CN115823647A - 一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统，包括屋面多功能辐射板、空气源热泵、第一储能罐、第二储能罐、建筑围护结构、通断切换阀、冷暖转换分布式变频泵、汇聚管路一和汇聚管路二。本发明通过同一套系统承担建筑冷、热负荷，可降低供热、制冷系统的总投资，同时增大冷暖辐射换热设备的利用率。本发明将冷暖辐射盘管同时布置在建筑围护结构的全部内表面，充分扩大辐射换热面积，从而降低空气源热泵在冬季的平均冷凝温度，提高热泵机组的性能系数；同理，提高空气源热泵在夏季的平均蒸发温度，提高热泵机组的性能系数。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，具体是一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统。
背景技术
对于我国北方地区的城镇民用建筑，冬季供暖通常由集中供热系统所承担，这会消耗煤炭、天然气等化石燃料，夏季供冷则主要依靠独立的户用小型空调，这会消耗电能；对于这类常见的冷、热供应模式，供热与制冷分别对应两套系统，其中供热系统是集中式的、供冷系统是分布式的，系统总投资较高且设备利用率偏低。
此外，上述冷、热供应模式要求系统供能(热量或冷量)随用户负荷(热负荷或冷负荷)实时变化，从而保证能量供需的实时平衡，不利于波动性可再生能源(例如太阳能、风电、光伏、夜间辐射冷量等)的供热、制冷利用。
现有民用建筑通常仅在地面安装有辐射盘管用于冬季供热，而顶棚和墙面未安装辐射盘管，建筑围护结构内表面的辐射换热能力未得到充分利用。
对于当前主流的低温地板辐射供暖系统，不同辐射盘管的循环流量无法独立调节，当同一建筑内的不同房间受到不一致随机气象扰动时(太阳辐射、室外风速风向等)，将产生明显的冷热不均，室内人员的热舒适水平较低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统，其特征在于，该系统包括屋面多功能辐射板、空气源热泵、第一储能罐、第二储能罐、建筑围护结构、通断切换阀、冷暖转换分布式变频泵、汇聚管路一和汇聚管路二；
屋面多功能辐射板的一个端口管路上设置有通断切换阀一和冷暖转换分布式变频泵一，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀三，末端与第一储能罐的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀四，末端与汇聚管路一连通；
空气源热泵的一个端口管路上设置有通断切换阀十五和冷暖转换分布式变频泵五，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀十四，末端与第二储能罐的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀十三，末端与汇聚管路一连通；
所有建筑围护结构的一个端口管路上均设置有通断切换阀，末端与汇聚管路一连通；
屋面多功能辐射板的另一个端口管路上设置有通断切换阀二，末端与汇聚管路二连通；空气源热泵的另一个端口管路上设置有通断切换阀十六，末端与汇聚管路二连通；第一储能罐的另一个端口管路上设置有通断切换阀五，末端与汇聚管路二连通；第二储能罐的另一个端口管路上设置有通断切换阀十二，末端与汇聚管路二连通；
所有建筑围护结构的另一个端口管路上均设置有通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵，末端与汇聚管路二连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过同一套系统承担建筑冷、热负荷，可降低供热、制冷系统的总投资，同时增大冷暖辐射换热设备的利用率。
(2)本发明利用储能罐将过多的能量储存，实现波动性可再生能源供能与用户负荷的实时供需平衡，降低建筑供热、制冷过程的化石燃料消耗与二氧化碳排放。
(3)本发明将冷暖辐射盘管同时布置在建筑围护结构(包括地面、墙面和顶棚)的全部内表面，充分扩大辐射换热面积，从而降低空气源热泵在冬季的平均冷凝温度，提高热泵机组的性能系数；同理，提高空气源热泵在夏季的平均蒸发温度，提高热泵机组的性能系数。
(4)本发明对于布置在建筑围护结构不同内表面的辐射散热盘管，其热媒或冷媒的循环流量可独立调节，能够保证同一建筑内不同空间的室温基本相等、改善随机气象扰动所造成的冷热不均现象、并提高室内人员的热舒适水平。
(5)本发明适用于超低能耗居住社区或商业综合体，系统占地面积小、初投资低；冷热量供给优先来自布设于屋顶的屋面多功能辐射板，空气源热泵作为辅助冷热源(可由波动性风电、光伏发电驱动)，可再生能源的利用率较高，系统供热制冷过程的化石燃料消耗与碳排放较低。
附图说明
图1为本发明的整体结构连接示意图；
