CN102997492B - 一种太阳能热水与空调综合热利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水与空调综合热利用系统，包括低温集热器、中温集热器、低温热水箱、中温热水箱和吸收式制冷机；低温集热器的输出端、中温集热器的输入端、中温集热器的输出端、中温热水箱的输入端、中温热水箱的输出端、低温热水箱的输入端、低温热水箱的输出端依次连接形成回路，低温集热器的输出端连接低温热水箱的输入端，低温热水箱的输出端连接生活用水系统，中温热水箱的输出端连接吸收式制冷机的输入端，吸收式制冷机的输出端连接中温集热器的输入端，吸收式制冷机的输出端连接供冷系统，中温热水箱的输出端连接外部供暖系统。本发明利用太阳能实现冷、热、生活热水三联供，能源利用率高，具有非常好的节能效果。

Description

一种太阳能热水与空调综合热利用系统
技术领域
本发明属于太阳能利用领域，具体涉及一种太阳能多功能热利用系统，实现制冷、制热和生活热水的三联供。
背景技术
近年来“气候变暖危机”受到全世界的关注，人们生活水平的提高对能源需求日益依赖，而化石燃料日益枯竭和环境污染加剧的矛盾迫切需要加大对可再生能源的开发力度，其中资源最为丰富的太阳能首先得到了较大较快的发展。
目前的太阳能利用技术，如太阳能光伏发电存在效率不高，并且前期制造存在污染，并非完全意义上的清洁能源。而太阳能的热利用已经达到了一个比较成熟的阶段，利用太阳能热来驱动溴化锂制冷机也成为研究热点之一，利用夏季丰富的太阳能热资源进行制冷是将可再生能源直接转换为终端用能的设备,可以省去发电过程的能源转换。利用太阳能热可以满足人们的日常生活需求，尤其冬季可以利用低温热水地板辐射采暖满足供暖，这样就节省了煤炭等传统能源的消耗，这对CO2等温室气体减排和减轻环境污染意义重大。因而通过太阳能热利用进而实现制冷、制热、生活用水三联供是合理的选择。
但实际中，太阳能在人们生活的应用还比较单一，仅仅独立体现在热水器或制冷机的应用。如何构建一种制冷、制热、生活用水三联供的太阳能综合热利用系统，成为待技术人员进一步研究的方向。
发明内容
本发明旨在提供一种利用太阳能实现冷、热、生活热水三联供，满足居民生活基本的能源需求的太阳能热水与空调综合热利用系统。
为达到以上目的，本发明具体实现的技术方案如下所述：
太阳能热水与空调综合热利用系统，包括低温集热器、中温集热器、低温热水箱、中温热水箱和吸收式制冷机；
低温集热器的输出端、中温集热器的输入端、中温集热器的输出端、中温热水箱的第一输入端、中温热水箱的第一输出端、低温热水箱的输入端、低温热水箱的第一输出端依次连接形成回路，低温集热器的输出端连接低温热水箱的输入端，低温热水箱的第二输出端连接外部生活用水系统，中温热水箱的第二输出端连接吸收式制冷机的输入端，吸收式制冷机的第一输出端连接中温集热器的输入端，吸收式制冷机的第二输出端连接外部供冷系统，中温热水箱的第三输出端连接外部供暖系统。
进一步地，该系统还包括热泵；低温热水箱的输出端连接热泵室外机的输入端，热泵室外机的输出端连接低温集热器的输入端；中温热水箱的第四输出端连接热泵室内机的输入端，热泵室内机的第一输出端与中温热水箱的第四输出端一起连接外部生活用水系统，热泵室内机的第二输出端连接外部供暖系统。
进一步地，所述吸收式制冷机为溴化锂吸收制冷机。
进一步地，所述中温集热器的工作温度范围为100~200℃，所述低温热水箱的工作温度范围为20~100℃。
进一步地，集热器采用平板集热器或真空管集热器。
本发明的技术效果体现在：
1、实现能源综合利用，能源利用率高，具有非常好的节能效果。常规的集中供能方式相对单一，当用户不仅仅需要电力，还需要其它形式的能量供应，如供热，尤其是供冷和生活热水时，仅通过电力来满足上述需要时难以实现能量的综合梯级利用。而该系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显著地提高了太阳能系统的热利用效率和经济性。
2、开辟了一条利用太阳能解决空调制冷需求的崭新技术途径。太阳能制冷技术的最大优点在于它有很好的季节匹配性，天气越热，越需要制冷的时候，太阳辐射条件越好，太阳能制冷系统的制冷量也越大。利用高温热泵与两级热水组合提高热泵的性能系数、热水温度，进一步弥补了冬季太阳能辐射不足这一劣势，也具有一定的经济效益。
附图说明
图1是本发明太阳能多功能热利用系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对本发明作进一步说明。
由图1所示，本发明的太阳能热水与空调综合热利用系统，功能上包括太阳能热水系统、制冷系统和供暖系统。
所述太阳能热水系统包括低温集热器1，中温集热器2，低温热水箱3，中温热水箱/蓄热箱4。低温集热器1的输出端、中温集热器2的输入端、中温集热器2的输出端、中温热水箱4的第一输入端、中温热水箱4的第一输出端、低温热水箱3的输入端、低温热水箱3的第一输出端依次连接形成回路，低温集热器1的输出端连接低温热水箱3的输入端，低温热水箱3的第二输出端连接外部生活用水系统，中温热水箱4的第二输出端连接吸收式制冷机5的输入端，吸收式制冷机5的第一输出端连接中温集热器2的输入端，吸收式制冷机5的第二输出端连接外部供冷系统，中温热水箱4的第三输出端连接外部供暖系统。
