太阳能集热结合相变蓄能高效制冷热水中央空调

技术领域

本发明涉及中央空调系统，尤其是一种利用太阳能集热结合相变蓄能高效制冷水、热水和采暖全年全天候可以使用的中央空调。

背景技术

现时所有大型建筑物正在使用中的中央空调系统， 在夏天制冷时最高效益为使用水冷式变频离心机组加上冷却塔、水泵和自控系统，全年整个制冷系统的SCOP约等于3.0，在冬天采暖时，一般使用天燃气锅炉或电加热，烧煤蒸气锅炉已经禁止使用，基本上全年的炭排放已经相当高，因此中央空调系统成为大型建筑物炭排放的主角(60~80%) 。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种太阳能集热结合相变蓄能高效制冷热水中央空调，在现有使用电能的制冷主机组的基础上加入了集热装置，可根据不同的使用情况，切换幷组合各种工作模式，以达减少耗能。

本发明是这样实现上述目的的：

太阳能集热结合相变蓄能高效制冷热水中央空调，包括制冷主机组、太阳能集热系统、相变蓄能器；

其中制冷机组包括电能制冷机组及吸收式制冷机组；一电能制冷机组与一吸收式制冷机组串联形成一组太阳能式制冷机组链，吸收式制冷机组的热能输入端与太阳能集热系统的供热端相连；两电能制冷主机组串联形成一组电能式制冷机组链；制冷机组至少由一组太阳能式制冷机组链以及一组电能式制冷机组链幷联组成；

所述制冷主机组的冷水出口经过产冷循环水泵连接至第一级冷水输送管路，第一级冷水输送管道中还串装有冷量输送变频泵，冷量输送变频泵的出口再通过第二级冷水输送管路输送至用户的送风系统，送风系统的出口连接至回水输送管路，回水输送管路连接至制冷主机组的进水口；所述相变蓄能器一端通过管路连接至产冷循环水泵与冷量输送变频泵之间的第一级冷水输送管路，相变蓄能器一端通过管路连接至回水输送管路；系统会根据需要控制制冷主机组的制冷量、产冷循环水泵及冷量输送变频泵的流量实现相变蓄能器进行蓄能及释放蓄能，具体如下:

相变蓄能器蓄能时，减少冷量输送变频泵的输送量和/或增大制冷主机组的冷水出口的流量，使得第一级冷水输送管管路内的水压大于回水输送管，第一级冷水输送管路内的冷水通过管路流入至相变蓄能器中使相变蓄能器内蓄能材料产相变蓄能，冷水水温升高幷经另一端流出相变蓄能器进入回水输送管路；

相变蓄能器释放蓄能时，增大冷量输送变频泵的输送量和/或减少制冷主机组的冷水出口的流量甚至关闭制冷主机组，使得回水输送管管路内的水压大于第一级冷水输送管，回水输送管路的水通过管路流入至相变蓄能器中相变蓄能器的蓄能材料产生相变释放蓄能使回水变冷后经另一端流出相变蓄能器进入第一级冷水输送管路，再由冷量输送变频泵加压后进入第二级冷水输送管路输送至用户的送风系统。

其中，所述太阳能集热系统包括至少串接的太阳能集热管、油箱以及蓄热罐，太阳能集热管的热媒出口端连接至油箱，油箱连接至蓄热罐的高温输入端，蓄热罐的高温输出端为供热端连接至吸收式制冷机组的供热回路中的热能输入端，吸收式制冷机组的供热回路中的输出端连接至蓄热罐的低温输入端，蓄热罐的低温出入端连接至太阳能集热管的热媒入口端。

其中，还设有供热系统；所述蓄热罐的高温输出端设有分配阀，分配阀的输入罐连接蓄热罐的高温输出端，分配阀的一输出端连接吸收式制冷机组的供热回路中的热能输入端，分配阀的另一输入端连接供热系统的输入端，供热系统的输出端连接至蓄热罐的低温输入端。

其中，制冷机组中太阳能式制冷机组链以及电能式制冷机组链的工作策略包括:

当太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水；

当无太阳时，如中央空调有制冷需要，则电能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水；如供电成本的处于低值时，则电能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水，相变蓄能器切换至蓄能状态。

其中，系统对相变蓄能器进行蓄能及释放蓄能的控制策略包括:

蓄能策略，当制冷需求负荷较低且太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于蓄能工作状态，使制冷主机组产生的制冷量存储在相变蓄能器中；当无太阳、制冷需求负荷较低且供电成本的处于低值时电能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于蓄能工作状态，使制冷主机组产生的制冷量存储在相变蓄能器中；

释放蓄能策略，当制冷需求负荷较高幷大于制冷主机组所产生的负荷且太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于释放蓄能的工作状态，使系统能够满足制冷需求负荷；当当制冷需求负荷较高幷大于制冷主机组所产生的负荷且无太阳时，电能式制冷机组链启动制冷幷设定相变蓄能器运作于释放蓄能的工作状态，使系统能够满足制冷需求负荷。

