一種太陽能、自然冷能的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，即一種優(yōu)先利用太陽能、自然冷能及低谷電進行蓄能的空調(diào)系統(tǒng)。其技術(shù)要點是，在現(xiàn)有空調(diào)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了相變蓄能裝置，即夏季可以利用自然冷源蓄冷，冬季可以利用太陽能蓄熱。實現(xiàn)了室內(nèi)熱環(huán)境在夏季依靠自然冷源及熱泵機組供冷，冬季依靠太陽能及熱泵機組供熱，更大程度上利用了新型清潔可再生能源，降低了空調(diào)耗電量。
【專利說明】一種太陽能、自然冷能的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，特別涉及一種太陽能、自然冷能與低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對室內(nèi)環(huán)境溫度的要求也日益增力口，由此帶來空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用日趨廣泛。工業(yè)生產(chǎn)中為實現(xiàn)生產(chǎn)過程需要有工藝性空調(diào)，商用建筑(寫字樓、賓館飯店、大中型商場等)需要有商用空調(diào)，個人家庭則需要有家用空調(diào)；空調(diào)系統(tǒng)已成為能耗大戶，其能耗量正逐年增多。
[0003]以商用建筑為例，空調(diào)能耗是建筑能耗的主要部分，占總能耗的50-60%。按重慶和上海的統(tǒng)計，中央空調(diào)用電量已分別占全市總用電量的23%和31.1 %，給各城市的供配電帶來了沉重的壓力。
[0004]近年來極端天氣的頻繁出現(xiàn)，氣候異常日益顯現(xiàn)，空調(diào)能耗必進一步增加，更是不斷考驗著國家電力供應(yīng)。而不可再生能源需求日益緊張，電力供需矛盾持續(xù)增強，如何提高能源利用率，更大程度上利用新型清潔可再生能源，降低空調(diào)能耗具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，充分利用可再生能源，提供一種優(yōu)先利用太陽能、自然冷能及低谷電進行蓄能的空調(diào)系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述問題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
自然冷能是指“常溫環(huán)境中，自然存在的低溫差低溫熱能”。該能量是一種潛在的大量低品位能源。例如，夏季可以通過晝夜溫差，在夜間采集自然冷能，儲存至相變材料中，在白天供應(yīng)冷能，減小機組負荷，起到節(jié)能減排的作用。
[0007]太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。太陽每秒鐘照射到地球上的能量相當于500萬噸煤。
[0008]本發(fā)明在能源方面可以優(yōu)先使用上述可再生能源，即夏季晝夜溫差產(chǎn)生的自然冷能和冬季太陽能儲能，其次是選擇國家大力倡導的低谷電儲能，最后采用平日電價進行能量補充。
[0009]一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，所述空調(diào)系統(tǒng)包括熱泵機組、第一換熱器、第二換熱器、太陽能集熱板、風機、蒸發(fā)式冷風機、相變蓄能裝置、溫度傳感裝置、信號采集裝置和控制器，所述熱泵機組與第一換熱器連接，所述第一換熱器通過管道與第二換熱器連接，所述第二換熱器上連接有太陽能集熱板和風機，所述第二換熱器通過管道與蒸發(fā)式冷風機相連接，所述蒸發(fā)式冷風機通過管道連接一相變蓄能裝置，所述相變蓄能裝置通過管道接用戶端；所述相變蓄能裝置的出入口均連接有溫度傳感裝置，所述溫度傳感裝置與信號采集裝置相連接，所述信號采集裝置與控制器相連接；所述相變蓄能裝置還通過管道與第一換熱器連接，所述相變蓄能裝置通過管道與第二換熱器連接。[0010]所述管道上設(shè)置有控制空氣流向的電動風閥。
[0011]所述相變蓄能裝置為雙溫相變蓄能裝置，包括自然冷能蓄冷部分和太陽能蓄熱部分。
[0012]所述自然冷能為夏季晝夜溫差。
[0013]所述雙溫相變蓄能裝置內(nèi)的填充材料，按質(zhì)量百分比計，高溫段為93.5%CaCl2.6Η20+1.9% SrCl2 ?6Η20+4.6%羧甲基纖維素鈉，低溫段為45%葵酸+55%月桂酸。
[0014]有益效果，本發(fā)明利用太陽能、自然冷能與低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)是在綜合考慮節(jié)能方式的特點后應(yīng)運而生的，與現(xiàn)有空調(diào)相比在結(jié)構(gòu)上增加了相變蓄能部分(夏季自然冷源蓄冷部分，冬季太陽能蓄熱部分)，實現(xiàn)了室內(nèi)熱環(huán)境在夏季依靠自然冷源及熱泵機組供冷，冬季依靠太陽能及熱泵機組供熱，過渡季節(jié)還可根據(jù)個人對舒適度的要求不同選擇自然冷源供冷或太陽能供熱的形式，充分利用了可再生能源太陽能及自然冷源。