图中，屋面多功能辐射板1、空气源热泵2、第一储能罐3、第二储能罐4、墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6、顶棚冷暖辐射盘管7、通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、通断切换阀十二19、通断切换阀十三20、通断切换阀十四21、通断切换阀十五22、通断切换阀十六23、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26、冷暖转换分布式变频泵四27、冷暖转换分布式变频泵五28、汇聚管路一29、汇聚管路二30。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统(简称系统)，其特征在于，该系统包括屋面多功能辐射板1、空气源热泵2、第一储能罐3、第二储能罐4、建筑围护结构、通断切换阀、冷暖转换分布式变频泵、汇聚管路一29和汇聚管路二30；
屋面多功能辐射板1的一个端口管路上设置有通断切换阀一8和冷暖转换分布式变频泵一24，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀三10，末端与第一储能罐3的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀四11，末端与汇聚管路一29连通；
空气源热泵2的一个端口管路上设置有通断切换阀十五22和冷暖转换分布式变频泵五28，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀十四21，末端与第二储能罐4的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀十三20，末端与汇聚管路一29连通；
所有建筑围护结构的一个端口管路上均设置有通断切换阀，末端与汇聚管路一29连通；
屋面多功能辐射板1的另一个端口管路上设置有通断切换阀二9，末端与汇聚管路二30连通；空气源热泵2的另一个端口管路上设置有通断切换阀十六23，末端与汇聚管路二30连通；第一储能罐3的另一个端口管路上设置有通断切换阀五12，末端与汇聚管路二30连通；第二储能罐4的另一个端口管路上设置有通断切换阀十二19，末端与汇聚管路二30连通；
所有建筑围护结构的另一个端口管路上均设置有通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵，末端与汇聚管路二30连通。
优选地，所述建筑围护结构包括墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7；
墙面冷暖辐射盘管5的一个端口管路上设置有通断切换阀九16，末端与汇聚管路一29连通；地面冷暖辐射盘管6的一个端口管路上设置有通断切换阀十17，末端与汇聚管路一29连通；顶棚冷暖辐射盘管7的一个端口管路上设置有通断切换阀十一18，末端与汇聚管路一29连通；
墙面冷暖辐射盘管5的另一个端口管路上设置有通断切换阀六13和冷暖转换分布式变频泵二25，末端与汇聚管路二30连通；地面冷暖辐射盘管6的另一个端口管路上设置有通断切换阀七14和冷暖转换分布式变频泵三26，末端与汇聚管路二30连通；顶棚冷暖辐射盘管7的另一个端口管路上设置有通断切换阀八15和冷暖转换分布式变频泵四27，末端与汇聚管路二30连通。
优选地，空气源热泵2采用电动空气源热泵。
本发明系统的运行模式是：
运行模式包括通断切换阀的开闭状态、冷暖转换分布式变频泵的开闭状态、热媒或冷媒的流动方向及路径、第一储能罐3和第二储能罐4的储放能状态。运行模式与能量供需的相对大小密切相关；假设屋面多功能辐射板1、空气源热泵2、第一储能罐3和第二储能罐4所释放的能量(冬季释放热量、夏季释放冷量)分别为Q1、Q2、Q3和Q4(Q>0表示设备释放能量，Q＝0表示设备与外界无能量交换，Q<0表示设备储存能量)，同时假设系统负荷为L(L恒大于0，冬季为热负荷，夏季为冷负荷)。
在冬季供热的工况下，采用如下运行模式：
模式一、晴天太阳能充足时，太阳能单独供热，热源为屋面多功能辐射板1：
当太阳能的热量只能满足用户所需能量时(即Q1＝L且Q2＝Q3＝Q4＝0)，只进行太阳能直接供热过程：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀四11、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
在满足用户热需求的情况下，太阳能能量有剩余(即Q1+Q3>L且Q2＝Q4＝0)时，进行太阳能直接供热过程和第一储能罐3储热过程：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
