CN111678193A - 用于生活建筑的综合节能型控温供水系统 - Google Patents

用于生活建筑的综合节能型控温供水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，包括建筑本体和建筑本体内部的新风系统、光伏发电系统、太阳能‑空气能联合三联供系统；通过全热交换器排出的废气，经通风管道，通过光伏发电板，汇总到集中管道中，为光伏组件强制散热，提高光伏发电板的寿命和效率；沿光伏发电板排出的室内废气为光伏发电板降温后，由集中管道汇总送到楼顶处空气能系统中的第一蒸发器侧，增加蒸发器入口气体温度，有效预防了蒸发器结霜问题，提高空气能系统的效率；利用不同的冷凝器和蒸发器配合水路循环的结构，可以针对冬季和夏季分别实现稳定的温控和用水供应。

Description

用于生活建筑的综合节能型控温供水系统
技术领域
本发明涉及建筑节能技术领域，尤其涉及用于生活建筑的综合节能型控温供水系统。
背景技术
随着全球变暖，应对气候变化的任务加剧，“净零能耗建筑”开始在全球兴起。为加快提高建筑节能标准，京津冀、长三角、珠三角等重点区域城市率先实施高于国家标准要求的地方标准，积极开展超低能耗建筑、近零能耗建筑建设示范，提炼规划、设计、施工、运行维护等环节共性关键技术，引领节能标准提升进程，在具备条件的园区、街区推动超低能耗建筑集中连片建设。近年来，大量的空气能热水器、空气源热泵、光伏发电板等能量利用设备的出现为建筑节能提供了新的组合方式。
关于低能耗的建筑的相关专利有：一种低能耗房屋(专利号201320760647.5)，此发明的光伏发电系统需要加额外的散热设备，延长发电系统的使用寿命，还有一种超低能耗的建筑系统(专利号201810070250.0)，此发明太阳能发电系统无散热装备，使用寿命较短。而本发明利用室内排出的废气与光伏发电板工作时的温度差给光伏发电板降温，使太阳能光伏板维持高效率运行。这样无需增加散热设备，避免了额外的经济费用损失，还能够延长光伏板的使用寿命，提高系统的运作效率。
基于现有的空气源热泵技术，有必要发明一种引入新风系统与光伏发电系统，能够实现家庭供暖、供冷、生活用热水及供电一体化和能量梯级利用的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种引入新风系统与光伏发电系统，能够实现家庭供暖、供冷、生活用热水及供电一体化和能量梯级利用的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统。
技术方案：为实现上述目的，本发明的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，包括建筑本体和建筑本体内部的新风系统、光伏发电系统、太阳能-空气能联合三联供系统；所述新风系统包括集中管道、全热交换器和通风管道；所述光伏发电系统包括光伏板；所述通风管道一端连通延伸至建筑本体内部，另一端延伸至光伏板处；所述全热交换器驱动建筑本体内部空气流经通风管道到达光伏板的表面；所述集中管道连通设置在光伏板的远离通风管道的一侧；
所述太阳能-空气能联合三联供系统包括空气源热泵、第一蒸发器、第一冷凝器、加热水箱、循环水箱和地暖盘管；所述光伏板的电力输出端与所述空气源热泵的电力输入端以及蓄电池电性连接；所述第一蒸发器对应设置在所述集中管道的出气口处；所述第一蒸发器与所述第一冷凝器连通连接；所述第一冷凝器对应设置在所述加热水箱内；所述循环水箱与所述加热水箱之间连通设置有循环泵；所述循环水箱与所述地暖盘管连通连接；所述地暖盘管对应铺设在所述建筑本体的室内底部位置。
进一步地，所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括第二蒸发器、第二冷凝器；所述第二蒸发器对应设置在所述循环水箱内部；所述第二冷凝器与所述第二蒸发器连通连接。
进一步地，所述光伏发电系统还包括太阳能集热器；所述太阳能集热器的热量散发端对应延伸设置在所述加热水箱内部。
