和熱網(wǎng)及換熱站的建設(shè)投入，本系統(tǒng)具體針對(duì)污水源熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能熱水采暖技術(shù)的復(fù)合優(yōu)化利用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的針對(duì)污水源熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能熱水采暖技術(shù)的應(yīng)用主要集中與兩者技術(shù)的單獨(dú)應(yīng)用，而非聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行采暖。單獨(dú)使用太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)進(jìn)行采暖由于其承擔(dān)的熱負(fù)荷較大，需要設(shè)計(jì)面積較大的太陽(yáng)能集熱器的初投資，并且由于太陽(yáng)能輻照量的不穩(wěn)定性，為了保證系統(tǒng)全天候的正常供熱，往往需要較大的儲(chǔ)熱設(shè)備的投入，如儲(chǔ)熱水箱或者末端設(shè)備結(jié)合儲(chǔ)熱材料，并且為了保證熱水循環(huán)系統(tǒng)在夜晚或者室外溫度極端低時(shí)不發(fā)生凍結(jié)，還需在管道和水箱內(nèi)加設(shè)電伴熱帶和溫度傳感器等。因此，單獨(dú)使用太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)承擔(dān)建筑的所有熱負(fù)荷將會(huì)導(dǎo)致較大的系統(tǒng)設(shè)備初投資；
若單獨(dú)采用污水源熱泵承擔(dān)建筑的所有熱負(fù)荷進(jìn)行供熱，則會(huì)增大熱泵機(jī)組的初投資和后期運(yùn)行費(fèi)用，并且熱泵機(jī)組的SEER和IPLV也會(huì)隨著污水水溫和建筑物熱的負(fù)荷變化隨時(shí)改變，因此會(huì)無(wú)形中增加熱泵機(jī)組的電耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種太陽(yáng)能和污水源熱泵復(fù)合能源利用系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)如下
①充分利用太陽(yáng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)供暖；
②充分利用污水源熱泵實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度及能量的提升；
③將太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)和污水源熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接；
④采用相變蓄熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)存；
⑤充分利用峰谷電的政策。系統(tǒng)設(shè)備組成和運(yùn)行流程
根據(jù)本建筑的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案為太陽(yáng)能和污水源熱泵機(jī)組聯(lián)合供暖系統(tǒng)，將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)通過(guò)低溫水箱串聯(lián)在熱泵機(jī)組的取熱部分，并將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環(huán)境溫差較小，可不設(shè)保溫，節(jié)省了一部分初投資。污水源熱泵機(jī)組在谷電價(jià)工作時(shí)從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來(lái)自于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在日間工作時(shí)存儲(chǔ)在低溫水箱內(nèi)的，污水源熱泵機(jī)組從低溫水箱取得低品位熱能后經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組的制熱循環(huán)，放出高品位的熱量，并將熱量存儲(chǔ)于高溫水箱中，高溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水溫保持在48°C，并在水箱內(nèi)加入相變儲(chǔ)熱材料，以提高高溫水箱的蓄熱能力和熱延遲能力，同時(shí)可減小水箱的體積和造價(jià)，相變材料采用石蠟48#，相變溫度為48°C，封裝方式為礦泉水瓶?jī)?nèi)密封。末端的用熱設(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管，供水溫度為450C，回水溫度為38°C，溫差為7 V，熱泵機(jī)組冷凝器溫度約為50°C。系統(tǒng)的運(yùn)行和控制策略
污水源熱泵機(jī)組在電價(jià)低谷時(shí)運(yùn)行，此時(shí)熱泵機(jī)組從低溫水箱取熱，經(jīng)過(guò)熱泵的制熱循環(huán)后供熱，所供熱量提供給此時(shí)室內(nèi)用熱量和高溫水箱的蓄熱量；電價(jià)高峰時(shí)則關(guān)閉熱泵機(jī)組，高溫儲(chǔ)熱水箱將電價(jià)低谷時(shí)儲(chǔ)存的熱量放出，提供給風(fēng)機(jī)盤(pán)管以滿足室內(nèi)供熱量，與此同時(shí)太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)運(yùn)行，加熱低溫水箱內(nèi)的污水，并把熱量?jī)?chǔ)存于水中，以待熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)取熱。本運(yùn)行方式可充分利用了波谷電價(jià)差，使熱泵機(jī)組達(dá)到最佳的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而最少運(yùn)行費(fèi)用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
(1)充分利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)供暖；
(2)充分利用污水源熱泵實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度及能量的提升；
(3)采用相變蓄熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存和延遲；
(4)充分利用峰谷電的政策，達(dá)到最佳運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；
