CN117168205A - 冷热储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能技术领域，具体涉及冷热储能系统，包括发电单元，用于产生电能，发电单元包括光伏模块，用于将太阳能转化为电能；转化单元，将发电单元产生的电能转化为冷能或者是热能，转化单元包括冷能模块以及热能模块；其中，冷能模块包括蒸发器组件以及冷冻液箱，热能模块包括热水箱以及空气能热水器；还包括设置于冷能模块以及热能模块之间的调节模块，用于实现冷能以及热能之间的转换；调节模块包括冷凝器模块以及电子膨胀阀模块，且冷凝器模块与热水箱保持连通。本发明通过设置的转换单元以及调节模块，能够实现冷能与热能之间的灵活转换，并且采用液体作为储能介质，充分实现冷、热并存储能；本系统结构简单，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体涉及冷热储能系统。
背景技术
在日常生活过程中涉及到越来越多的冷热双蓄储能情况，需要同时满足热能的存储以及又要满足冷能的存储。但是现有的能源的存储的方式都是电能的存储，而电能的存储依赖于电池，电池不够环保且成本较高，且其存储的电能也是有限的，并且在日常的生活中，人们对热能以及冷能的需求是分开的，例如空调在制冷过程中，室外机（冷凝器）向环境排放制冷量一倍以上的热量；空气能热水器在运行过程中，蒸发器的制冷量没有利用，排放到环境中。传统的装置均存在单一性应用，均不能实现将冷、热并存储能。
鉴于此我们提出一种冷热储能系统。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了冷热储能系统，能够有效地解决现有的能源的存储的方式都是电能的存储，而电能的存储依赖于电池，电池不够环保且成本较高，且其存储的电能也是有限的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供冷热储能系统，包括发电单元，用于产生电能，发电单元包括光伏模块，用于将太阳能转化为电能；
转化单元，将发电单元产生的电能转化为冷能或者是热能，转化单元包括冷能模块以及热能模块；其中，冷能模块包括蒸发器组件以及冷冻液箱，热能模块包括热水箱以及空气能热水器；
还包括设置于冷能模块以及热能模块之间的调节模块，用于实现冷能以及热能之间的转换；调节模块包括冷凝器模块以及电子膨胀阀模块，且冷凝器模块与热水箱保持连通；
其中，利用冷媒作为储能的介质。
进一步地，光伏模块包括光伏板组件，以及控制组件；
其中，光伏板组件能够将太阳能转换为电能，而控制组件是用于控制光伏板组件的发电效率，其通过控制实际的光伏板组件的工作时间来控制光伏板的发电效率；
其中，控制组件还包括太阳能控制器，其用于控制电能的使用方式，太阳能控制器包括多功能逆变充放电管理模块，用于合理调控电能的使用情况。
进一步地，多功能逆变充放电管理模块包括市电输入单元、电池存储单元、家用电器单元以及压缩机单元；
其中，市电输入单元指的是，将光伏板组件转化成的电能应用于市电输入；
其中，电池存储单元指的是，将光伏板组件转化成的电能利用电池进行存储；
其中，家用电器单元指的是，将光伏板组件转化成的电能直接应用于家用电器的供电；
其中，压缩机单元指的是，将光伏板组件转化成的电能作为供能单元，使得压缩机能够进行运行工作，压缩机运行能够使得介质的部分变为高温作为热能进行存储，另一部分变为低温作为冷能进行存储。
进一步地，冷能模块还包括制冷空调；
利用水泵将冷冻液箱中的介质引流至一个或多个制冷空调内设置的盘管中，并利用风扇鼓吹气流经过盘管降温，实现气流降温制冷。
