CN203375583U

CN203375583U - 太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统

Info

Publication number: CN203375583U
Application number: CN201320132738.4U
Authority: CN
Inventors: 黄翔; 刘佳莉; 孙哲
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: Xian Polytechnic University
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-03-21

Abstract

本实用新型公开了太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，包括有通过管网连接的蒸发冷却高温冷水机组、蓄冷装置、空气源热泵冷热水机组、太阳能集热器、蓄热装置、集水器a、集水器b、分水器a及分水器b，集水器a和分水器a之间通过水管连接，集水器a还通过水管与末端a连接，集水器b和分水器b之间也通过水管连接，集水器b通过水管与末端b连接。本实用新型的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统利用了相变材料，将冷水以冰蓄冷的形式，储存起来，将热水的热量储存在蓄热装置，结合空气源热泵冷热水机组，能够产出冷水和热水，提高了空调系统的稳定性。

Description

太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统。

背景技术

近些年，由于空调装置的大量应用造成了我国的能源消耗大幅增加，同时排放出的大量二氧化碳引起了地球表面温度的上升，破坏了生态环境，随着我国空调行业的快速发展，更增加了电力供应系统的压力，各大城市在夏季都不同程度的出现了拉闸限电的政策。蒸发冷却空调是应用较为广泛的一种空调装置，它是采用水蒸发吸热的原理，无传统空调的四大耗能部件，以水作为制冷剂，天然、绿色；但是，蒸发冷却空调存在冬季不能供热的缺陷。

蒸发冷却高温冷水机组的出水温度容易受到环境的影响，系统不稳定；太阳能制取热水同样受到环境影响，比如当太阳能不充足的时候，热水供应就无法满足。

现代蓄能技术的发展，能够实现能量的储存，在需要的时候释放能量，达到能量的合理利用，起到“削峰填谷”的作用。利用相变材料，实现蓄冷和蓄热。同时空气源热泵技术，可以实现制冷水和制热水。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，可以实现夏季供冷、生活热水和冬季供暖、生活热水，系统稳定性得以提高。

本实用新型所采用的技术方案是，太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，包括有通过管网连接的蒸发冷却高温冷水机组、蓄冷装置、空气源热泵冷热水机组、太阳能集热器、蓄热装置、集水器a、集水器b、分水器a及分水器b，集水器a和分水器a之间通过水管连接，集水器a还通过水管与末端a连接，集水器b和分水器b之间也通过水管连接，集水器b通过水管与末端b连接。

本实用新型的特点还在于，

蒸发冷却高温冷水机组，包括有机组壳体，机组壳体内设置有间接蒸发冷却器和直接蒸发冷却器，间接蒸发冷却器包括有换热器，换热器的上部依次设置有布水器a、挡水板a和排风机a，换热器的下部设置有集水箱a，集水箱a内设置有循环水泵a和补水阀a，循环水泵a通过供水管与布水器a连接，直接蒸发冷却器包括有填料，填料的上部依次设置有布水器b、挡水板b及排风机b，填料的下部设置有集水箱b，集水箱b内设置有循环水泵b和补水阀b，循环水泵b通过供水管与布水器b连接。

间接蒸发冷却器中的换热器采用板翅式、管式、热管式或露点式换热器其中的一种。

蒸发冷却高温冷水机组、蓄冷装置、空气源热泵冷热水机组、太阳能集热器、蓄热装置、集水器a、分水器a、集水器b及分水器b 之间的管网结构为：蒸发冷却高温冷水机组内的集水箱b依次通过出水管、出水管与所述集水器a连接，出水管上设置有阀门，集水箱b还依次通过进水管、进水管与分水器a连接；

蓄冷装置连接有出水管，出水管通过三通阀门分别与出水管、出水管连接，蓄冷装置依次通过进水管、进水管与分水器a连接，进水管与进水管之间通过水管连接，进水管与水管连接处设置有三通阀门，进水管与所述水管连接处设置有三通阀门；

空气源热泵冷热水机组连接有出水管，出水管通过三通阀分别连接有出水管和出水管，出水管与集水器a连接，出水管与集水器b连接，空气源热泵冷热水机组还连接有进水管，进水管通过三通阀分别连接有进水管和进水管，进水管与分水器a连接，进水管与所述分水器b连接；

