一种水力光伏蓄能空调装置及工作流程

技术领域

本发明涉及空调系统，特别涉及一种水力光伏蓄能空调装置及工作流程。

背景技术

空调系统是用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的系统，但是空调是整个建筑中能耗最大的系统，面向可持续发展的未来和低碳排放的目标，降低空调运行能耗有重要的意义。

光伏是一种绿色环保能源，现在技术越来越成熟，可较好应用在建筑领域。目前，对于现代人住宅，空调晚上的使用时间普遍大于白天，光伏是在白天发电，光伏电池的触电成本较高，并且系统复杂且不安全，因此，需要将光伏白天发电转换的多余冷热水介质安全储于晚上使用，因此，本发明提供一种水力光伏蓄能空调装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种水力光伏蓄能空调装置，具有降低碳排放、通用性强、结构简单、效率高的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水力光伏蓄能空调装置，包括控制系统、光伏系统、分别与控制系统相连接的空气源热泵机组、蓄冷蓄热系统、混水中心、空调系统终端；

所述光伏系统与空气源热泵机组连接；所述空气源热泵机组的水的出口端分别与蓄冷蓄热系统的第一进口端、混水中心的第一进口端相连通，所述混水中心的第一出口端与空调系统终端的进口端连接；

空调系统终端的出口端与混水中心的第二进口端相连通，混水中心的第二出口端与蓄冷蓄热系统的第二进口端相连通，所述蓄冷蓄热系统的出口端与空气源热泵机组的水的进口端相连通。

其中优选方案如下：

优选的：所述光伏系统包括光伏板、电力转换模块、配电箱，所述光伏板与电力转换模块连接，所述电力转换模块与配电箱连接，所述配电箱分别连接有空气源热泵机组和外部备用电力。

优选的：所述空气源热泵机组的水的出口端处设有储能调节阀，所述混水中心的第一进口端处设有比例调节阀，所述储能调节阀、比例调节阀均与控制系统连接。

优选的：所述蓄冷蓄热系统为储能水箱。

一种水力光伏蓄能空调装置的工作流程，包括如下步骤：

步骤一：夏天的白天，光伏板工作，经过电力转换模块，将太阳能转化为电能，经过配电箱，将电力送入至空气源热泵机组；

步骤二：控制系统控制空气源热泵机组工作，对空气源热泵机组内的水进行降温，产生冷水，此时，空气源热泵机组将冷水排入至储能水箱内，同时，空气源热泵机组抽取储能水箱内混合后水，并继续进行降温；

此时，空调系统终端部分使用，控制系统控制储能调节阀，对空气源热泵机组排出的冷水进行分流，控制系统控制比例调节阀工作，防止冷水全部进入储能水箱内，因此部分进入至储能水箱内，剩余的部分进入至混水中心的第一进口端，在混水中心内经过调温和稳流，通过混水中心的第一出口端进入至空调系统终端，随后经过空调系统终端的冷水，在空调系统终端热交换后，进入至混水中心的第二进口端，在混水中心进行稳流后，排入至储能水箱内；

当空调系统终端全部使用时，控制系统控制储能调节阀，将空气源热泵机组排出的冷水全都送入至混水中心，在混水中心内经过调温和稳流，通过混水中心的第一出口端进入至空调系统终端，随后经过空调系统终端的冷水，在空调系统终端热交换后，进入至混水中心的第二进口端，在混水中心进行稳流后，排入至储能水箱内；

当空调系统终端关闭时，控制系统控制储能调节阀工作，对空气源热泵机组排出的冷水关闭分流，使冷水流入至储能水箱内；

步骤三：夜晚时，光伏板停止工作，控制系统控制空气源热泵机组只工作抽水功能，储能水箱经过白天的储能，控制系统控制比例调节阀工作，确保储能水箱内的冷水进入空气源热泵机组后只进入至混水中心的第一进口端，在混水中心内经过调温和稳流，通过混水中心的第一出口端进入至空调系统终端，随后经过空调系统终端的冷水，在空调系统终端热交换后，进入至混水中心的第二进口端，在混水中心进行稳流后，排入至储能水箱内；

