CN106839050B - 一种可实现电网规模调峰的供能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实现电网规模调峰的供能系统，包括热水器、其特征是还包括户式螺旋盘管换热器、经济余热回收器、贮热装置、计费控制器、增温阀、液相总管控制器、汽相总管控制器，本发明采用了制冷剂冷凝液余热回收蒸发器，利用我国富裕的夜间低谷电、吸收空气能、获得相对电耗几倍的热能存于地下贮热池，将能源错峰使用，大大降低城镇乡村高峰期的用电紧张，无需昂贵的变频压缩机和变频控制板，每户只需一个简便、价廉的户式螺旋盘管换热器，室内机采用壁式辐射供热器，整机能耗小，尤其是可提供生活热水，为乡镇农村百姓带来廉价，方便，清洁的能源消费，是实现以电代煤、代气、治理空气环境的最佳选择。

Description

一种可实现电网规模调峰的供能系统

技术领域

本发明属于建筑节能，涉及电能贮能与利用，涉及城镇峰值期供电紧张，具体涉及一种可实现电网规模调峰的贮能空调及热水系统。

背景技术

我国是以燃煤为主的火力发电大国、由于火力发电不能象燃气发电那样想开即开、想停即停，因此导致我国夜间低谷电浪费严重，同时又使得我国可再生能源电力夜间无法入网，严重阻碍了可再生能源的发展。如何创建巨量、价廉、长寿、可控的贮能、调峰系统，是我国能源领域急需解决的重大问题、一方面大量的火力低谷电浪费，弃风严重、另一方面城市高峰用电紧张，占全年时间仅5％的空调高峰用电、国家每年要花费数仟亿的巨资扩容，还有城镇乡村、百姓均需生活热水，一方面大量低谷电浪费、另一方面要用大量外汇去购买天然气，尤其是乡镇、农村，用罐装液化汽冬天洗一澡都要2元多，而市场上空气能热水器太贵，装一台需5千多元、还有现在的空调能耗高，价格贵，人们希望有能耗低，价廉物美，又能供四季热水的耗能产品。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有不足，提供一种用一份的低谷电吸收三份的空气能，将热能存于楼底附近的地下保暖贮热池中，第二天为百姓提供一种能量十足的制冷或供暖及生活热水,这种供能系统，每户家庭不需室外机，只有一只户式螺旋盘管换热器，其功率0一15KW可调，相当一台6P的户式中央空调，但价格比户式中央空调要低的多，且运行费用由于使用低谷电费、因此能耗费也低许多。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可实现电网规模调峰的供能系统，包括热水器，还包括户式螺旋盘管换热器、经济余热回收器、贮热装置、计费控制器、增温阀、液相总管控制器、汽相总管控制器，

所述户式螺旋盘管换热器包括外罩，螺旋盘管换热器，所述螺旋盘管换热器包括套管，所述套管内设有制冷剂液体回流管，所述套管上端密封设有上部聚焊头，套管下端密封设有下部聚焊头，所述套管外圈螺旋的盘有多头多层螺旋盘管，所述多头多层螺旋盘管上端固定连接于上部聚焊头，所述多头多层螺旋盘管下端固定连接于下部聚焊头，所述上部聚焊头上部设有汽相进（出）口，所述下部聚焊头的下部设有液相进出口，所述制冷剂液体回流管外壁与套管内壁形成空气隔热层，所述制冷剂液体回流管使上部多余的制冷剂流体回流至下部。

所述贮热装置包括贮热池，换热装置、搅拌机，所述换热装置设于贮热池中，所述搅拌机设于换热装置中上环管、下环管，螺旋盘管换热器，搅拌机，所述换热装置包括上环管、下环管，螺旋盘管换热器，搅拌机，所述螺旋盘管换热器设有N个，所述上环管、下环管均为圆环状，所述N个螺旋盘管换热器均布设于上环管和下环管之间，所述汽相进（出）口均与上环管相连通，液相进出口均与下环管相连通，所述N个螺旋盘管换热器中间设有搅拌机。