进一步地，调节模块还包括储液罐，其设置于冷冻液箱以及热水箱的中部之间，且储液罐与冷凝器模块之间保持连通；
电子膨胀阀模块，其设置于储液罐与冷冻液箱中部之间，能够实现储液罐与冷冻液箱之间冷媒的流通，进而实现热能与冷能之间的转换。
进一步地，还包括：
收集模块，用于将制冷空调制冷过程中排放的热量进行收集并对冷媒进行加热，并将加热后的冷媒输送至热水箱中作为热能进行存储；
以及，用于将空气能热水器运行过程中低温的冷媒进行收集并输送至冷冻液箱中作为冷能进行存储。
有益效果
本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过设置的转换单元以及调节模块，能够实现冷能与热能之间的灵活转换，并且采用液体作为储能介质，充分实现冷、热并存储能；本系统结构简单、可靠性高、在阳光照射充足时，不使用市电电力能源，节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的冷热储能系统整体示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一：
冷热储能系统，包括发电单元，用于产生电能，发电单元包括光伏模块，用于将太阳能转化为电能；通过光伏发电或者是风能作为整个储能系统的供能方式，具体的，光伏模块包括光伏板组件，以及控制组件；其中，光伏板组件能够将太阳能转换为电能，而控制组件是用于控制光伏板组件的发电效率，其通过控制实际的光伏板组件的工作时间来控制光伏板的发电效率；
当该系统采用太阳能作为供能方式时，其还配置有控制组件，设置的控制组件中设置有PLC控制器，其作用在于，依据实际的太阳光的强弱，来合理的调整光伏板组件的发电效率，其可以采用控制时间的方式，在光照强度好的时间段，使得光伏板组件处于全负荷的发电效率进行发电，在发电到一定程度时，整个储能系统中，电能，冷能以及热能均存储到一定的数值时，其可以采用缩短光伏板组件发电时间的方式，使得光伏板组件处于闲置状态，以保证光伏板组件的使用寿命。
其中，控制组件还包括太阳能控制器，其用于控制电能的使用方式，太阳能控制器包括多功能逆变充放电管理模块，用于合理调控电能的使用情况；多功能逆变充放电管理模块包括市电输入单元、电池存储单元、家用电器单元以及压缩机单元；其中，市电输入单元指的是，将光伏板组件转化成的电能应用于市电输入；其中，电池存储单元指的是，将光伏板组件转化成的电能利用电池进行存储；其中，家用电器单元指的是，将光伏板组件转化成的电能直接应用于家用电器的供电；其中，压缩机单元指的是，将光伏板组件转化成的电能作为供能单元，使得压缩机能够进行运行工作，压缩机运行能够使得介质的部分变为高温作为热能进行存储，另一部分变为低温作为冷能进行存储。其中，在本储能系统中，可以采用利用冷媒作为储能的介质，特别的，储能介质采用一种高比热液体，耐范围在：-40至150度的液体。
具体的，在使用太阳能进行发电时，通过控制组件中的太阳能控制器，其会将通过光伏板组件发出的电能进行合理的转化，转化成不同形式的能量进行保存，具体的，通过设置在太阳能控制器中的多功能逆变充放电管理模块，将电能存储在一定功率的电池中，存储适当的电能，或者，将产生的电能直接输入市电中，作为拥有者，其可以使用产生的电能，作为商品，以相对应的价格输送至市电中，获得一定的利益；或者，将发出的电能直接支撑相对应电器的电能需求，以保证相对应电器的正常使用，具体的，该电器可以为制冷空调，或者是空气能热水器等，或者是，将产生的电能保证储能系统中，压缩机的正常运行工作，当介质在压缩机中流通时，其会使得介质升温，使得介质作为热能进行存储，具体的，作为一种实施方式，具体的，压缩机的工作原理时，压缩-冷凝(放热)-膨胀-蒸发(吸热)的制冷循环，因此在压缩机的正常工作过程中，还可以将部分低温的介质作为冷能进行存储。