进一步地，所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括地暖循环水泵、地暖换热器；所述地暖换热器配合设置在所述循环水箱和所述地暖盘管之间；所述地暖循环水泵与所述地暖盘管循环连通连接。
进一步地，所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括生活水箱和混水阀；所述生活水箱与所述加热水箱之间连通设置有第二温控阀；所述混水阀连通设置在所述生活水箱出水端与自来水出水管之间。
有益效果：本发明的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，包括建筑本体和建筑本体内部的新风系统、光伏发电系统、太阳能-空气能联合三联供系统；通过全热交换器排出的废气，经通风管道，通过光伏发电板，汇总到集中管道中，为光伏组件强制散热，提高光伏发电板的寿命和效率；沿光伏发电板排出的室内废气为光伏发电板降温后，由集中管道汇总送到楼顶处空气能系统中的第一蒸发器侧，增加蒸发器入口气体温度，有效预防了蒸发器结霜问题，提高空气能系统的效率；利用不同的冷凝器和蒸发器配合水路循环的结构，可以针对冬季和夏季分别实现稳定的温控和用水供应。
附图说明
附图1为节能系统整体架构图；
附图2为新风系统预热第一蒸发器示意图；
附图3为冬季各水箱、冷凝器、蒸发器工作示意图；
附图4为夏季各水箱、冷凝器、蒸发器工作示意图；
附图5为新风系统给光伏发电板降温示意图；
附图6为光伏发电板结构示意图；
其中，1、集中管道 2、全热交换器 3、通风管道 4、光伏发电板 5、电池组 6、逆变器 7、太阳能集热器 8、换热盘管 9、循环水箱 10、第一蒸发器 11、第二蒸发器 12、节流阀13、压缩机 14、循环泵 15、加热水箱 16、生活水箱 17、地暖盘管 18、第一冷凝器 19、阳台20、太阳能集热器循环水泵 21、混水阀 22、支架 23、地冷地暖换热器 24、第二冷凝器 25、第一温控阀 26、第二温控阀 27、集流器 28、分水器 29、居民楼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，如附图1所示，包括建筑本体和建筑本体内部的新风系统、光伏发电系统、太阳能-空气能联合三联供系统；如图所示的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，太阳能-空气能系统安装于屋顶，太阳能集热器根据各地的光照条件，选取不同的安装角度，使能量的利用率达到最大化，太阳能与空气能结合；附图2-6为节能系统的局部结构细节及架构图；所述新风系统包括集中管道 1、全热交换器2和通风管道3；所述光伏发电系统包括光伏板4；所述通风管道3一端连通延伸至建筑本体内部，另一端延伸至光伏板4处；所述全热交换器2驱动建筑本体内部空气流经通风管道3到达光伏板4的表面；所述集中管道1连通设置在光伏板4的远离通风管道3的一侧；光伏发电板4安装在外墙由支架22连接，光伏发电板4与外墙之间有供给空气流动的空间，光伏发电板利用新风系统排出的低温空气来给光伏发电板4散热；
所述太阳能-空气能联合三联供系统包括空气源热泵、第一蒸发器10、第一冷凝器18、加热水箱15、循环水箱9和地暖盘管17；所述光伏板4的电力输出端与所述空气源热泵的电力输入端以及蓄电池5电性连接；所述第一蒸发器10对应设置在所述集中管道1的出气口处；发电板与外墙之间有通风管道3，经光伏发电板4提温的气体被送至第一蒸发器10对第一蒸发器10进行预热，有效预防了第一蒸发器10冬季结霜问题，提高了空气源热泵系统的效率；
所述第一蒸发器10与所述第一冷凝器18连通连接；所述第一冷凝器18对应设置在所述加热水箱15内；所述循环水箱9与所述加热水箱15之间连通设置有循环泵14；所述循环水箱9与所述地暖盘管17连通连接；所述地暖盘管17对应铺设在所述建筑本体的室内底部位置，实现对建筑本体内的温度控制，再配合以新风系统的空气流通，就可以保证室内各处温度分布均匀。