太阳能集热器依次通过进水管、进水管与分水器b连接，所述太阳能集热器还依次通过出水管、出水管与集水器b连接；

蓄热装置连接有出水管，出水管通过三通阀分别与出水管、出水管连接，出水管与集水器b连接，蓄热装置还连接有进水管，进水管通过三通阀分别与进水管、进水管，进水管与分水器b连接。

太阳能集热器采用平板集热器、真空管集热器、聚光集热器或平面反射镜型集热器中的一种。

蓄冷装置包括有装置壳体，装置壳体内设置有由相变蓄冷材料制成的蓄冷盘管。

蓄热装置包括有装置外壳，装置外壳内设置有多个由相变蓄热材料制成的蓄热管。

本实用新型的有益效果在于，

1.本实用新型的双蓄能空调系统采用蒸发冷却空调和太阳能技术，利用自然能源，环境友好和资源节约型。

2.本实用新型的双蓄能空调系统利用相变材料，能够将蒸发冷却高温冷水以冰蓄冷的形式储存起来，起到削峰填谷的作用，同时冰蓄冷的蓄冷槽较水蓄冷的蓄冷槽体积小，减少了占用空间。

3.本实用新型的双蓄能空调系统利用相变材料，能够将太阳能集热器产生的热水，储存在蓄热装置中，等到太阳辐射能不足或者遇到阴雨天气，能够释放热量，保证热水供应。

4.本实用新型的双蓄能空调系统采用双蓄能技术，可以减小机组的装机容量，减少机组尺寸，能源节约和合理利用。

5.本实用新型的双蓄能空调系统结合空气源热泵冷热水机组，提高了系统的运行稳定性。

6.本实用新型的双蓄能空调系统能够满足夏季空调末端用水和生活热水以及冬季空调末端和生活热水需求，全年运行。

附图说明

图1是本实用新型的双蓄能空调系统供冷系统结构示意图；

图2是本实用新型的双蓄能空调系统生活热水和供暖系统结构示意图；

图3是本实用新型的双蓄能空调系统中蓄冷装置结构示意图；

图4是本实用新型的双蓄能空调系统中蓄热装置结构示意图。

图中，1.蒸发冷却高温冷水机组，2.蓄冷装置，3.空气源热泵冷热水机组，4.太阳能集热器，5.蓄热装置，6.末端a，7.末端b，8.集水器a，9.分水器a，10.集水器b，11.分水器b，12.蓄冷盘管，13.蓄热管，1-1.换热器，1-2.布水器a，1-3.挡水板a，1-4.排风机a，1-5.排风机b，1-6.挡水板b，1-7.布水器b，1-8.填料，1-9.循环水泵a，1-10.集水箱a，1-11.补水阀a，1-12.补水阀b，1-13.集水箱b，1-14.循环水泵b。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，如图1、图2所示，包括有通过管网连接的蒸发冷却高温冷水机组1、蓄冷装置2、空气源热泵冷热水机组3、太阳能集热器4、蓄热装置5、集水器a8、集水器b10、分水器a9及分水器b11，集水器a8和分水器a9之间通过水管连接，集水器a8还通过水管与末端a6连接，集水器b10和分水器b11之间也通过水管连接，集水器b10通过水管与末端b7连接。

蒸发冷却高温冷水机组1，包括有机组壳体，机组壳体内设置有间接蒸发冷却器和直接蒸发冷却器，间接蒸发冷却器包括有换热器1-1，换热器1-1的上部依次设置有布水器a1-2，挡水板a1-3，排风机a1-4，换热器1-1的下部设置集水箱a1-10，集水箱a1-10内设置有循环水泵a1-9和补水阀a1-11，循环水泵a1-9通过供水管与布水器a1-2连接，直接蒸发冷却器包括有填料1-8，填料1-8的上部依次设置有布水器b1-7、挡水板b1-6及排风机b1-5，填料1-8的下部设置有集水箱b1-13，集水箱b1-13内设置有循环水泵b1-14和补水阀b1-12，循环水泵b1-14通过供水管与布水器b1-7连接。

