[发明专利]一种太阳能空气能复合应用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量综合利用系统，具体涉及一种可同时满足热水、采暖和制冷的太阳能空气能复合应用系统。

背景技术

随着经济和社会的发展，太阳能、空气能等可再生能源的开发利用相比于传统的煤炭、石油等不可再生能源，具有经济、环保、可持续的优势，越来越受到人们的重视，并在生活热水、采暖、制冷等多个领域得到了推广应用。但现有的太阳能、空气能应用系统还存在着成本高、稳定性差、适用范围小等储多问题，有待进一步完善或提高。

现有的太阳能、空气能应用系统主要有两种结构类型，如附图1所示第一种类型的太阳能、空气能系统，主要包括太阳能集热器单元a、空气源热泵单元b和储热水箱c，其中，太阳能集热器单元a通过管道直接与储热水箱c连接构成太阳能循环回路，并在该循环回路上设置循环泵d以便提供循环驱动力，空气源热泵单元b也通过管道直接与储热水箱c连接构成空气能循环回路，并在该循环回路上设置循环泵e以便提供循环驱动力；同时，让采暖末端f通过管道与设置于储热水箱c中的盘管换热器g连接构成采暖循环回路，并在该换热回路上设置循环泵h以便提供循环驱动力，而让热水末端i通过管道直接与储热水箱c连接构成生活热水循环回路，并在该循环回路上设置循环泵j以便提供循环驱动力，在储热水箱c上连接补水管。这一结构类型的太阳能、空气能系统虽可实现太阳能、空气能联合制热以便同时提供热水和供暖所需的热能，但其存在以下问题：1、空气源热泵子系统与太阳能集热子系统共用一个储热水箱，整个系统只能供热而不能供冷。2、生活热水与采暖热水共用一个储热水箱存在以下两大缺陷，①温度不能分区，不利于热源科学运行。生活热水温度一般要求50～60度，采暖热水一般为35～45度，由于生活热水温度要求远高于采暖热水温度要求，这就要求空气源热泵单元必然长期工作在高温区域，不利于节能。②供热不可靠，生活热水和采暖都难以保障。夜间是生活热水负荷和采暖负荷高峰叠加期间，因此夜间储热水箱温度很难维持高温运行，同时生活热水使用过程通常都较短(一般2小时用完全天热水量的80％)，生活热水负荷对整个系统来说是冲击性负荷，冷水的快速补入必然使得储热水箱水温迅速降低，系统对采暖末端的供暖能力会越来越弱，甚至失去供暖能力，而此时又是室内要求维持高温的时刻，很显然该系统在供暖上是没有保障的。3、采暖利用盘管换热器与储热水箱换热存在以下问题：①换热效率低，供暖效果差。从热源到采暖末端增加了一个盘管换热过程，降低了系统的整体传热效率，由于换热温差的存在，同时也降低了热能的品质，影响了供暖效果。②盘管换热器制作难度大，成本高。由于采暖负荷大，盘管的换热量较大，要求盘管要足够长，这给加工制作带来难度，同时材料成本也相应较高。③盘管总长受空间和水阻制约，其换热量受到限制，只适用于小面积采暖，对于面积较大的建筑此种方案无法使用。4、太阳能集热子系统与储热水箱直接连接，管道内介质为水，冬季防冻需要消耗大量热量，同时存在冻裂风险，因此不适合在我国北方冬季使用。

如附图2所示第二种类型的太阳能、空气能系统，主要包括太阳能集热器单元a’、空气源热泵单元b’和储热水箱c’，其中，太阳能集热器单元a’通过管道直接与储热水箱c’连接构成太阳能循环回路，并在该循环回路上设置循环泵d’以便提供循环驱动力，空气源热泵单元b’也通过管道直接与储热水箱c’连接构成空气能循环回路，并在该循环回路上设置循环泵e’以便提供循环驱动力；同时，让采暖末端f’通过管道直接与储热水箱c’连接构成采暖循环回路，并在该换热回路上设置循环泵h’以便提供循环驱动力，而让热水末端i’通过管道与设置于储热水箱c’中的盘管换热器g’连接构成生活热水循环回路，并在该循环回路上设置循环泵j’以便提供循环驱动力，让储热水箱c’连接补水管。相对第一种类型，第二种类型让采暖末端与储热水箱(热源)直接相连，没有中间换热器存在，改善了供暖效果，提高了系统节能效率；生活热水采用盘管换热方式，削弱了冷水补入时混水现象对采暖末端的强烈冲击，对供暖的稳定性具有一定的改善。但其依然存在以下缺陷：只能供热，不能供冷；不适合北方地区冬季使用；空气源热泵仍然长期运行在高温区，能耗较大；采用盘管供热水其存在换热滞后效应，出水不连续，影响正常使用；盘管换热量有限，出水量受限制，不能多点同时供水。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能空气能复合应用系统，其具有结构简单、运行稳定、扩展性好、适用范围广的优点，可实现太阳能、空气能制热联合供热水、供暖和空气能供冷，且其供暖、供冷、供热水互不影响，可在我国北方地区低能耗、稳定运行。