所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括第二蒸发器11、第二冷凝器24；所述第二蒸发器11对应设置在所述循环水箱9内部；所述第二冷凝器24与所述第二蒸发器11 连通连接。
所述光伏发电系统还包括太阳能集热器7；所述太阳能集热器7的热量散发端对应延伸设置在所述加热水箱15内部；太阳能集热器7通过换热盘管8对加热水箱15提供热量。光伏发电板4安装在阳台上方，光伏电池选用单晶硅电池。
所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括地暖循环水泵19、地暖换热器23；所述地暖换热器23配合设置在所述循环水箱9和所述地暖盘管17之间；所述地暖循环水泵 19与所述地暖盘管17循环连通连接。
所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括生活水箱16和混水阀21；所述生活水箱 16与所述加热水箱15之间连通设置有第二温控阀26；所述浑水阀21连通设置在所述生活水箱16出水端与自来水出水管之间。
下面按照气候来叙述该控温供水系统的工作原理：
冬季时，空气源热泵系统中的第二蒸发器11不工作，第一蒸发器工作10，第一蒸发器10从新风废气排气口吸收废热。由第一温控阀25反馈调节，第二冷凝器24不工作，第一冷凝器18工作。第一冷凝器18为加热水箱15加热。太阳能集热系统中的太阳能集热器7与换热器盘管8换热，换热器盘管8为加热水箱15补充加热。加热水箱 15与循环水箱9由循环泵14连接，循环泵14持续工作以保持循环水箱9和加热水箱 15之间热水的稳定流动，持续为循环水箱9供热。冬季供暖时，循环水箱9与地暖换热器23换热，地暖换热器23为地暖盘管17加热。地暖循环水泵19维持地暖盘管17内热水流动，各路热水在分水器28分流流向地暖盘管17为居民提供室内供暖，在集流器 27汇流流向地暖换热器23。冬季供热水时，加热水箱15中的热水被加热到预设温度时，通过第二温控阀26送入生活水箱16。当用户需求温水时，通过混水阀21将生活水箱 16中的热水与自来水混合，得到温度适宜的生活用水。
夏季时，空气源热泵系统中的第一蒸发器10不工作，第二蒸发器11工作，第二蒸发器11从循环水箱9中吸取热量，使循环水箱9内的水温降低。循环水箱9与加热水箱15之间的循环泵14不开启，循环水箱9与加热水箱15相互独立。夏季供冷时，循环水箱9与地冷换热器23换热，地冷换热器23为地冷盘管17降温。地冷盘管17与室内空气换热降低室内温度。夏季晴天供热水时，由第一温控阀25反馈调节，第二冷凝器24工作，第一冷凝器18不工作。太阳能集热器7单独为加热水箱15加热，加热到预设温度的热水通过温控电子阀12送入生活水箱16，生活水箱16中的热水和自来水在混水阀21中混合得到温度适宜的生活热水。
夏季阴天供热水时，由第一温控阀25反馈调节，第二冷凝器18不工作，第一冷凝器24工作。第二冷凝器24与太阳能集热器7共同为加热水箱15加热，以提供温度适宜的生活热水。太阳能集热器7布置在楼顶，将收集到的热量通过换热器8为加热水箱 15辅助加热。
此外，新风系统包括布置在室内的全热交换器2通风管道3以及集中管道1。全热交换器2工作使得室内的空气流动，让供给到室内地冷地暖盘管17的热(冷)水充分的与室内空气进行对流达到适合的温度。室内的废气排出到光伏发电板4与外墙之间的通风管道3，排出的室内废气为光伏发电板4进行降温，提高光伏板4使用寿命的同时提高光伏板4的效率，经光伏发电板4提温的气体送至第一蒸发器10预热。
光伏板4吸收太阳能产生电能，产生的电量供给空气源热泵，多余的电量储存在布置在楼顶的蓄电池5内，经逆变器6后补充生活用电。当光伏板4产生的电能不足以维持空气源热泵时，由生活用电为其提供驱动能量。