步骤四：控制系统随时监控这储能水箱的温度，夜晚储能水箱温度达不到预设时，外部备用电力介入，此时，控制系统控制空气源热泵机组工作，由于储能水箱内的水原本具备温度，因此，可节约外部备用电力；

步骤五：冬天时的操作步骤均一致，此时，空气源热泵机组产生的为热水。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过光伏系统与空气源热泵机组的设置，将电能的存储方式改为水能存储，能够起到赋能晚上空调的能耗、错峰采集释放能源、提高绿色能源利用率、降低碳排放、安全效果好的效果；

2.通过蓄冷蓄热系统的设置，能够起到存储冷水或热水、并在夜晚将存储冷水或热水送入至空调系统终端内、更加安全、结构简单、可直接释放能量、能量利用效率高的效果；

3.通过混水中心的设置，能够起到自动调节水温、给空调系统终端提供稳定的流量和温度需求的效果。

附图说明

图1是实施例的工作流程框架示意图；

图2是实施例的控制系统的控制示意图。

图中，1、控制系统；2、光伏系统；3、空气源热泵机组；4、蓄冷蓄热系统；5、混水中心；6、空调系统终端；7、外部备用电力；211、光伏板；212、电力转换模块；213、配电箱；311、储能调节阀；511、比例调节阀；611、空调模块；612、风盘模块；613、地暖模块；614、辐射板模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

一种水力光伏蓄能空调装置，如图1、图2所示，包括控制系统1、光伏系统2、分别与控制系统1相连接的空气源热泵机组3、蓄冷蓄热系统4、混水中心5、空调系统终端6；

光伏系统2与空气源热泵机组3连接；

空气源热泵机组3的水的出口端处设有储能调节阀311，空气源热泵机组3的水的出口端通过储能调节阀311分别与蓄冷蓄热系统4的第一进口端、混水中心5的第一进口端相连通，在进行储能的同时，还可以通过储能调节阀311调节为空调系统终端6提供流量和温度需求；

混水中心5的第一出口端与空调系统终端6的进口端连接，空气源热泵机组3的水和蓄冷蓄热系统4内的水经过混水中心5温度调节后，流入至空调系统终端6内，对室内温度进行改变；

空调系统终端6的出口端与混水中心5的第二进口端相连通，空调系统终端6的出口端通过混水中心5进行流量调节，随后，通过混水中心5的第二出口端与蓄冷蓄热系统4的第二进口端相连通，水进入至蓄冷蓄热系统4内；

而此时水温降低，降温的水与热水混合，将热水温度降低，此时通过蓄冷蓄热系统4的出口端与空气源热泵机组3的水的进口端相连通，将蓄冷蓄热系统4内的水送入至空气源热泵机组3内，进行水的升温、降温，由于蓄冷蓄热系统4内的水是有温度的，因此，可降低空气源热泵机组3的功耗。

光伏系统2包括光伏板211、电力转换模块212、配电箱213，光伏板211与电力转换模块212连接，电力转换模块212与配电箱213连接，配电箱213分别连接有空气源热泵机组3和外部备用电力7。当阴雨天白天发电量不够、空调系统终端6使用量大，导致蓄冷蓄热系统4内的水温未达到需求，进而无法满足夜晚空调系统终端6使用时，此时，外部备用电力7介入，带动空气源热泵机组3工作，降低白天能源的消耗。

储能调节阀311、比例调节阀511均与控制系统1连接，通过控制系统1控制储能调节阀311、比例调节阀511。

空气源热泵机组3主要由空气换热器、水泵、压缩机、水换热器和膨胀阀组成。空气源热泵机组3加热水的原理：在制热时，液态制冷剂在空气换热器中汽化，吸收空气中的热量，低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩后变为高温高压气体送至水换热器，由于制冷剂的温度高于水的温度，制冷剂从气态冷却为液态，液态制冷剂经膨胀阀节流后，在压力作用下进入空气换热器，低压气体制冷剂再次汽化，完成一次循环。在这个循环中，随着制冷剂状态的变动，实现了热量从空气侧向水泵抽取的水的一侧的转移。