在本系统中，还包括转化单元，将发电单元产生的电能转化为冷能或者是热能，转化单元包括冷能模块以及热能模块；其中，冷能模块包括蒸发器组件以及冷冻液箱，热能模块包括热水箱以及空气能热水器；冷能模块还包括制冷空调；利用水泵将冷冻液箱中的介质引流至一个或多个制冷空调内设置的盘管中，并利用风扇鼓吹气流经过盘管降温，实现气流降温制冷，具体的，在本储能系统中，冷能模块包括蒸发器组件以及冷冻液箱，值得说明的是，压缩机在运行后，其会将介质进行有效的加热，在加热后，利用设置的冷凝器模块，能够将该部分介质进行有效的降温，在降温后，利用设置的储液罐进行暂时的存储，当需要冷能时，将该部分被降温的介质，输送至冷冻液箱中进行存储，该部分被将降温的介质，可采用泵体，输送至制冷空调中，具体的，利用水泵将冷冻液箱中的介质引流至一个或多个制冷空调内设置的盘管中，并利用风扇鼓吹气流经过盘管降温，实现气流降温制冷。
还包括设置于冷能模块以及热能模块之间的调节模块，用于实现冷能以及热能之间的转换；调节模块包括冷凝器模块以及电子膨胀阀模块，且冷凝器模块与热水箱保持连通；调节模块还包括储液罐，其设置于冷冻液箱以及热水箱的中部之间，且储液罐与冷凝器模块之间保持连通；电子膨胀阀模块，其设置于储液罐与冷冻液箱中部之间，能够实现储液罐与冷冻液箱之间冷媒的流通，进而实现热能与冷能之间的转换。
在本案中，还包括一调节模块，相较于传统的冷热能的获取，本储能系统采用的是，冷能与热能之间的直接转换，而并非是借助外部能量进行辅助转换，具体的，通过设置的电子膨胀阀模块，电子膨胀阀是一种可按预设程序进入制冷装置的制冷剂流量的节流元件，在实际的工作过程中，当冷冻液箱中的介质的量变少时，电子膨胀阀自动打开，使得原本处于储液罐中的低温的介质会流经电子膨胀阀进入冷冻液箱中，作为冷能进行使用，当冷冻液箱中的介质足够多时，电子膨胀阀会自动关闭，通过上述方式实现冷能的自动补充，而储液罐中的低温介质是通过冷凝器将处于热水箱中的高温介质进行有效的降温。
本系统中，为了降低能量的损失，还设置有收集模块，用于将制冷空调制冷过程中排放的热量进行收集并对冷媒进行加热，并将加热后的冷媒输送至热水箱中作为热能进行存储；上述，是作为热能的有效收集，通过将制冷空调在制冷过程中，室外机（冷凝器）向环境排的热量进行有效的收集，该种收集可以理解为将该部分热量用于加热介质的方式进行回收，亦或是将该部分热量用于实现热水箱的有效保温，以减少热能的流失；
或者是用于辅助介质进行加热，进而保证介质的加热效率。
同时收集模块还用于将空气能热水器运行过程中低温的冷媒进行收集并输送至冷冻液箱中作为冷能进行存储。具体的，空气能热水器，又称空气源热泵热水器，从空气中吸收低温热量，用介质气化，然后用压缩机压缩，制冷剂蒸汽经压缩机压缩加热后进入水箱，向其中的水放热，此时制冷剂冷凝液化，可以理解为是介质被降温，被降温后的介质可以作为冷能被存储，重新存储于冷冻液箱中，进而实现空气能热水器在运行过程中，蒸发器的制冷量的充分利用。
实施例二：
具体的，光伏发电依赖于太阳能，作为整个储能系统的供能方式，该套系统适用于我国的南方光照较为充足的地区，利用光照的方式，采用光伏板组件实现能量的转化，具体的就是将太阳能转换为电能进行存储，而电能在生活中能够直接被使用，值得说明的是，在本系统中，其除了采用太阳能发电的方式为该系统进行供能，还可以采用风能等其他的清洁能源作为供能的方式为该系统注入能量。