在满足用户热需求和第一储能罐3的能量已经储满的情况下，太阳能能量仍有剩余(即Q1>L且Q3＝Q2＝0且Q4<0)时，进行太阳能直接供热过程和第二储能罐4储热过程：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀四11、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、通断切换阀十二19、通断切换阀十三20、通断切换阀十四21、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
太阳能直接供热过程是：白天，屋面多功能辐射板1收集热量，热媒(本实施例为热水)从屋面多功能辐射板1出发，经过通断切换阀一8、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀四11进入汇聚管路一29，再分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7来对室内进行供热；换热后的冷媒分别通过冷暖转换分布式变频泵二25和通断切换阀六13、冷暖转换分布式变频泵三26和通断切换阀七14、冷暖转换分布式变频泵四27和通断切换阀八15流入汇聚管路二30中，再通过通断切换阀二9回到屋面多功能辐射板1中；
第一储能罐3储热过程是：热媒(本实施例为热水)从屋面多功能辐射板1出发，经过通断切换阀一8、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀三10进入第一储能罐3中，第一储能罐3中多余的冷水通过通断切换阀五12、汇聚管路二30和通断切换阀二9进入屋面多功能辐射板1中；
第二储能罐4储热过程是：热媒(本实施例为热水)经通断切换阀一8、冷暖转换分布式变频泵一24、通断切换阀四11、汇聚管路一29、通断切换阀十三20和通断切换阀十四21进入第二储能罐4中，将热量储存在此，多余的冷水从第二储能罐4中流出，经过通断切换阀十二19、汇聚管路二30和通断切换阀二9进入屋面多功能辐射板1中。
模式二、夜晚或者白天无太阳时，进入无太阳能模式，第一储能罐3单独供热、或第二储能罐4单独供热、或第一储能罐3和第二储能罐4联合供热(以第一储能罐3为例，其余两种情况同理)；
第一储能罐3单独供热：第一储能罐3采用储存的能量单独供热(即Q1＝Q2＝Q4＝0且Q3＝L)：此时开启通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：热水从第一储能管3中流出，经过通断切换阀三10和通断切换阀四11进入汇聚管路一29，再分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十17和通断切换阀十一18，进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7中对室内进行供热，再分别经过冷暖转换分布式变频泵二25和通断切换阀六13、冷暖转换分布式变频泵三26和通断切换阀七14、冷暖转换分布式变频泵四27和通断切换阀八15进入汇聚管路二30，再经过通断切换阀五12回到第一储能罐3中，保持其水量平衡。
模式三、阴天时，屋面多功能辐射板1和第一储能罐3中的能量都不足，太阳能、第一储能罐3与空气源热泵2或第二储能罐4(热量来自于空气源热泵2储能)同时供热；
如果第二储能罐4有储存的能量，则使用第二储能罐4进行辅助供热，则进行太阳能、第一储能罐3和第二储能罐4同时供能过程(即Q1+Q3<L且Q1+Q3+Q4>L且Q2＝0)：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十一17、通断切换阀十二18、通断切换阀十二19、通断切换阀十三20、通断切换阀十四21、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：热水作为热媒，分别从屋面多功能辐射板1、第一储能罐3和第二储能罐4出发；从屋面多功能辐射板1经过通断切换阀一8、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀四11进入汇聚管路一29；从第一储能罐3经过通断切换阀三10和通断切换阀四11进入汇聚管路一29；从第二储能罐4经过通断切换阀十四21和通断切换阀十三20进入汇聚管路一29；然后从汇聚管路一29经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7中对室内进行供热，再分别经过冷暖转换分布式变频泵二25和通断切换阀六13、冷暖转换分布式变频泵三26和通断切换阀七14、冷暖转换分布式变频泵四27和通断切换阀八15进入汇聚管路二30；最后分别经过通断切换阀二9回到屋面多功能辐射板1中、经过通断切换阀五12回到第一储能罐3中保持水量的平衡、经过通断切换阀十二19回到第二储能罐4中保持水量的平衡。