空气源热泵机组3加制冷水的原理：在制冷时，液态制冷剂在水换热器中汽化，使水温降低。低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩，变为高温高压气体，进入空气换热器，由于制冷剂温度高于空气温度，制冷剂向空气传热，制冷剂经气体冷凝为高压液体，高压液态制冷剂经膨胀阀节流后进入水换热器，低压液体制冷剂再次汽化，完成一个循环。在这个循环过程中，随着制冷剂状态的变动，实现了热量从水泵抽取的水的一侧的向侧向空气侧的转移。

该蓄冷蓄热系统4为储能水箱，储能水箱可用于存储空气源热泵机组3排出的水，并进行保温。

其中，空调系统终端6包括但不仅限于空调模块611、风盘模块612、地暖模块613、辐射板模块614。

混水中心5为现有技术，混水中心5检测到进入混水中心5第一进口端的水温过低或者过高时，会通过比例调节阀511吸收混水中心5的第二出口端的水量，使其与第一进口端的水混合，从而达到合适的温度，又避免了能量的浪费，其中地暖混水中心已经是成熟的技术，在此不多加描述。

具体实施过程：

步骤一：夏天的白天，光伏板211工作，经过电力转换模块212，将太阳能转化为电能，经过配电箱213，将电力送入至空气源热泵机组3；

步骤二：控制系统1控制空气源热泵机组3工作，对空气源热泵机组3内的水进行降温，产生冷水，此时，空气源热泵机组3通过水泵将冷水排入至储能水箱内，同时，空气源热泵机组3通过水泵抽取储能水箱内混合后水，并继续进行降温；

此时，空调系统终端6部分使用，控制系统1控制储能调节阀311，对空气源热泵机组3通过水泵排出的冷水进行分流，控制系统1控制比例调节阀511工作，防止冷水全部进入储能水箱内，因此部分进入至储能水箱内，剩余的部分进入至混水中心5的第一进口端，在混水中心5内经过调温和稳流，通过混水中心5的第一出口端进入至空调系统终端6，随后经过空调系统终端6的冷水，在空调系统终端6热交换后，进入至混水中心5的第二进口端，在混水中心5进行稳流后，排入至储能水箱内；

当空调系统终端6全部使用时，控制系统1控制储能调节阀311，将空气源热泵机组3通过水泵排出的冷水全都送入至混水中心5，在混水中心5内经过调温和稳流，通过混水中心5的第一出口端进入至空调系统终端6，随后经过空调系统终端6的冷水，在空调系统终端6热交换后，进入至混水中心5的第二进口端，在混水中心5进行稳流后，排入至储能水箱内；

当空调系统终端6关闭时，控制系统1控制储能调节阀311工作，对空气源热泵机组3通过水泵排出的冷水关闭分流，使冷水流入至储能水箱内；

步骤三：夜晚时，光伏板211停止工作，控制系统1控制空气源热泵机组3只工作水泵，通过水泵抽取储能水箱内的冷水，储能水箱经过白天的储能，控制系统1控制比例调节阀511工作，确保储能水箱内的冷水进入空气源热泵机组3后只进入至混水中心5的第一进口端，在混水中心5内经过调温和稳流，通过混水中心5的第一出口端进入至空调系统终端6，随后经过空调系统终端6的冷水，在空调系统终端6热交换后，进入至混水中心5的第二进口端，在混水中心5进行稳流后，排入至储能水箱内；

步骤四：控制系统1随时监控这储能水箱的温度，夜晚储能水箱温度达不到预设时，外部备用电力7介入，此时，控制系统1控制空气源热泵机组3工作，由于储能水箱内的水原本具备温度，因此，可节约外部备用电力7；

步骤五：冬天时的操作步骤均一致，此时，空气源热泵机组3产生的为热水。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。