为了更好理解本技术方案，利用以投入使用的案例来阐述其实际的使用方式，例如采用风力发电的方式发出90度的电，优先供给日常家用生活电器，剩余的通过压缩机转换成冷、热能量储存，当冷、热储存模块均为饱和状态（达到预设置的温度），满足家用电器和冷、热储能模块的情况下，放电管理模块可将剩余的电能输送至电网，输入市电中的部分，其可以根据实际的需要决定是否可以将多余的电进行充分的自由交易，如果有用电的需求，则不将该部分电能输入市电中，均用于日常需求，30%-40%的电能用于提供常开电器设备的使用，例如中央空调的使用；而余下部分则利用加热介质的方式，将电能转化为冷能或者是热能来存储，例如用于控制压缩机，将存储介质升温，关于热能的使用部分，利用介质与水之间的热交换，能够将水进行加热，其主要是应用在开水间以及厨房等，保证热水的正常供应，根据实际的需求，在中央控空调不能覆盖的区域或者是房间中，还需要利用空调，此时会将，部分储能介质进行降温处理，用于实现空气的制冷环节中。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.冷热储能系统，其特征在于，包括：
发电单元，用于产生电能，发电单元包括光伏模块，用于将太阳能转化为电能；
转化单元，将发电单元产生的电能转化为冷能或者是热能，转化单元包括冷能模块以及热能模块；其中，冷能模块包括蒸发器组件以及冷冻液箱，热能模块包括热水箱以及空气能热水器；
还包括设置于冷能模块以及热能模块之间的调节模块，用于实现冷能以及热能之间的转换；调节模块包括冷凝器模块以及电子膨胀阀模块，且冷凝器模块与热水箱保持连通；
其中，利用冷媒作为储能的介质。
2.根据权利要求1所述的冷热储能系统，其特征在于，
光伏模块包括光伏板组件，以及控制组件；
其中，光伏板组件能够将太阳能转换为电能，而控制组件是用于控制光伏板组件的发电效率，其通过控制实际的光伏板组件的工作时间来控制光伏板的发电效率；
其中，控制组件还包括太阳能控制器，其用于控制电能的使用方式，太阳能控制器包括多功能逆变充放电管理模块，用于合理调控电能的使用情况。
3.根据权利要求2所述的冷热储能系统，其特征在于，
多功能逆变充放电管理模块包括市电输入单元、电池存储单元、家用电器单元以及压缩机单元；
其中，市电输入单元指的是，将光伏板组件转化成的电能应用于市电输入；
其中，电池存储单元指的是，将光伏板组件转化成的电能利用电池进行存储；
其中，家用电器单元指的是，将光伏板组件转化成的电能直接应用于家用电器的供电；
其中，压缩机单元指的是，将光伏板组件转化成的电能作为供能单元，使得压缩机能够进行运行工作，压缩机运行能够使得介质的部分变为高温作为热能进行存储，另一部分变为低温作为冷能进行存储。
4.根据权利要求3所述的冷热储能系统，其特征在于，
冷能模块还包括制冷空调；
利用水泵将冷冻液箱中的介质引流至一个或多个制冷空调内设置的盘管中，并利用风扇鼓吹气流经过盘管降温，实现气流降温制冷。
5.根据权利要求4所述的冷热储能系统，其特征在于，
调节模块还包括储液罐，其设置于冷冻液箱以及热水箱的中部之间，且储液罐与冷凝器模块之间保持连通；
电子膨胀阀模块，其设置于储液罐与冷冻液箱中部之间，能够实现储液罐与冷冻液箱之间冷媒的流通，进而实现热能与冷能之间的转换。
6.根据权利要求5所述的冷热储能系统，其特征在于，还包括：
收集模块，用于将制冷空调制冷过程中排放的热量进行收集并对冷媒进行加热，并将加热后的冷媒输送至热水箱中作为热能进行存储；
以及，用于将空气能热水器运行过程中低温的冷媒进行收集并输送至冷冻液箱中作为冷能进行存储。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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