所述经济余热回收器包括制冷剂贮液器，所述制冷剂贮液器内设有余热回收蒸发器，所述制冷剂贮液器经室外机毛细管与空调室外机的冷凝器连接、所述制冷剂贮液器经抽液控制器、贮热池变频双向泵与设于贮热池的下环管串联连接、所述制冷剂贮液器经液相总管供液泵、液相总管控制器与液相总管串联连接，所述余热回收蒸发器的上端与余热回收压缩机的入口相连，所述余热回收压缩机的一出口经余热排出阀与余热散热器相连，余热回收压缩机的另一出口经余热回收阀与汽相总管相连，余热回收蒸发器的底部经余热回收毛细管与制冷剂贮液器相连。

所述计费控制器包括变频容积泵、电子膨胀阀、出水测温器、回水测温器，户控电脑板，所述电子膨胀阀一端与液相总管相连、另一端与户式螺旋盘管换热器的下部聚焊头相连，所述变频容积泵分别与外罩底部相连接，所述出水测温器设于外罩的出水口，所述回水测温器设于外罩的回水口，户控电脑板通过调节变频容积泵转速和电子膨胀阀的开度、以及进出水温差来调节和计量供能的大小。

所述热水器包括热水桶、换热器，自动阀，所述换热器设于热水桶内，换热器包括上、下换热盘管，所述自动阀分别与上、下换热盘管连接，所述热水器供热利用户式螺旋盘管换热器提供的循环热水、经热水桶中的换热器间接加热，

所述增温阀的一接口与汽相总管连接，另一接口与汽相分离器连接，还有一接口经B阀连接于空调室外机的高温压缩机与低温压缩机之间。

所述液相总管控制器包括压力变送器、液位控制器，所述压力变送器、液相总管控制器串联于液相总管上，制冷时供液压力的上限和下限由主控电脑板根据工况要求设定，制热时抽液量的大小由液相总管控制器来检测、由主控电脑板来确定液相总管供液泵的转速。

所述汽相总管控制器设于汽液分离器上部，用于监测制冷剂液体是否超量，汽液分离器的进口与上环管相连，汽液分离器的出口与汽相总管相连，汽液分离器的底部、有一小管将多余的制冷剂液体流回螺旋盘管换热器。

本发明一种可实现电网规模调峰的供能系统，利用我国富裕的夜间低谷电、吸收空气能、获得相对电耗几倍的热能存于地下贮热池，将能源错峰使用，大大降低城镇乡村高峰期的用电紧张，由于夜间低谷电期间，电能十足，空调外机可开足马力工作，无需昂贵的变频压缩机和变频控制板，再由于现有的户式中央空调要考虑到家中几个卧室、客厅等同时开机工况、因此设备配置的非常的大、使得成本很高。本系统每家每户都直接和贮热池经汽相总管相连，贮热池积聚了一晚上的热量，热惯性相当大，每户只需一个简便、价廉的户式螺旋盘管换热器，就能获得相当于一台6匹机的户式中央空调，成本却下降许多。又由于采用夜间低谷电、其电价只须白天电价的一半，再加上室内机采用的是壁式辐射供热器，由于辐射面积大，整体墙面和玻璃又采取了隔热措施，因此供冷暖能耗都下降许多，又由于采用了制冷剂冷凝液余热回收蒸发器，（冬天是冷凝液体显热回收，夏天是冷凝液体的高温显热不进入贮冷池）使的整机能耗特别小。尤其是可提供生活热水，为乡镇农村百姓带来廉价，方便，清洁的能源消费，是实现以电代煤、代气、治理空气环境的最佳选择。

附图说明

图1为本发明控制系统示意图；

图2为本发明图1中螺旋盘管换热器结构示意图；

图中：1、户式螺旋盘管换热器，2、电子膨胀阀，3、变频容积泵，4、风机盘管，5、壁式辐射供热（冷）器，6、热水器，7、701、油汽分离器，8、平衡旁通阀，9、高温压缩机，10、换向阀，11、低温压缩机，12、水膜蒸发器，13、冷凝器，14、A阀，15、增温阀，16、B阀，17、余热回收阀，18、余热排出阀，19、余热散热器，20、余热回收压缩机，21、压力变送器，22、液相总管供液泵、23、制冷剂贮液器，24、室外机毛细管，25、余热回收毛细管，26、贮热池，27、2701、螺旋盘管换热器，28、贮热池变频双向泵、29、余热回收蒸发器，30、汽液分离器，31、汽相总管控制器，32、搅拌机，33、汽相总管，34、液相总管，35、主控电脑板，36、户控电脑板，37、液相总管控制器，38、抽液控制器，39、制冷剂液体回流管，40、气体隔热层，41、汽相进（出）口，42、上部聚焊头，43、下部聚焊头，44、液相进出口，45、平衡阀，46、贮热池循环筒液体进口截止阀，47、多头多层螺旋盘管，48、密封筒体，49、外罩，50、出水测温器，51、回水测温器，52、上环管，53、下环管。