如果第二储能罐4没有储存的能量，则进行太阳能、第一储能罐3和空气源热泵2同时供能过程(即Q1+Q3<L且Q1+Q2+Q3>L且Q4＝0)：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十一17、通断切换阀十二18、通断切换阀十三20、通断切换阀十五22、通断切换阀十六23、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26、冷暖转换分布式变频泵四27和冷暖转换分布式变频泵五28，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：热水作为热媒，分别从屋面多功能辐射板1、第一储能罐3和空气源热泵2出发；从屋面多功能辐射板1经过通断切换阀一8、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀四11进入汇聚管路一29；从第一储能罐3经过通断切换阀三10和通断切换阀四11进入汇聚管路一29；从空气源热泵2经过通断切换阀十五22、冷暖转换分布式变频泵五28和通断切换阀十三20进入汇聚管路一29；然后从汇聚管路一29经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7中对室内进行供热，再分别经过冷暖转换分布式变频泵二25和通断切换阀六13、冷暖转换分布式变频泵三26和通断切换阀七14、冷暖转换分布式变频泵四27和通断切换阀八15进入汇聚管路二30，最后分别经过通断切换阀二9回到屋面多功能辐射板1中、经过通断切换阀五12回到第一储能罐3中保持水量的平衡、经过通断切换阀十六23回到空气源热泵2中。
第二储能罐4的热量来自于空气源热泵2的过程(即空气源热泵2向第二储能罐4储能过程)：当国家电网电价较低时，可以利用空气源热泵2在第二储能罐4中预先储存一些能量，以备能量不足时使用第二储能罐4中能量进行供能：此时开启通断切换阀十二19、通断切换阀十四21、通断切换阀十五22、通断切换阀十六23和冷暖转换分布式变频泵五28，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：从空气源热泵2出来的热水，经过通断切换阀十五22、冷暖转换分布式变频泵五28和通断切换阀十四21，将热量储存在第二储能罐4中，第二储能罐4中多余的冷水通过通断切换阀十二19和通断切换阀十六23回到空气源热泵2中。
在夏季供冷的工况下，采用如下运行模式：
模式一、夜间免费辐射散热：
当夜间散热产生的冷量只能满足用户所需能量时(即Q1＝L且Q2＝Q3＝Q4＝0)，只辐射散热过程产生冷量满足用户，不进行蓄冷：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀四11、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
在满足用户冷需求的情况下，产生的冷量还有剩余(即Q1+Q3>L且Q2＝Q4＝0)时，进行辐射散热过程和第一储能罐3蓄冷过程：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
在满足用户冷需求和第一储能罐3的能量已经储满的情况下，冷量仍有剩余(即Q1>L且Q3＝Q2＝0且Q4<0)时，进行辐射散热过程和第二储能罐4蓄冷过程：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀四11、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、通断切换阀十二19、通断切换阀十三20、通断切换阀十四21、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭；
辐射散热过程是：夜晚，屋面多功能辐射板1散出热量，冷媒(本实施例为冷水)从屋面多功能辐射板1出发，经过通断切换阀二9流入汇聚管路二30中，再分别通过通断切换阀六13和冷暖转换分布式变频泵二25、通断切换阀七14和冷暖转换分布式变频泵三26、通断切换阀八15和冷暖转换分布式变频泵四27分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7来对室内进行供冷，然后分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18进入汇聚管路一29，再经过通断切换阀四11、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀一8，回到屋面多功能辐射板1中；
第一储能罐3蓄冷过程是：冷媒(本实施例为冷水)从屋面多功能辐射板1出发，经过通断切换阀二9、汇聚管路二30和通断切换阀五12，将冷量储存在第一储能罐3中，第一储能罐3中多余的热水通过通断切换阀三10、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀一8，回到屋面多功能辐射板1中；