吸收式制冷机5可采用溴化锂吸收制冷机，中温热水箱4视规模同时配热水箱和储热箱，也可以单独热水箱或储热箱。集热器1可采用平板集热器或真空管集热器等等，中温集热器2的工作温度范围为100~200℃，低温热水箱1的工作温度范围为20~100℃。
夏季工况下，所述低温集热器1将聚集的太阳能转化成热能后将水加热至70℃左右，一部分水进入中温集热器2进一步加热至温度140~170℃左右，然后储存在中温热水箱4中，利用此中温热水作为热源以驱动吸收式制冷机5，提供制冷空调，而放完热量后的热源水经过中温集热器加热以循环利用。低温集热器1的热水大部分进入低温热水箱3以供生活热水。
冬季工况下，低温集热器1、中温集热器2、低温热水箱3和中高温热水箱4为太阳能热水及供暖系统4。由于太阳能辐射热流密度比较低，低温集热器1将聚集的太阳能将水加热至40℃左右，产生的热水一部分进入低温热水箱3，另一部分热水进入二级中温集热器2，进一步加热至温度80℃左右，储存在中高温热水箱/储热箱44中，由于低温热水箱3中温度稍低，不足以满足生活热水温度要求，此时可以通过组合使用，使中温热水箱/储热箱44中的热水与低温热水箱3中的热水进行混合，使其温度达到50℃左右以供生活热水。阳光充足的日子，中温热水箱/储热箱44中的热水可以留待阴雨天的热水温度调节，还可以部分通过地板辐射向室内供暖，放完热量后的热源水可以经过中温集热器加热以循环利用。
当无日照或阴雨天时，低温热水箱3的温度比较低，不能达到生活热水与供暖的要求。可以利用日照天中温热水箱/储热箱44中的热水进行调节，以获得50℃左右生活热水。
进一步可选的热泵方案，是在低温热水箱3和中温热水箱4之间增加一个高温热泵。通过两级温度热水与高温热泵的联合作用，获得高温热泵的高效热效率，并实现采暖和生活热水。阴雨天则通过中温蓄热箱与低温热水箱的组合调节提升室外机的温度以获得合理的热泵的性能系数和效率。低温热水箱3的输出端连接高温热泵室外机6的输入端，高温热泵室外机6的输出端连接低温集热器1输入端；中温热水箱4的第四输出端连接高温热泵室内机7的输入端，高温热泵室内机7的第一输出端与中温热水箱4的第四输出端一起连接外部生活用水系统，高温热泵室内机7的第二输出端连接外部供暖系统。
将低温热水箱3中的水源通过高温热泵（换热温度可达65~95℃）的室外机6，将中温热水箱4的热水通过热泵的室内机7，将其温度提升到80℃左右，这部分热水可以直接向室内供暖，热水降温后进入中温集热器中进行下一个循环加热，同时通过组合调节可以提供50℃左右的热水作为生活热水。其中高温热泵水循环实例如图1虚线框所示。当然如果没有足够的投资，也可以取消高温热泵系统。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.太阳能热水与空调综合热利用系统，其特征在于，包括低温集热器、中温集热器、低温热水箱、中温热水箱和吸收式制冷机；
低温集热器的输出端、中温集热器的输入端、中温集热器的输出端、中温热水箱的第一输入端、中温热水箱的第一输出端、低温热水箱的输入端、低温热水箱的第一输出端、低温集热器的输入端依次连接形成回路，低温集热器的输出端连接低温热水箱的输入端，低温热水箱的第二输出端连接外部生活用水系统，中温热水箱的第二输出端连接吸收式制冷机的输入端，吸收式制冷机的第一输出端连接中温集热器的输入端，吸收式制冷机的第二输出端连接外部供冷系统，中温热水箱的第三输出端连接外部供暖系统。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水与空调综合热利用系统，其特征在于，该系统还包括热泵；低温热水箱的输出端连接热泵室外机的输入端，热泵室外机的输出端连接低温集热器的输入端；中温热水箱的第四输出端连接热泵室内机的输入端，热泵室内机的第一输出端与中温热水箱的第四输出端一起连接外部生活用水系统，热泵室内机的第二输出端连接外部供暖系统。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能热水与空调综合热利用系统，其特征在于，所述吸收式制冷机为溴化锂吸收制冷机。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能热水与空调综合热利用系统，其特征在于，所述中温集热器的工作温度范围为100～200℃，所述低温热水箱的工作温度范围为20～100℃。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能热水与空调综合热利用系统，其特征在于，集热器采用平板集热器或真空管集热器。
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