具体实施方式

为进一步了解本发明的技术方案、籍由以下实施例结合附图1、图2、对本发明作进一步说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：贮热及贮冷

本系统室外机集成在靠近贮热池26侧的外墙上，根据用户数量来配匹室外机，室外机压缩机采用电流小，稳定、启动性能好的三相电源，每台外机采用7．5KW的压缩机，主控电脑板35具备断相、过流，欠压、过热多项保护功能，冬天贮热时，所有外机由主控电脑板35依顺启动、每台外机启动顺序是先开平衡旁通阀8、A阀14、油汽分离器7、增温阀15，再开高温压缩机9，再开低温压缩机11．再关平衡旁通阀阀8，依顺全部启动后，开搅拌机32．开贮热池变频双向泵28．开余热回收压缩机20和余热回收阀17，由此．贮热池26较高温度的制冷剂液体的显热焓均被余热回收压缩机20回收、降温后的制冷剂液体依靠压力经室外机毛细管24压向冷凝器13．吸收空气能，产生低压蒸汽、低压蒸汽被低温压缩机11吸收，压缩成较高温蒸汽，再经高温压缩机9，压缩成高温气体，经A阀14、增温阀15、汽液分离器30、上环管52，进入汽相进（出）口41到螺旋盘管换热器2701，释放热量后，变成液体、经贮热池变频双向泵28抽至制冷剂贮液器23，（此时平衡阀45打开，抽液控制器38中的浮标浮起）整个过程周而复始。整个低谷电期间，晚10点到第二天早上7点、全部按此模式工作、由于人们晚上在卧室睡觉，客厅及其他没人的房间均不供热、卧室稍有点温度即可，因此大量的热能被存于贮热池26。

夏季贮冷时、主控电脑板35．依顺启动室外机中的低温压缩机11．换向阀10切换在制冷状态、打开B阀16、开贮热池变频双向泵28、余热回收压缩机20、开余热排出阀18，开搅拌机32，将来自冷凝器13的高温制冷剂液体预冷后、再经贮热池变频双向泵28、下环管53，进入液相进出口44到螺旋盘管换热器2701，在螺旋盘管换热器2701中吸收贮热池26中的显、潜热，产生低压蒸汽、经汽液分离器30、B阀16、换向阀10、油汽分离器701，进入低温压缩机11、整个过程周而复始。整个夜间低谷期均按此模式工作、将贮热池26中显、潜热抽出、0℃时整池为冰水共存溶液，由于冷凝器13前装有水膜蒸发器12，使得晚上的冷凝温度在30℃以下，因此使得整机在0℃蒸发时的能耗很小。

实施例2：夏季供冷

只要装在供能系统网上的任何一用户、只要在电脑控制板36上的遥控器上按了启动键、户控电脑板36都会向主控电脑板35发出开机申请信号，主控电脑板35在查询到该用户没欠费就会即刻响应开动液相总管供液泵22（液相总管供液泵22选用液相变频双向泵）、向液相总管34供液，并发出响应信号，户控电脑板36在收到允许开机指令后、即刻全开该户的电子膨胀阀2、全开该户的变频容积泵3、为用户提供快速制冷服务。例如该户的客厅需要制冷、户控电脑板36会自动打开该室对应的阀、开该室的风机盘管4、由于初开室内含湿量较高、风机盘管4会将室内超标的含湿量除去，待除去部分水蒸气湿度调整为舒适湿度后，户控电脑板36会根据室内温度开小或全停风机盘管4，主要由壁式辐射供热（冷）器5对客厅提供冷量。整个制冷过程由主控电脑板35和户控电脑板36共同管理，主控电脑板35通过压力变送器21给出的信号调节供液量（用户少时，压力偏高调小液相总管供液泵22转速。用户多时，压力偏小调大液相总管供液泵22转速）。同时主控电脑板35还会根据液相总管供液泵22的百分开度粗调设定贮热池变频双向泵28的转速、再通过抽液控制器38细调，当抽液控制器38液位在下限时，说明转速偏高，应调小转速，当抽液控制器38在液位达上限时，说明螺旋盘管换热器2701制冷剂液体较多、应开大贮热池变频双向泵28转速。用户控电脑板36根据用户指令，控制用户端的电子膨胀阀2的开度和变频容积泵3的转速、使其达到最佳舒适度。