综上，该系统在冬季时第一蒸发器10利用室内废气的余热，将热量转移到第一冷凝器18为加热水箱加热，加热水箱15与循环水箱9之间的循环泵14工作，热水混流达到两水箱共热。循环水箱9连接地板下的盘管17为室内供暖，达到供暖和热水的共同需求新风系统将室外的新风引入室内、将室内的废气排出到光伏板的通风通道3，达到保证室内清新空气的同时维持光伏板4的处于最优温度，提高了光伏板4寿命和效率。经过光伏板4的废气排放到第一蒸发器10，达成循环。夏季时工况有较大变化。该系统在夏天阴天时通过第二蒸发器11吸收循环水箱9的热量为加热水箱15加热，达到循环水箱9水冷、加热水箱15水热的效果此时循环泵14不工作，两水箱相互独立。加热好的热水提供使用，同时循环水箱9连接地板下的盘管17使得室内温度降低，达到热水和制冷的共同需求。新风系统将室外的新风引入室内、将室内的废气排出到光伏板的通风通道3，达到保证室内清新空气的同时降低光伏板4的温度，提高了光伏板4寿命和效率。经过光伏板4的废气直接排向室外，不做利用。在晴天时由太阳能集热器7为加热水箱加热，第二蒸发器11同样从循环水箱9吸热，但是会通过第二冷凝器24将热量排出到环境中，其余工况无变化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，其特征在于：包括建筑本体和建筑本体内部的新风系统、光伏发电系统、太阳能-空气能联合三联供系统；所述新风系统包括集中管道(1)、全热交换器(2)和通风管道(3)；所述光伏发电系统包括光伏板(4)；所述通风管道(3)一端连通延伸至建筑本体内部，另一端延伸至光伏板(4)处；所述全热交换器(2)驱动建筑本体内部空气流经通风管道(3)到达光伏板(4)的表面；所述集中管道(1)连通设置在光伏板(4)的远离通风管道(3)的一侧；所述太阳能-空气能联合三联供系统包括空气源热泵、第一蒸发器(10)、第一冷凝器(18)、加热水箱(15)、循环水箱(9)和地暖盘管(17)；所述光伏板(4)的电力输出端与所述空气源热泵的电力输入端以及蓄电池(5)电性连接；所述第一蒸发器(10)对应设置在所述集中管道(1)的出气口处；所述第一蒸发器(10)与所述第一冷凝器(18)连通连接；所述第一冷凝器(18)对应设置在所述加热水箱(15)内；所述循环水箱(9)与所述加热水箱(15)之间连通设置有循环泵(14)；所述循环水箱(9)与所述地暖盘管(17)连通连接；所述地暖盘管(17)对应铺设在所述建筑本体的室内底部位置。
2.根据权利要求1所述的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，其特征在于：所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括第二蒸发器(11)、第二冷凝器(24)；所述第二蒸发器(11)对应设置在所述循环水箱(9)内部；所述第二冷凝器(24)与所述第二蒸发器(11)连通连接。
3.根据权利要求2所述的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，其特征在于：所述光伏发电系统还包括太阳能集热器(7)；所述太阳能集热器(7)的热量散发端对应延伸设置在所述加热水箱(15)内部。
4.根据权利要求1所述的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，其特征在于：所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括地暖循环水泵(19)、地暖换热器(23)；所述地暖换热器(23)配合设置在所述循环水箱(9)和所述地暖盘管(17)之间；所述地暖循环水泵(19)与所述地暖盘管(17)循环连通连接。
5.根据权利要求1所述的用于生活建筑的综合节能型控温供水系统，其特征在于：所述太阳能-空气能联合三联供系统还包括生活水箱(16)和混水阀(21)；所述生活水箱(16)与所述加热水箱(15)之间连通设置有第二温控阀(26)；所述混水阀(21)连通设置在所述生活水箱(16)出水端与自来水出水管之间。
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