蒸发冷却高温冷水机组1为开式或封闭式中的一种。

间接蒸发冷却器中的换热器1-1采用板翅式、管式、热管式或露点式换热器其中的一种。

直接蒸发冷却器中的填料1-8采用植物纤维、金属、多孔陶瓷或PVC材料中的一种制备而成。

蓄冷装置2，如图3所示，包括有装置壳体，装置壳体内设置有由相变蓄冷材料制成的蓄冷盘管12，能够将蒸发冷却高温冷水机组产出的冷水，以冰蓄冷的形式，储存起来，需要的时段再释放冷量。

空气源热泵冷热水机组3能够产出冷水和热水，供冷和供暖季节都可以使用。

蓄热装置5，如图4所示，包括有装置外壳，装置外壳内设置有多个由相变蓄热材料制成的蓄热器13，能够将太阳能集热器产出的热水，储存起来，在需要的时间再释放热量。

蒸发冷却高温冷水机组1、蓄冷装置2、空气源热泵冷热水机组3、太阳能集热器4、蓄热装置5、集水器a8、分水器a9、集水器b10及分水器b11之间的管网结构，如图1、图2所示，蒸发冷却高温冷水机组1内的直接蒸发冷却器的集水箱b1-13依次通过出水管G₁、出水管G₂与集水器a8连接，出水管G₁上设置有阀门P₁，集水箱b1-13还依次通过进水管G₇、进水管G₆与分水器a9连接；蓄冷装置2通过出水管G₃分别与出水管G₁、出水管G₂连接，且连接处设置有三通阀门P₃，蓄冷装置2依次通过进水管G₅、进水管G₈与分水器a9连接，进水管G₅与进水管G₇之间通过水管G₄连接，连接处设置分别设置有三通阀门P₂、三通阀门P₄；空气源热泵冷热水机组3通过出水管G₁₀分别连接有出水管G₉和出水管G₁₉，连接处设置有三通发P₅，出水管G₉与集水器a8连接，出水管G₁₉与集水器b10连接，空气源热泵冷热水机组3还通过进水管G₁₂分别连接有进水管G₁₁和进水管G₂₂，连接处设置有三通阀P₆，进水管G₁₁与分水器a9连接，进水管G₂₂与分水器b11连接；太阳能集热器4依次通过进水管G₂₁、进水管G₂₀与分水器b11连接，太阳能集热器4还依次通过出水管G₁₃、出水管G₁₅与集水器b10连接；蓄热装置5通过出水管G₁₄分别与出水管G₁₃、出水管G₁₅连接，连接处设置有三通阀P₈，出水管G₁₅与集水器b10连接，蓄热装置5还通过进水管G₁₆分别与进水管G₁₇、进水管G₁₈，连接处设置有三通阀P₉，进水管G₁₈与分水器b11连接。

其中蒸发冷却高温冷水机组1利用蒸发冷却空调技术，通过空气与水进行热湿交换，从而制取出冷水。主要在过渡季节和湿度较低的时段开启，满足空调末端需求。空气源热泵冷热水机组3能够产生冷水和热水，供空调使用。太阳能集热器4主要是将太阳辐射能转换成热能，可以分为平板集热器、真空管集热器、聚光集热器和平面反射镜型集热器。集水器a8、集水器b10、分水器a9、分水器b11用于进行水流分配，管网上设置的各个三通阀主要用来控制水流方向。

本实用新型的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统的工作过程：

供冷季节：

夜晚开启蒸发冷却高温冷水机组1用于制取冷水，打开阀门P₁和调节三通阀P₃，冷水通入出水管G₁、出水管G₃送入蓄冷装置2；调节三通阀P₄、三通阀P₂，通过进水管G5、水管G4、进水管G7回到蒸发冷却高温冷水机组1，完成循环，从而将冷量储存了起来；

当储存的冷量充足，白天调节三通阀P₃、三通阀P₄，经过出水管G2、出水管G3、进水管G8，冷量释放，冷水送到末端a6，满足空调冷水需求。

当储存的冷量不足，白天同时开启蒸发冷却高温冷水机组1，白天调节三通阀P₃、三通阀P₄，经过出水管G2、出水管G3、进水管G8，冷量释放，冷水送到末端a6；开启阀门P₁和调节三通阀P₃、三通阀P₂，经过出水管G₁、出水管G₂、进水管G₆、进水管G₇，将冷水送到末端a6。