(5)通過(guò)節(jié)能性對(duì)比分析得
①本套節(jié)能系統(tǒng)相比傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)每年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)；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(xué)煙霧的形成。綜上，兩者技術(shù)的復(fù)合利用很好的克服了彼此的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了最佳運(yùn)行效果、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保效果，從根本上實(shí)現(xiàn)綠色復(fù)合能源的綜合利用，值得大力應(yīng)用與推廣。


圖1是本發(fā)明連接示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，太陽(yáng)能集熱器通過(guò)管路連接低溫儲(chǔ)熱水箱，低溫儲(chǔ)熱水箱連接中水源熱泵機(jī)組，中水源熱泵機(jī)組連接高溫相變儲(chǔ)熱水箱，高溫相變儲(chǔ)熱水箱連接低溫送風(fēng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管，低溫儲(chǔ)熱水箱和高溫相變儲(chǔ)熱水箱均裝有電伴熱帶。其中高溫相變儲(chǔ)熱水箱內(nèi)有水瓶封裝石蠟相變材料，外用發(fā)泡保溫。太陽(yáng)能集熱器是真空玻璃管太陽(yáng)能集熱器。管路中裝有閥門(mén)。本系統(tǒng)為太陽(yáng)能和污水太陽(yáng)能和污水源熱泵機(jī)組聯(lián)合供暖系統(tǒng)，將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)通過(guò)低溫水箱串聯(lián)在熱泵機(jī)組的取熱部分，并將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環(huán)境溫差較小，可不設(shè)保溫，污水源熱泵機(jī)組在谷電價(jià)工作時(shí)從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來(lái)自于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在日間工作時(shí)存儲(chǔ)在低溫水箱內(nèi)的，污水源熱泵機(jī)組從低溫水箱取得低品位熱能后經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組的制熱循環(huán)，放出高品位的熱量，并將熱量存儲(chǔ)于高溫水箱中。高溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水溫保持在48°C，并在水箱內(nèi)加入相變儲(chǔ)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?jī)?nèi)密封，末端的用熱設(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管，供水溫度為45°C，回水溫度為38°C，溫差為7°C，熱泵機(jī)組冷凝器溫度約為50°C。
權(quán)利要求
1.太陽(yáng)能和污水源熱泵復(fù)合能源利用系統(tǒng)其特征在于本系統(tǒng)為太陽(yáng)能和污水太陽(yáng)能和污水源熱泵機(jī)組聯(lián)合供暖系統(tǒng)，將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)通過(guò)低溫水箱串聯(lián)在熱泵機(jī)組的取熱部分，并將15°C的中水作為水源，低溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水溫保持在20°C，低溫水箱因水與外界環(huán)境溫差較小，可不設(shè)保溫，污水源熱泵機(jī)組在谷電價(jià)工作時(shí)從低溫水箱取熱，低溫水箱的熱量則完全來(lái)自于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在日間工作時(shí)存儲(chǔ)在低溫水箱內(nèi)的，污水源熱泵機(jī)組從低溫水箱取得低品位熱能后經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組的制熱循環(huán)，放出高品位的熱量，并將熱量存儲(chǔ)于高溫水箱中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能和污水源熱泵復(fù)合能源利用系統(tǒng)其特征在于高溫水箱在系統(tǒng)運(yùn)彳丁時(shí)水溫保持在48 C，并在水箱內(nèi)加入相變儲(chǔ)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?jī)?nèi)密封，末端的用熱設(shè)備釆用風(fēng)機(jī)盤(pán)管，供水溫度為45°C，回水溫度為38°C，溫差為7°C，熱泵機(jī)組冷凝器溫度約為50°C。
全文摘要
本系統(tǒng)為太陽(yáng)能和污水源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和污水水源通過(guò)低溫水箱串聯(lián)在熱泵機(jī)組的取熱部分，機(jī)組夜間谷電價(jià)時(shí)開(kāi)啟，蒸發(fā)端從低溫水箱取熱，熱量完全由太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在日間工作時(shí)存儲(chǔ)，污水源熱泵機(jī)組在谷電價(jià)工作時(shí)從低溫水箱取得低品位熱能后經(jīng)過(guò)機(jī)組的制熱循環(huán)，放出高品位的熱能，一部分存儲(chǔ)于高溫水箱中，另一部分直接提供給末端設(shè)備供暖，高溫水箱內(nèi)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(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管，送風(fēng)溫度較低，以提高熱泵機(jī)組供熱的EER，進(jìn)而降低機(jī)組的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，風(fēng)機(jī)盤(pán)管日間工作的熱量則來(lái)自高溫水箱內(nèi)相變材料和水在夜間的蓄熱量。
文檔編號(hào)F24D11/02GK102997319SQ20121044613
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者馮國(guó)會(huì), 江明志, 黃凱良 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)