实施例3：冬季供暖

供暖调节也和制冷调节一样，主控电脑板35根据有几户用户申请确定贮热池26的贮热池变频双向泵28开多大转速，从而确定向贮热池26中的螺旋盘管换热器2701供多少制冷剂，再通过汽相总管控制器31进行供液量修正，当供液量偏多使的汽液分离器30中的液位升高，浮标升起，使汽相总管控制器31中获得磁感应信号，高限触点闭合，向主控电脑板35发出液多信号，主控电脑板得到信号后即调小贮热池变频双向泵28转速、反之则调大。同时主控电脑板35根据贮热池变频双向泵28的转速粗定液相总管供液泵22的转速，再根据液相总管控制器37的液位信号，细调液相总管供液泵22的转速、液位在低限，调小液相总管供液泵22的转速，液位在上限，提高液相总管供液泵22的转速。液位在上下之间，转速不变。

极端情况：当寒潮来时、环温骤降，当贮热池26贮热量不足（温度偏低时），主控电脑板35会启动增温程序，将增温阀15关闭，将B阀16、A阀14打开，打开平衡旁通阀8，油汽分离器7，根据欠温情况开几台高温压缩机9．然后关平衡旁通阀8，继续开贮热池变频双向泵28．使供汽温度升高，超支的热量主控电脑板35会在第二天白天补足。由于壁式辐射式供热（冷）器5面板采用铝合金，板后密布蛇形铝盘管，管内是循环供热水，后衬是聚氨脂隔热，由于辐射面积大、制冷、制热过程冷凝液的余热又得到回收、各房室没人即关、能源点滴应用、因此整个供暖过程能耗非常小、又采用廉价的低谷电、人们在享受舒适生活时而不用担心费用高。

实施例4：供应四季热水

由于农村乡、镇没通天然气、解决四季热水是乡、镇农村百姓十分期盼的清洁能源，搬进新房的人们都不愿烧煤了、不仅污染环境，而且换煤麻烦。利用供能系统提供四季热水、是一种既经济又方便、又净化环境的益事，人们无论何时、一开笼头就有热水，其制热操作、也由主控电脑板35自动操作，和供热取暖一样，热能输送也是制冷剂热蒸汽输送（不耗能）、热蒸汽通过设于螺旋盘管换热器27上的多头多层螺旋盘管47对管外的循环水加热、被加热的循环水通过热水器6中的加热盘管对桶中的水循环加热。（由于户式换热器1是采用多头多层螺旋式盘管，60度的制冷剂蒸汽，将循环水加温至58℃是完全可以的）。由于用夜间低谷电吸收空气能获得几倍于电能的热能存于贮热池26、为用户白天提供廉价的生活热水，可为没有天然气的乡镇农村改善能源环境。更经济的用能是冬天若没人洗澡、可将上部加热设为恒热，要洗澡时才加热下部，这样可减少24小时的散热。

实施例5：除湿

南方的梅雨季节、气候很潮湿、而贮热池26又存有为提供热水的热能，因此除湿操作只能定时、限时操作，即用户在梅雨季节不能开窗，将遥控器设在候机，（人可离开）等规定时间到，比如每天上午10点，主控电脑板35会发出指令，设置候机家庭的风机盘管4和该家庭的电子膨胀阀2和变频容积泵3都会自动开启，增温阀15、B16打开，换向阀10设在制冷位置，开液相总管供液泵22、关贮热池变频双向泵28、开低温压缩机11、系统只需开1或2台外机就能满足除湿操作。