当不能开启蒸发冷却高温冷水机组1时，开启空气源冷热水机组3，调节三通P5、P6，经过出水管G10、出水管G9、进水管G11、进水管G12，将冷水送到末端a6。

供热和热水过程：

太阳能集热器4工作，调节三通阀P₈、三通阀P₉、三通阀P₇，一部分热水经过出水管G₁₃、出水管G₁₄、进水管G₁₆、进水管G₁₇、进水管G₂₁完成循环，并将热量储存在蓄热装置5中；一部分热水经过出水管G₁₃、出水管G₁₅、进水管G₂₀、进水管G₂₁完成循环，热水送到了末端b7。

当太阳能不充足或者遇到阴雨天气，蓄热装置5释热：

调节三通阀P₈、三通阀P₉，经过出水管G₁₄、出水管G₁₅、进水管G₁₈、进水管G₁₆完成循环，热水送到末端b7。

当太阳能不足和蓄热装置都不能满足末端热水需求，开启空气源热泵冷热水机组，调节三通阀P₅、三通阀P₆，经过出水管G₁₉、进水管G₂₂、进水管G₁₂完成循环，热水送到末端b7。

末端b7分为生活热水末端和空调末端，生活热水不需要循环回蒸发冷却高温冷水机组1和太阳能集热器4，通过自来水补给。

本实用新型的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统将蒸发冷却、太阳能与空气源热泵系统的结合，可以实现夏季供冷、生活热水和冬季供暖、生活热水，系统稳定性得以提高。高温冷水机组制取的高温冷水可以储存在蓄冷装置中，在相变材料的蓄冷作用下，以冰蓄冷的形式，将冷量储存起来；太阳能集热器制取的热水，可以储存在蓄热装置中，在相变材料的作用下，将热量储存起来。

在夏季，采用蒸发冷却高温冷水机组1与空气源热泵冷热水机组3结合：当过渡季节或者夏季湿球温度不高的情况下，开启蒸发冷却高温冷水机组1，制取的冷水通入到末端a6，满足末端空调需求，或者储存在蓄冷装置2中，白天释放冷量，将冷水通入到末端a6，满足末端空调需求；当夏季湿球温度高的情况下，开启空气源热泵冷热水机组3，制取的冷水，满足末端a6需求。

热水系统：太阳能集热器4收集太阳辐射能，制取热水，一部分，可用来作为生活热水使用；另一部分，可以储存在蓄热装置5中，储存起来。当太阳能集热器4不能够满足热水需求，可以将蓄热装置热量释放，保证热水的正常供应。

在冬季，采用太阳能集热器4与空气源热泵冷热水机组3结合，当太阳能集热器4能够制取热水，将一部分热水通入到末端b7，满足空调末端和生活热水的需求；另一部分通入蓄热装置5储存起来。当太阳能集热器4制取的热水不能够满足末端需求，蓄热装置5释热，满足空调末端和生活热水的需求。当太阳能集热器4和蓄热装置5都不能够满足末端b7需求时，开启空气源热泵冷热水机组3，制取热水，满足末端空调和生活热水的需求。

本实用新型的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统：

第一种方式，蓄冷与释冷：

夜晚，开启蒸发冷却高温冷水机组1，制取温度较低的高温冷水，然后将冷水通入到蓄冷装置2中，在相变材料的作用下，以冰的形式储存冷量；白天，打开蓄冷装置2的阀门，将冷量释放，将冷水通入到末端a6，满足末端空调需求。

第二种方式，蓄热与释热：

当阳光普照或者太阳辐射能充足时，太阳能集热器4工作，制取热水，一部分通入末端b7，满足空调和生活热水，另一部分通入到蓄热装置5中，在相变材料的作用下，将热量储存起来；当遇到阴雨天或者太阳辐射能不充足时，蓄热装置5开始工作，释放储存起来的热量，制取热水，满足热水需求。

Claims

1.太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，包括有通过管网连接的蒸发冷却高温冷水机组（1）、蓄冷装置（2）、空气源热泵冷热水机组（3）、太阳能集热器（4）、蓄热装置（5）、集水器a（8）、集水器b（10）、分水器a（9）及分水器b（11），所述集水器a（8）和所述分水器a（9）之间通过水管连接，所述集水器a（8）还通过水管与末端a（6）连接，所述集水器b（10）和所述分水器b（11）之间也通过水管连接，所述集水器b（10）通过水管与末端b（7）连接。