[0015]此外，還可結(jié)合電力系統(tǒng)的分時電價政策，利用蓄能設(shè)備在電費較低的時段內(nèi)將能量儲存起來，在空調(diào)系統(tǒng)需求量大、電費較高的時段將這部分能量釋放出來，對自然能源進行補充。由于使用自然能源，大量節(jié)約運行費用，再加上低谷電的利用，使空調(diào)的運行費用大幅下降。
[0016]不僅可以減少新建電廠的投資，提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸變電設(shè)備的使用率，同時可減少能源使用(特別是對于火力發(fā)電)引起的環(huán)境污染，節(jié)約有限的不可再生資源，有利于生態(tài)平衡，是一項利國利民的雙贏措施。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明太陽能、自然冷能與低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)圖；
其中，I為熱泵機組，2為第一換熱器，3為太陽能集熱板，4為第二換熱器，5為風機，6為蒸發(fā)式冷風機，7為雙溫相變蓄能器，8為溫度傳感器，9為信號采集裝置，10為控制器，11為電動風閥。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，所述空調(diào)系統(tǒng)包括熱泵機組1、第一換熱器2、太陽能集熱板3、第二換熱器4、風機5、蒸發(fā)式冷風機6、相變蓄能裝置、溫度傳感裝置、信號采集裝置9和控制器10，所述熱泵機組I與第一換熱器2連接，所述第一換熱器2通過管道與第二換熱器4連接，所述第二換熱器4上連接有太陽能集熱板3和風機5，所述第二換熱器4通過管道與蒸發(fā)式冷風機6相連接，所述蒸發(fā)式冷風機6通過管道連接一相變蓄能裝置，所述相變蓄能裝置通過管道接用戶端；所述相變蓄能裝置的出入口均連接有溫度傳感裝置，所述溫度傳感裝置與信號采集裝置9相連接，所述信號采集裝置9與控制器10相連接；所述相變蓄能裝置還通過管道與第一換熱器2連接，所述相變蓄能裝置通過管道與第二換熱器4連接。[0020]該系統(tǒng)通過溫度傳感器對相變蓄能裝置的空氣進口溫度、出口溫度以及送風溫度進行測量，反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依據(jù)事先設(shè)定好的信號值進行比較，控制器輸出動作信號，控制空調(diào)系統(tǒng)各管路間閥門的開啟以及設(shè)備的啟停。
[0021]所述管道上設(shè)置有控制空氣流向的電動風閥11。
[0022]本實施例中，相變蓄能裝置采用的是雙溫相變蓄能器7，溫度傳感裝置采用的是溫度傳感器8。
[0023]系統(tǒng)蓄能器采用6雙溫相變蓄能器，通過在蓄能器中添加不同熔點的相變材料，運行時按照空氣流經(jīng)蓄能器的方向不同，實現(xiàn)了能量的梯級利用。
[0024]蓄熱過程中較高溫度的空氣先流經(jīng)高溫相變材料，與其發(fā)生熱交換溫度降低后，再經(jīng)過低溫相變材料，與其發(fā)生熱交換。
[0025]放熱過程中較低溫度的空氣先流經(jīng)低溫相變材料，與其發(fā)生熱交換溫度升高后，再經(jīng)過高溫相變材料，與其發(fā)生熱交換。
[0026]蓄冷過程中較低溫度的空氣先流經(jīng)低溫相變材料，與其發(fā)生熱交換溫度升高后，再經(jīng)過高溫相變材料，與其發(fā)生熱交換。
[0027]放冷過程中較高溫度的空氣先流經(jīng)高溫相變材料，與其發(fā)生熱交換溫度降低后，再經(jīng)過低溫相變材料，與其發(fā)生熱交換。
[0028]通過在蓄能器中添加不同熔點的相變材料使得傳熱溫差增加，有效利用了不同溫度梯度的能量，提高了能量的利用率，實現(xiàn)了能量的梯級利用。
[0029]所述空調(diào)系統(tǒng)包括以下運行模式:
1>冬季主要運行模式
太陽能蓄熱模式:
太陽能蓄熱模式開啟，太陽能集熱板吸收熱量，通過內(nèi)置傳熱介質(zhì)傳遞給熱空氣，熱空氣依次通過高溫PCM、低溫PCM蓄熱，此時閥門F7、F8、F13、F14、F16、F17、F20、F21開啟，蓄熱模式開啟。
[0030]PCM放熱模式:
空氣依次通過低溫PCM及高溫PCM，融化的PCM相變釋放熱量，熱泵機組此時不運行，此時F1、F2、F5、F6、F7、F10、F12、F13、F14、F16、F18開啟。僅當送風溫度低于給定值時，熱泵機組開啟輔助供熱。
[0031 ] 熱泵機組供熱蓄熱聯(lián)合模式:
冬季供暖季節(jié)，若夜間空調(diào)負荷較高時，可利用低谷電開啟熱泵機組制熱模式，熱空氣一部分依次通過高溫PCM (相變材料)及低溫PCM儲能，另一部分進入空調(diào)房間調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。此時閥門 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F10、F11、F12、F13、F14、F18 開啟。在夜間空調(diào)負荷較低無需熱泵機組供熱時，可開啟熱泵機組制熱模式，熱空氣通過高溫PCM及低溫PCM單純儲能，此時閥門 F3、F4、F5、F6、F7、F10、Fll、F12、F13、F14、F18 開啟。
