CN101825373A

CN101825373A - 太阳热水空调建筑一体化系统

Info

Publication number: CN101825373A
Application number: CN201010199538A
Authority: CN
Inventors: 邢诒存; 庞鸿山; 谢家儒; 吴先斌
Original assignee: HAIKOU TIANLENG SOLAR POWER CO Ltd
Current assignee: HAIKOU TIANLENG SOLAR POWER CO Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-09-08

Abstract

本发明是一种间接和直接利用太阳能的热水、空调与建筑一体化系统，它由太阳集热单元[1]、风机盘管[2]、盘管节流阀[3]、冷却电磁阀[4]、冷却塔[5]、冷冻水输出电磁阀[6]、冷冻水输出泵[7]、贮冷水池[8]、冷冻水输入泵[9]、冷冻水输入电磁阀[10]、冷冻水输入节流阀[11]、水冷冷水机组[12]、热水节流阀[13]、热水泵[14]、贮热水池[15]、喷头[16]、单元泵[17]、单元节流阀[18]等组成，实现了太阳热水空调与建筑一体化，全天候供应热水和冷冻水(夏天)。根据太阳高度角，气象条件和用户要求，从多种配置中选择最佳方案达到大幅度节能：夏天，实现热水和空调联供，避免了热污染和冷量损耗，在最低温度时段制冷贮冷，提高了效率，又能移峰填谷，节省电费，缓解用电紧张；冬天，实现热水和采暖联供。采用水循环贮热贮冷供热供冷系统，减少集热面积和换热环节，降低了成本；太阳热转换效率高，空气热转换能效高，初投资、运行费和节电，都优于同容量的传统太阳热水空调系统。

Description

太阳热水空调建筑一体化系统

技术领域

本发明涉及一种热水、空调与建筑一体化的设备，尤其涉及一种间接和直接利用太阳能的制热、制冷装置及其构成的热水、空调与建筑一体化系统。

背景技术

太阳能是分布广泛、丰富、清洁的可再生能源。目前，间接利用太阳能的空气源热泵、水源热泵和地源热泵把存储在空气中、江河湖海中、浅地层中的太阳能(广泛均匀的低温热能)转换为热能和冷能；直接利用太阳能的太阳热水器把太阳光能转换为热能，在全世界范围内都得到广泛应用，有很好的社会效益和经济效益。

但是，直接利用太阳能，由于太阳能密度低、间歇性，使得初投资大，实现全天候供热水难度大，需要辅助能源，用油或气作辅助能源有污染，使用也不方便，用电加热器作为辅助，加热量较大的洗澡用水，把高品位的电能转换为低品位的低温热能，其转换程序不合理，而且耗电量巨大。间接利用太阳能的空气源热泵，由于空气温度随地区、季节变化大，在使用过程中的问题有：冬天难启动，产热能效低；所需蒸发器吸热面积大，通过的空气流量大；易结霜，热量损失大。

发明内容

本发明的目的，是综合现有间接利用太阳能的热泵和直接利用太阳能热水器的优点，克服其各自的不足，以《太阳冷水器》为基础，在最低温度时段制冷贮冷，在最高温度时段制热贮热，提供一种间接和直接利用太阳能的互补技术，充分利用太阳能，来实现全天候供热水，同时，夏天供冷空调，冬天供热采暖，而且，合理设计管道和水池使其与建筑一体化。

本发明所设计的太阳热水空调建筑一体化系统由太阳集热单元、冷却塔(水源换热器或地源换热器)、风机盘管、贮热水池、贮冷水池、节流阀、水泵、水冷冷水机组等组成。其中设计的太阳集热单元采用分体式太阳能对流型集热管，构成平板式集热器，或采用相应的平板集热器都具有构造简单、价廉、高效等特点，外形平整轻薄易与建筑结合，又具有一定的抗冻能力。水冷冷水机组，根据不同地区、季节用空气源的选用冷却塔，用水源的选用水源换热器，用地源的选用地源换热器。风机盘管可采用明装的、暗装的或落地的。所设计的贮热水池由建筑材料构成，其上方有两个进水口一个出水口，下方有两个出水口，在水池中采用流量自适应布水器，使池中热水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保加热水有很高的能效。所设计的贮冷水池上方有一个进水口，一个出水口，其下方也有一个进水口，一个出水口，在池中采用流量自适应布水器，使其冷冻水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保制冷冻水有很高的能效。所设计的热泵采用水冷冷水机组，根据不同地区、季节选用空气源、水源或地源，设热水通道和冷水通道，具有将空气中、江河湖海中、浅地层中的低温热能高效转换为热能和冷能，以加热水和制冷冻水并由其通道输出。冷却塔和贮热水池通过热水输出节流阀、热水泵和冷却电磁阀控制其与水冷冷水机组的热水出水口接通和流量。