实施例6：贮能与调峰

我国规定：晚10点到第二天早7点为低谷电期间主控电脑板35将所有空调室外机全部启动，以最大的能效贮能，同时主控电脑板35还能接收和发送来自智联网的代码信息，比如节假日，网上电量十足，智联网发出电富余指令，主控电脑板35接收到指令后会即刻开启贮能系统，并记录指令有效时间。当网上电量不足时，智联网发出电紧张指令、主控电脑板35接收到指令后会逐渐减小室外机的开机台数。每时每刻主控电脑板35都具有接受和响应来自智联网的用电指令代码，从而达到稳定电网的目的。

Claims (2)

1.一种可实现电网规模调峰的供能系统，包括热水器，其特征是还包括户式螺旋盘管换热器、经济余热回收器、贮热装置、计费控制器、增温阀、液相总管控制器、汽相总管控制器；

所述户式螺旋盘管换热器包括外罩，螺旋盘管换热器；

所述经济余热回收器包括制冷剂贮液器，所述制冷剂贮液器内设有余热回收蒸发器，所述制冷剂贮液器经室外机毛细管与空调室外机的冷凝器连接、所述制冷剂贮液器经抽液控制器、变频双向泵与设于贮热池的液相进/出口串联连接、所述制冷剂贮液器经液相总管供液泵、液相总管控制器与液相总管串联连接，所述余热回收蒸发器的上端与余热回收压缩机的入口相连，所述余热回收压缩机的一出口经余热排出阀与余热散热器相连，余热回收压缩机的另一出口经余热回收阀与汽相总管相连，余热回收蒸发器的底部经余热回收毛细管与制冷剂贮液器相连；

所述贮热装置包括贮热池，换热装置、搅拌机，所述换热装置设于贮热池中，所述搅拌机设于换热装置中；

所述换热装置的下部与抽液控制器的上部经平衡阀相连，所述换热装置的上部与汽液分离器相连，所述汽液分离器的上部与汽相总管相连，汽液分离器底部还设有液体回流管，

所述计费控制器包括变频容积泵、电子膨胀阀、出水测温器、回水测温器，户控电脑板，所述电子膨胀阀一端与液相总管相连、另一端与户式螺旋盘管换热器的下部聚焊头相连，所述变频容积泵分别与外罩底部相连接，所述出水测温器设于外罩的出水口，所述回水测温器设于外罩的回水口，户控电脑板通过调节变频容积泵转速和电子膨胀阀的开度、以及进出水温差来调节和计量供能的大小；

所述增温阀的一接口与汽相总管连接，另一接口与汽相分离器连接，还有一接口经B阀连接于空调室外机的高温压缩机与低温压缩机之间；

所述液相总管控制器包括压力变送器、液位控制器，所述压力变送器、液相总管控制器串联于液相总管上，制冷时供液压力的上限和下限由主控电脑板根据工况要求设定，制热时抽液量的大小由液相总管控制器来检测、由主控电脑板来确定液相总管供液泵的转速；

所述汽相总管控制器设于汽液分离器上部，用于监测制冷剂液体是否超量，汽液分离器的进口与贮热池的螺旋盘管换热器的上部圆环管相连，汽液分离器的出口与汽相总管相连，汽液分离器的底部、有一小管将多余的制冷剂液体流回螺旋盘管换热器；

所述换热装置包括上环管、下环管，螺旋盘管换热器，搅拌机，所述螺旋盘管换热器设有N个，所述N个螺旋盘管换热器均布设于上环管和下环管之间，所述N个螺旋盘管换热器的上端均与上环管相连，N个螺旋盘管换热器的下端均与下环管相连，所述N个螺旋盘管换热器中间设有搅拌机；

所述热水器包括热水桶、换热器，自动阀，所述换热器设于热水桶内，换热器包括上、下换热盘管，所述自动阀分别与上换热盘管、下换热盘管连接，所述热水器供热利用户式换热器提供的循环热水、经热水桶中的换热器间接加热。

2.根据权利要求1所述的一种可实现电网规模调峰的供能系统，其特征是所述螺旋盘管换热器包括套管，所述套管内设有制冷剂液体回流管，所述套管上端密封设有上部聚焊头，套管下端密封设有下部聚焊头，所述套管外圈螺旋的盘有多头多层螺旋盘管，所述多头多层螺旋盘管上端固定连接于上部聚焊头，所述多头多层螺旋盘管下端固定连接于下部聚焊头，所述制冷剂液体回流管外壁与套管内壁形成空气隔热层。

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