[发明专利]热湿独立控制的太阳能建筑采暖空调系统及其控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及到利用可再生能源的采暖、制冷和除湿一体化的空调技术领域，尤其涉及热湿独立控制的太阳能建筑采暖空调系统及其控制方法。

背景技术

    在我国，建筑运行能耗约占全社会总能耗的三成，其中最主要的是采暖空调能耗，并且随着建筑总量的攀升和舒适度的提升而呈现快速上升趋势。2009年11月26日中国政府宣布：到2020年单位国内生产总值碳排放量比2005年下降40％到45％。财政部、住房城乡建设部则明确指出，“十二五”期间要切实提高太阳能、浅层地能和生物质能等可再生能源在建筑用能中的比重。由此可见，降低建筑采暖空调能耗和有效利用可再生能源具有重要意义和势在必行。

目前，我国南方地区建筑的采暖空调广泛采用控制负荷灵活、可满足人体个性化特点需求的小型空气源热泵系统，此系统通常采用温湿度联控技术将空气温度降低到其露点以下，除去其中的水蒸气后送到室内吸收热量、湿量而实现冬季供暖、夏季制冷除湿的目的。但是，空气源热泵系统存在以下几点缺陷，一是无论是供暖还是制冷除湿工况，空气源热泵系统均采用电驱动，需消耗大量电能；二是制冷除湿工况下空气源热泵系统采用冷却除湿技术，热泵在低蒸发温度下运行，热泵性能系数偏低，增加了电能消耗；三是普通的空气源热泵系统无法实现单独除湿工况。

在北方地区，夏天往往不需制冷，但冬季采暖期相当长，采暖普遍采用锅炉房集中供热，这种采暖方式给能源供应和环境保护带来严峻的挑战。

为有效降低建筑采暖空调能耗和有效利用可再生能源，申请号为200610097401.9，名称为“太阳能－地源联合供暖供热水供电制冷系统及其操作方法”的专利；申请号为200810080201.1、 名称为“太阳能采暖与制冷空调联供装置” 的专利和申请号为201010239559.1、名称为 “太阳能空气能低谷电制取热水淋浴采暖空调复合系统装置”的专利提出采用太阳能集热系统、热水采暖系统、地源热泵系统或溴化锂吸收式制冷系统或空气源热泵系统实现供暖和制冷，这些系统虽利用了可再生能源，但这些系统的除湿工况仍采用冷却除湿技术而使制冷系统的性能系数偏低，而且均不能实现单独除湿工况和热湿独立控制，同时，溴化锂吸收式制冷装置和地源热泵系统在小型化、初投资、系统维护、地下水回灌等方面存在不足。

为实现建筑采暖空调的热湿独立控制和降低建筑采暖空调系统能耗，课题组在论文（“Energy savings potential of a desiccant assisted hybrid air source heat pump system for residential building in hot summer and cold winter zone in China”，Energy and Buildings，2011，43：3521–3527）和申请号：201110356517.0、名称为 “一种空气源热泵与转轮除湿组合的复合空调系统”的专利中提出固体除湿剂的转轮除湿与空气源热泵组合，利用热泵冷凝热作为除湿剂再生能源，建立热泵与独立除湿的复合采暖空调机组，提高了热泵制冷工况下的蒸发温度，复合空调机组从而能以较低的能耗，满足室内供热、供冷和除湿工况的需求。此复合空调机组虽提高了热泵制冷工况下的蒸发温度且能实现独立除湿，但复合空调机组在供暖工况、制冷除湿工况下均采用电驱动，仍需消耗大量电能。

申请号：201010228694.6名称为“一种夏季余热可用于溶液除湿的太阳能热水系统”的专利，提出利用夏季太阳能热水系统余热用于溶液除湿系统再生吸湿溶液，从而实现有效利用可再生能源，减少空调系统能耗，但阴雨天气或夜间溶液除湿系统所需再生热不能得到有效保证而需采用辅助电加热系统，此外，溶液除湿系统占用面积大，系统复杂且存在腐蚀问题，不适合余湿量不大的居住建筑。

申请号为201010588727.8、名称为 “可用于新农村建设极低能耗住宅的新能源空调方法与系统” 的专利，提出调整空调设计目标参数，充分利用太阳能、地热能和空气能等天然能源，但是此系统针对新农村建设极低能耗被动式太阳能建筑住宅，被动式太阳能建筑住宅需要从地基做起，综合效益较差，而且新能源空调系统复杂，不能满足城镇居民住宅和普通农村住宅所需的居住舒适度和太阳能建筑一体化需求。

发明内容