本发明所设计的太阳热水空调建筑一体化系统，根据太阳高度角，气象条件和用户要求，从多种配置中选择最佳方案达到大幅度节能：夏天，实现热水和空调联供，避免了热污染和冷量损耗，在最低温度时段制冷贮冷，提高了效率，又能移峰填谷，节省电费，缓解用电紧张；冬天，实现热水和采暖联供。采用水循环贮热贮冷供热供冷系统，减少集热面积和换热环节，降低了成本；太阳热转换效率高，空气热转换能效高，初投资、运行费和节电，都优于同容量的传统太阳热水空调系统。

附图说明

附图是本发明实施的太阳热水空调建筑一体化系统的部分工作流程图。

具体实施方式

附图所示结构，其中：太阳集热单元[1]、风机盘管[2]、盘管节流阀[3]、冷却电磁阀[4]、冷却塔[5]、冷冻水输出电磁阀[6]、冷冻水输出泵[7]、贮冷水池[8]、冷冻水输入泵[9]、冷冻水输入电磁阀[10]、冷冻水输入节流阀[11]、水冷冷水机组[12]、热水节流阀[13]、热水泵[14]、贮热水池[15]、喷头[16]、单元泵[17]、单元节流阀[18]等。

按照附图所示的太阳热水空调建筑一体化系统中，太阳集热单元[1]的进口与贮热水池[15]下方一个接口连接，其出口通过单元节流阀[18]、单元泵[17]与[15]上方一个接口连接形成太阳环路；水冷冷水机组[12]的热水进口与[15]下方的另一个接口连接，同时与冷却塔[5]冷却水出口连接，[12]的热水出口经热水输出节流阀[13]、热水泵[14]与[15]上方的另一接口连接，同时通过冷却电磁阀[4]与[5]冷却水进口连接，形成的空气环路一侧构成直接和间接利用太阳能互补环路，其按规定程序加热[15]中的水，由洗澡喷头[16]或通过管道供热水洗澡或采暖或其他生活用水。空气环路另一侧[12]的冷冻水出口与贮冷水池[8]下方的一个接口连接，[12]的冷冻水进口通过冷冻水输入节流阀[11]、冷冻水输入电磁阀[10]、冷冻水输入泵[9]与[8]上方的一个接口连接，形成制冷水环路；[8]上方的另一个接口与风机盘管[2]的出口连接，[8]下方的另一个接口通过冷冻水输出泵[7]、冷冻水出电磁阀[6]、盘管节流阀[3]与[2]的进口连接，形成供冷空调环路。冬天采暖时，[2]通过[7]、[6]、[3]接[15]的热水进口、出口，[12]的冷冻水进口、出口接[5]或水源换热器或地源换热器。

附图所示结构中，太阳集热单元[1]，采用分体式太阳能对流型集热管，构成平板式集热器(或采用平板集热器)具有结构简单、价廉、可靠、寿命长，又平整轻薄，便于与建筑结合，具有一定的抗冻能力。所设计的贮热水池[15]由建筑材料构成，其内部设有保温建筑材料构成的保温层，上方有两个进水口一个出水口，下方有两个出水口，在水池中采用流量自适应布水器，使池中热水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保加热水有很高的能效。水冷冷水机组[12]，根据不同地区、季节，选用空气源的或水源的或地源的，分别配用冷却塔、水源换热器、地源换热器。贮冷水池[8]由建筑材料构成，其内部设有保温建筑材料构成的保温层，上方有一个进水口，一个出水口，下方也有一个进水口，一个出水口，在池中采用流量自适应布水器，使其冷冻水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保制冷冻水有很高的能效。冷却塔[5]和贮热水池[15]通过热水节流阀[13]、热水泵[14]和冷却电磁阀[4]控制其与水冷冷水机组[12]的热水出水口接通和流量。

本发明所设计的太阳集热单元[1]的集热面积，仅满足正常照(日照时数≥6小时/天)，由太阳能独立供热水，但是，在空调季节，由冷却水预热[15]中的水，日照时数≥1.5小时/天，也可满足由太阳能独立供热水，或根据太阳高度角、气象条件和用户要求设计。当[1]与贮热水池[15]的高度差在20cm至100cm时，可省去单元泵[17]和单元节流阀[18]，让集热、贮热在自然循环状态下工作；否则，调节好[18]，启动[17]在强迫循环下工作。在太阳辐射下，[1]中的水被加热，其上端较热的水经管道、[15]上方的接口流回池中；[15]下方温度较低的水，经其接口、管道、[1]的进口，流到[1]的下部，反复循环，使[15]中水加热到大于供水温度。[15]中的热水通过管道供喷头[16]热水洗澡或经管道供给其他生活用水，当[16]和[15](或其他供热水装置)之高度差不够时，需加供水泵；也可设计满足采暖供水温度，通过管道和转换装置，供给风机盘[2]热水，进行采暖。在阴雨天，当贮热水池[15]中的水温低于供热水温度时，水冷冷水机组[12]工作，热水泵[14]、热水节流阀[13]启动，加热[15]中的水并存贮起来以供生活用。多云天，太阳辐射加热水未能达到供水温度时，太阳能、空气源、水源或地源互补加热水。可通过时间控制或太阳辐射度控制，使其工作都处于最佳状态，大幅度节约电能。