第二储能罐4蓄冷过程是：冷媒(本实施例为冷水)从屋面多功能辐射板1出发，通过通断切换阀二9、汇聚管路二30和通断切换阀十二19，将冷量储存在第二储能罐4中，第二储能罐4中多余的热水通过通断切换阀十四21、通断切换阀十三20、汇聚管路一29、通断切换阀四11、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀一8，回到屋面多功能辐射板1中。
模式二、第一储能罐3单独供冷、或第二储能罐4单独供冷、或第一储能罐3和第二储能罐4联合供冷(以第一储能罐3为例，其余两种情况同理)；
第一储能罐3单独供冷：第一储能罐3采用储存的能量单独供冷(即Q1＝Q2＝Q4＝0且Q3＝L)：此时开启通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十17、通断切换阀十一18、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：冷水从第一储能管3中流出，经过通断切换阀五12流入汇聚管路二30中，再分别通过通断切换阀六13和冷暖转换分布式变频泵二25、通断切换阀七14和冷暖转换分布式变频泵三26、通断切换阀八15和冷暖转换分布式变频泵四27分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7来对室内进行供冷，然后分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18进入汇聚管路一29，再经过通断切换阀四11和通断切换阀三10回到第一储能罐3中，保持其水量平衡。
模式三、屋面多功能辐射板1散热(即辐射散热)和第一储能罐3中储存的冷量都不足，辐射散热、第一储能罐3与空气源热泵2或第二储能罐4(冷量来自于空气源热泵2储能)同时供冷；
如果第二储能罐4有储存的能量，则使用第二储能罐4进行辅助供冷，则进行辐射散热、第一储能罐3和第二储能罐4同时供冷过程(即Q1+Q3<L且Q1+Q3+Q4>L且Q2＝0)：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十一17、通断切换阀十二18、通断切换阀十二19、通断切换阀十三20、通断切换阀十四21、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26和冷暖转换分布式变频泵四27，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：冷水作为热媒，分别从屋面多功能辐射板1、第一储能罐3和第二储能罐4出发；从屋面多功能辐射板1经过通断切换阀二9流入汇聚管路二30中；从第一储能罐3经过通断切换阀五12流入汇聚管路二30中；从第二储能罐4经过通断切换阀十二19流入汇聚管路二30中；再分别通过通断切换阀六13和冷暖转换分布式变频泵二25、通断切换阀七14和冷暖转换分布式变频泵三26、通断切换阀八15和冷暖转换分布式变频泵四27分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7来对室内进行供冷，然后分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18进入汇聚管路一29；最后分别经过通断切换阀四11、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀一8回到屋面多功能辐射板1中、经过通断切换阀四11和通断切换阀三10回到第一储能罐3中保持水量的平衡、经过通断切换阀十三20和通断切换阀十四21回到第二储能罐4中保持水量的平衡。
如果第二储能罐4没有储存的能量，则进行辐射散热、第一储能罐3和空气源热泵2同时供冷过程(即Q1+Q3<L且Q1+Q2+Q3>L且Q4＝0)：此时开启通断切换阀一8、通断切换阀二9、通断切换阀三10、通断切换阀四11、通断切换阀五12、通断切换阀六13、通断切换阀七14、通断切换阀八15、通断切换阀九16、通断切换阀十一17、通断切换阀十二18、通断切换阀十三20、通断切换阀十五22、通断切换阀十六23、冷暖转换分布式变频泵一24、冷暖转换分布式变频泵二25、冷暖转换分布式变频泵三26、冷暖转换分布式变频泵四27和冷暖转换分布式变频泵五28，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：冷水作为热媒，分别从屋面多功能辐射板1、第一储能罐3和空气源热泵2出发；从屋面多功能辐射板1经过通断切换阀二9流入汇聚管路二30中；从第一储能罐3经过通断切换阀五12流入汇聚管路二30中；从空气源热泵2经过切换阀十六23流入汇聚管路二30中；再分别通过通断切换阀六13和冷暖转换分布式变频泵二25、通断切换阀七14和冷暖转换分布式变频泵三26、通断切换阀八15和冷暖转换分布式变频泵四27分别进入墙面冷暖辐射盘管5、地面冷暖辐射盘管6和顶棚冷暖辐射盘管7来对室内进行供冷，然后分别经过通断切换阀九16、通断切换阀十一17和通断切换阀十二18进入汇聚管路一29；最后分别经过通断切换阀四11、冷暖转换分布式变频泵一24和通断切换阀一8回到屋面多功能辐射板1中、经过通断切换阀四11和通断切换阀三10回到第一储能罐3中保持水量的平衡、经过通断切换阀十三20、冷暖转换分布式变频泵五28和通断切换阀十五22回到空气源热泵2中。