2.按照权利要求1所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述蒸发冷却高温冷水机组（1），包括有机组壳体，所述机组壳体内设置有间接蒸发冷却器和直接蒸发冷却器，所述间接蒸发冷却器包括有换热器（1-1），所述换热器（1-1）的上部依次设置有布水器a（1-2）、挡水板a（1-3）和排风机a（1-4），所述换热器（1-1）的下部设置有集水箱a（1-10），所述集水箱a（1-10）内设置有循环水泵a（1-9）和补水阀a（1-11），所述循环水泵a（1-9）通过供水管与所述布水器a（1-2）连接，所述直接蒸发冷却器包括有填料（1-8），所述填料（1-8）的上部依次设置有布水器b（1-7）、挡水板b（1-6）及排风机b（1-5），所述填料（1-8）的下部设置有集水箱b（1-13），所述集水箱b（1-13）内设置有循环水泵b（1-14）和补水阀b（1-12），所述循环水泵b（1-14）通过供水管与所述布水器b（1-7）连接。

3.按照权利要求2所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却器中的换热器（1-1）采用板翅式、管式或露点式换热器其中的一种。

4.按照权利要求1或2所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述蒸发冷却高温冷水机组（1）、蓄冷装置（2）、空气源热泵冷热水机组（3）、太阳能集热器（4）、蓄热装置（5）、集水器a（8）、分水器a（9）、集水器b（10）及分水器b（11）之间的管网结构为：

所述蒸发冷却高温冷水机组（1）内的集水箱b（1-13）依次通过出水管（G₁）、出水管（G₂）与所述集水器a（8）连接，所述出水管（G₁）上设置有阀门（P₁），所述集水箱b（1-13）还依次通过进水管（G₇）、进水管（G₆）与所述分水器a（9）连接；

所述蓄冷装置（2）连接有出水管（G₃），出水管（G₃）通过三通阀门（P₃）分别与出水管（G₁）、出水管（G₂）连接，所述蓄冷装置（2）依次通过进水管（G₅）、进水管（G₈）与所述分水器a（9）连接，所述进水管（G₅）与进水管（G₇）之间通过水管（G₄）连接，所述进水管（G₅）与所述水管（G₄）连接处设置有三通阀门（P₄），所述进水管（G₇）与所述水管（G₄）连接处设置有三通阀门（P₂）；

所述空气源热泵冷热水机组（3）连接有出水管（G₁₀），出水管（G₁₀）通过三通阀（P₅）分别连接有出水管（G₉）和出水管（G₁₉），所述出水管（G₉）与所述集水器a（8）连接，所述出水管（G₁₉）与所述集水器b（10）连接，所述空气源热泵冷热水机组（3）还连接有进水管（G₁₂），进水管（G₁₂）通过三通阀（P₆）分别连接有进水管（G₁₁）和进水管（G₂₂），所述进水管（G₁₁）与所述分水器a（9）连接，所述进水管（G₂₂）与所述分水器b（11）连接；

所述太阳能集热器（4）依次通过进水管（G₂₁）、进水管（G₂₀）与分水器b（11）连接，所述太阳能集热器（4）还依次通过出水管（G₁₃）、出水管（G₁₅）与所述集水器b（10）连接；

所述蓄热装置（5）连接有出水管（G₁₄），所述出水管（G₁₄）通过三通阀（P₈）分别与所述出水管（G₁₃）、出水管（G₁₅）连接，所述出水管（G₁₅）与所述集水器b（10）连接，所述蓄热装置（5）还连接有进水管（G₁₆），进水管（G₁₆）通过三通阀（P₉）分别与进水管（G₁₇）、进水管（G₁₈），所述进水管（G₁₈）与所述分水器b（11）连接。

5.按照权利要求1所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述太阳能集热器（4）采用平板集热器、真空管集热器、聚光集热器或平面反射镜型集热器中的一种。

6.按照权利要求1所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述蓄冷装置（2）包括有装置壳体，所述装置壳体内设置有由相变蓄冷材料制成的蓄冷盘管（12）。

7.按照权利要求1所述的太阳能与空气源热泵相结合的双蓄能蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述蓄热装置（5）包括有装置外壳，所述装置外壳内设置有多个由相变蓄热材料制成的蓄热管（13）。