当贮冷水箱[8]水温高于供冷空调温度时，水冷冷水机组[12]工作，冷冻水输入泵[9]、冷冻水输入电磁阀[10]启动，冷冻水输出电磁阀[6]关闭，冷冻水输出泵[7]停止。[8]上方温度较高的水，由冷冻水输入泵[9]驱动，自[8]上方的输出口流经冷冻水输入电磁阀[10]、冷冻水输入节流阀[11]、[12]的冷冻水入口、冷冻水通道、[12]的冷冻水输出口至[8]下方的冷冻水入口，使其中的水降温。同时，把其低温热转换为较高品位的热能，并把热水通道中的水加热，经热水节流阀[13]、热水泵[14]泵到贮热水池[15]中。以上过程反复循环，使[8]中水温降到空调所需的温度。[8]中水的低温热能，来自风机盘[2]或冷却塔[5](水源换热器或地源换热器)，来自空气源、水源或地源。供冷空调时，冷冻水输出泵[8]启动、冷冻水输出电磁阀[6]启动，冷却电磁阀[4]关闭，冷冻水自贮冷水池[8]下方出口，流经[6]、[7]、盘管节流阀[3]、风机盘[2]的进出口至[8]上方的进口，构成供冷环路，以把[8]中水的冷量输至房间释放，降低房间的温度。供冷时，可同时制冷。若供冷时不制冷，冷冻水输入泵[9]停止，冷冻水输入电磁阀[10]关闭，避免[8]中冷冻水倒流造成冷量损失。

电脑自动控制本太阳热水空调建筑一体化系统工作的全过程。

Claims

1.一种由太阳集热单元、冷却塔、风机盘管、贮热水池、贮冷水池、节流阀、水泵、水冷冷水机组等组成的太阳热水空调建筑一体化系统，其特征是：本系统中，太阳集热单元[1]的进口与贮热水池[15]下方一个接口连接，其出口通过单元节流阀[18]、单元泵[17]与[15]上方一个接口连接形成太阳环路；水冷冷水机组[12]的热水进口与[15]下方的另一个接口连接，同时与冷却塔[5]冷却水出口连接，[12]的热水出口经热水节流阀[13]、热水泵[14]与[15]上方的另一接口连接，同时通过冷却电磁阀[4]与[5]冷却水进口连接，形成的空气环路一侧构成直接和间接利用太阳能互补环路，其按规定程序加热[15]中的水，由洗澡喷头[16]或通过管道供热水洗澡或他用。空气环路另一侧[12]的冷冻水出口与贮冷水池[8]下方的一个接口连接，[12]的冷冻水进口通过冷冻水输入节流阀[11]、冷冻水输入电磁阀[10]、冷冻水输入泵[9]与[8]上方的一个接口连接，形成制冷水环路；[8]上方的另一个接口与风机盘管[2]的出口连接，[8]下方的另一个接口通过冷冻水输出泵[7]、冷冻水出电磁阀[6]、盘管节流阀[3]与[2]的进口连接，形成供冷空调环路。

2.按照权利要求1所述的太阳热水空调建筑一体化系统，其特征在于：太阳集热单元[1]采用分体式太阳能对流型集热管。构成平板式集热器，或采用相应的平板集热器都具有构造简单、价廉.、高效等特点，外形平整轻薄易与建筑结合，又具有一定的抗冻能力。

3.按照权利要求1所述的，其特征在于贮热水池[15]的上方有两个进水口，一个出水口，其下方有两个出水口，在水池中采用流量自适应布水器，使池中热水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保加热水有很高的能效。

4.按照权利要求1所述的太阳热水空调建筑一体化系统，其特征在于：水冷冷水机组[12]设热水通道和冷水通道，具有将空气中的低温热能高效转换为热能和冷能，以加热水和制冷冻水并由其通道输出。

5.按照权利要1所述的太阳热水空调建筑一体化系统，其特征在于：贮冷水池[8]上方有一个进水口，一个出水口，其下方也有一个进水口，一个出水口，在池中采用流量自适应布水器，使其冷冻水水温分布都处于良好的均衡状态，以确保制冷冻水有很高的能效。

6.按照权利要求1所述的太阳热水空调建筑一体化系统，其特征在于：冷却塔[5]和贮热水池[15]通过热水节流阀[13]、热水泵[14]和冷却电磁阀[4]控制其与[12]的热水出水口接通和流量。