第二储能罐4的热量来自于空气源热泵2的过程(即空气源热泵2向第二储能罐4供冷)：当国家电网电价较低时，可以利用空气源热泵2在第二储能罐4中预先储存一些能量，以备能量不足时使用第二储能罐4中能量进行供能：此时开启通断切换阀十二19、通断切换阀十四21、通断切换阀十五22、通断切换阀十六23和冷暖转换分布式变频泵五28，其余通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵均关闭。具体过程是：从空气源热泵2出来的冷水，经过通断切换阀十六23、汇聚管路二30和通断切换阀十二19，将冷量储存在第二储能罐4中，第二储能管4中多余的热水通过通断切换阀十四21、冷暖转换分布式变频泵五28和通断切换阀十五22回到空气源热泵2中。
实施例1
假设屋面多功能辐射板1在冬季某典型日可输出的总热量为240kWh；第一储能罐3的总储热容量为100kWh，第二储能罐4的总储热容量为80kWh。
若某供暖房间的面积为120m2，24小时连续供热，面积热指标为41.6W/m2，则该供暖房间一天内需要的总供热量为：
Q＝41.6*24*120≈120kWh
屋面多功能辐射板1在一天内共生产240kWh的热量，其中120kWh由供暖房间消耗，剩余的120kWh热量分别储存在第一储能罐3和第二储能罐4中，分别储存100kWh和20kWh。
实施例2
假设屋面多功能辐射板1在冬季某典型日的总输出热量为210kWh，供暖房间所消耗的总热量为240kWh，且第一储能罐3和第二储能罐4中均无储备热量，则不足的供热量由空气源热泵2所承担，共30kWh。假设空气源热泵2的性能系数COP＝3，则供暖系统一天内的总耗电量为：
相比仅包含空气源热泵2的供热系统，本发明可节约的总电能为：
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (2)
1.一种分布式多能互补冷暖辐射换热系统，其特征在于，该系统包括屋面多功能辐射板、空气源热泵、第一储能罐、第二储能罐、建筑围护结构、通断切换阀、冷暖转换分布式变频泵、汇聚管路一和汇聚管路二；
屋面多功能辐射板的一个端口管路上设置有通断切换阀一和冷暖转换分布式变频泵一，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀三，末端与第一储能罐的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀四，末端与汇聚管路一连通；
空气源热泵的一个端口管路上设置有通断切换阀十五和冷暖转换分布式变频泵五，管路的末端分为两条支路；一条支路上设置有通断切换阀十四，末端与第二储能罐的一端连通；另一条支路上设置有通断切换阀十三，末端与汇聚管路一连通；
所有建筑围护结构的一个端口管路上均设置有通断切换阀，末端与汇聚管路一连通；
屋面多功能辐射板的另一个端口管路上设置有通断切换阀二，末端与汇聚管路二连通；空气源热泵的另一个端口管路上设置有通断切换阀十六，末端与汇聚管路二连通；第一储能罐的另一个端口管路上设置有通断切换阀五，末端与汇聚管路二连通；第二储能罐的另一个端口管路上设置有通断切换阀十二，末端与汇聚管路二连通；
所有建筑围护结构的另一个端口管路上均设置有通断切换阀和冷暖转换分布式变频泵，末端与汇聚管路二连通。
2.根据权利要求1所述的分布式多能互补冷暖辐射换热系统，其特征在于，所述建筑围护结构包括墙面冷暖辐射盘管、地面冷暖辐射盘管和顶棚冷暖辐射盘管；
墙面冷暖辐射盘管的一个端口管路上设置有通断切换阀九，末端与汇聚管路一连通；地面冷暖辐射盘管的一个端口管路上设置有通断切换阀十，末端与汇聚管路一连通；顶棚冷暖辐射盘管的一个端口管路上设置有通断切换阀十一，末端与汇聚管路一连通；
墙面冷暖辐射盘管的另一个端口管路上设置有通断切换阀六和冷暖转换分布式变频泵二，末端与汇聚管路二连通；地面冷暖辐射盘管的另一个端口管路上设置有通断切换阀七和冷暖转换分布式变频泵三，末端与汇聚管路二连通；顶棚冷暖辐射盘管的另一个端口管路上设置有通断切换阀八和冷暖转换分布式变频泵四，末端与汇聚管路二连通。
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2022
- 2022-12-30 CN CN202211722897.XA patent/CN115823647A/zh active Pending
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