[0032]熱泵機組供熱聯(lián)合太陽能蓄熱模式:
太陽能蓄熱模式開啟，太陽能集熱板吸收熱量，通過內(nèi)質(zhì)傳熱介質(zhì)傳遞給熱空氣。熱空氣依次通過高溫PCM、低溫PCM蓄熱，此時閥門F7、F8、F13、F14、F16、F17、F20、F21開啟，蓄熱模式開啟；熱泵機組開啟，直接供給室內(nèi)熱量，閥門F1、F2、F3、F4開啟。
[0033]2>過渡季節(jié)，空調(diào)無需全時段開啟，光照充足時開啟太陽能蓄熱裝置，光照不充足時運用夜間低谷開啟熱泵蓄熱，蓄熱當需要給房間供熱時，則開啟PCM放能模式；
3>夏季供冷季節(jié)運行模式 自然冷能蓄冷模式:
天氣晴朗，晝夜溫差較高時可利用晚間谷價電，采用蒸發(fā)式冷風機使空氣溫度進一步降低至冷空氣溫度達到15°C -20°C左右。冷空氣通過相變溫度較低低溫PCM，使其發(fā)生相變儲存冷量。經(jīng)過低溫段相變材料后的空氣溫度升高，達到約23°C-25°C左右。然后再經(jīng)過相變溫度較高高溫段相變材料進一步儲存冷量。此時F11、F12、F13、F14、F15、F17、F18、F19、F21開啟，蒸發(fā)式冷風機開啟。
[0034]PCM放冷模式:
白天在需要向房間提供冷風的時段內(nèi)，先釋放PCM內(nèi)的冷量，此時房間內(nèi)回風先通過高溫PCM降溫，然后經(jīng)過低溫PCM，送至空調(diào)房間，形成一個回路，此時F1、F2、F5、F6、F9、F10、F11、F13、F14開啟。當送風溫度低于設(shè)定值時，制冷機組開啟；制冷機組產(chǎn)生的冷量，當房間負荷較小時可一部分送至空調(diào)房間，一部分用于PCM蓄冷，此時參照熱泵機組供冷聯(lián)合相變蓄冷模式，當室內(nèi)負荷較高時冷風完全供入空調(diào)房間。
[0035]熱泵機組供冷聯(lián)合相變蓄冷模式:
利用低谷電開啟熱泵機組制冷模式，冷空氣一部分依次通過低溫PCM及高溫PCM儲能，另一部分進入空調(diào)房間調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。此時閥門F1、F2、F3、F4、F5、F6、F9、F10、F11、F13、F14開啟。熱泵機組制冷模式開啟。
[0036]熱泵機組蓄冷模式:
在夜間無需供冷時，可開啟熱泵機組制冷模式，冷空氣通過低溫PCM及高溫PCM單純儲能。此時閥門？3、卩4、卩5、卩6、卩9、卩10、卩11、卩13、？14開啟。熱泵機組制冷模式開啟。
[0037]信號采集裝置接收溫度傳感器以及設(shè)定的溫度信號，在環(huán)境不同條件下通過控制器控制電動風閥、熱泵機組、第一換熱器、第二換熱器、太陽能集熱板、風機以及蒸發(fā)式冷風機等的啟停，從而實現(xiàn)機組各個模式的切換。
[0038]太陽能、自然冷能與低谷電耦合的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的運行模式，分別考慮了不同時間、不同天氣條件、不同室內(nèi)負荷要求，另外還可以根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。
[0039]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，所述空調(diào)系統(tǒng)包括熱泵機組、第一換熱器、第二換熱器、太陽能集熱板、風機、蒸發(fā)式冷風機、相變蓄能裝置、溫度傳感裝置、信號采集裝置和控制器，所述熱泵機組與第一換熱器連接，所述第一換熱器通過管道與第二換熱器連接，所述第二換熱器上連接有太陽能集熱板和風機，所述第二換熱器通過管道與蒸發(fā)式冷風機相連接，其特征在于，所述蒸發(fā)式冷風機通過管道連接一相變蓄能裝置，所述相變蓄能裝置通過管道接用戶端；所述相變蓄能裝置的出入口均連接有溫度傳感裝置，所述溫度傳感裝置與信號采集裝置相連接，所述信號采集裝置與控制器相連接；所述相變蓄能裝置還通過管道與第一換熱器連接，所述相變蓄能裝置通過管道與第二換熱器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述管道上設(shè)置有控制空氣流向的電動風閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能、自然冷能和低谷電耦合的節(jié)能雙溫空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述相變蓄能裝置為雙溫相變蓄能裝置，包括自然冷能蓄冷部分和太陽能蓄熱部分。
【文檔編號】F24F5/00GK104033975SQ201410303015
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】徐洪壽 申請人:青島宇泰新能源科技有限公司