本发明的有益效果：使用太阳能直通式内聚焦集热管，在夏天平均输出约200℃高温热煤油、足以推动双效溴化锂吸收式制冷水机组；在冬天平均输出约90℃中温热煤油、透过热交换板可以全年提供的65℃热水和冬天暖气所需的热能、在冬天阳光比较充足的时段、剩余热煤油的高温热能将储存在热煤油的蓄热罐内供晚上和日后使用，在夏天制冷水时，白天有阳光时段期间使用太阳能加上溴化锂吸收式制冷水机组将中央空调冷水从而16℃下降至11℃，然后交给电能制冷机组再将中央空调冷水从11℃下降至6℃，然后经过二次水系加压输送至大楼各处的空气处理机使用。当夏天晚上没有太阳能时段，同时大型建筑物冷气使用量亦大减，只需开动电能制冷组，以最平宜的峰谷电价、水塔最低散热环境温度、及离心机最高效率工作点制冷，除了满足大型建筑物当时的冷负载外，剩余的制冷量会储存在+8℃的相变蓄能系统内供下一天高峰时段使用。引入高温太阳能直通式内聚焦集热管收集技术和双效吸收式制冷机组，可以切底解决大型建筑物全年中央空调制造冷水(+11℃)热水(+65℃)高耗能(包括电和天燃气)和减低碳排放的问题，可以减少全年平均耗能(包括电和天燃气)百分之五十以上。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的结构示意图。

实施方式

如图1所示，1. 太阳能集热结合相变蓄能高效制冷热水中央空调，其特征在于：包括制冷主机组、太阳能集热系统、相变蓄能器。

其中制冷机组包括电能制冷机组及吸收式制冷机组；一电能制冷机组与一吸收式制冷机组串联形成一组太阳能式制冷机组链，吸收式制冷机组的热能输入端与太阳能集热系统的供热端相连；两电能制冷主机组串联形成一组电能式制冷机组链；制冷机组至少由一组太阳能式制冷机组链以及一组电能式制冷机组链幷联组成。

所述制冷主机组的冷水出口经过产冷循环水泵连接至第一级冷水输送管路，第一级冷水输送管道中还串装有冷量输送变频泵，冷量输送变频泵的出口再通过第二级冷水输送管路输送至用户的送风系统，送风系统的出口连接至回水输送管路，回水输送管路连接至制冷主机组的进水口；所述相变蓄能器一端通过管路连接至产冷循环水泵与冷量输送变频泵之间的第一级冷水输送管路，相变蓄能器一端通过管路连接至回水输送管路；系统会根据需要控制制冷主机组的制冷量、产冷循环水泵及冷量输送变频泵的流量实现相变蓄能器进行蓄能及释放蓄能，具体如下:

相变蓄能器蓄能时，减少冷量输送变频泵的输送量和/或增大制冷主机组的冷水出口的流量，使得第一级冷水输送管管路内的水压大于回水输送管，第一级冷水输送管路内的冷水通过管路流入至相变蓄能器中使相变蓄能器内蓄能材料产相变蓄能，冷水水温升高幷经另一端流出相变蓄能器进入回水输送管路；

相变蓄能器释放蓄能时，增大冷量输送变频泵的输送量和/或减少制冷主机组的冷水出口的流量甚至关闭制冷主机组，使得回水输送管管路内的水压大于第一级冷水输送管，回水输送管路的水通过管路流入至相变蓄能器中相变蓄能器的蓄能材料产生相变释放蓄能使回水变冷后经另一端流出相变蓄能器进入第一级冷水输送管路，再由冷量输送变频泵加压后进入第二级冷水输送管路输送至用户的送风系统。

用太阳能直通式内聚焦集热管，在夏天平均输出约200℃高温热煤油、足以直接推动双效溴化锂吸收式制冷水机组；在冬天平均输出约90℃中温热煤油、透过热交换板可以全年提供的65℃热水和冬天暖气所需的热能、在冬天阳光比较充足的时段、剩余热煤油的高温热能将储存在热煤油的蓄热罐内供晚上和日后使用，在夏天制冷水时，白天有阳光时段期间使用太阳能加上溴化锂吸收式制冷水机组将中央空调冷水从而16℃下降至11℃，然后交给电能制冷机组再将中央空调冷水从11℃下降至6℃，然后经过二次水系加压输送至大楼各处的空气处理机使用。当夏天晚上没有太阳能时段，同时大型建筑物冷气使用量亦大减，只需开动电能制冷组，以最平宜的峰谷电价、水塔最低散热环境温度、及离心机最高效率工作点制冷，除了满足大型建筑物当时的冷负载外，剩余的制冷量会储存在+8℃的相变蓄能系统内供下一天高峰时段使用。引入高温太阳能直通式内聚焦集热管收集技术和双效吸收式制冷机组，相信可以切底解决大型建筑物全年中央空调制造冷热水高耗能和减低碳排放的问题，可以减少耗能百分之五十以上。

上述太阳能集热系统包括至少串接的太阳能集热管、油箱以及蓄热罐。太阳能集热管用于收集太阳能对热媒煤油进行加热，太阳能集热管的热媒出口端连接至油箱，油箱连接至蓄热罐的高温输入端将高温煤油的热量蓄存起来，当吸收式制冷机组运作时，将蓄热罐将高温煤油输入至吸收式制冷机组的供热回路驱动吸收式制冷机组进行制冷工作，然后由于吸收式制冷机组的电能制冷机组进一步制冷后供空调系统使用或由相变蓄能器进行储能等。然后煤油再输送会蓄热罐进行预热后再送至太阳能集热管加热，形成循环。

在冬天，还可以利用太阳能集热管加热后的煤油(约95℃)供给供采暖系统、全年还可以利用太阳能集热管的余热经热交换板后制造生活用水(约65℃)；所述蓄热罐的高温输出端设有分配阀，分配阀的输入罐连接蓄热罐的高温输出端，分配阀的一输出端连接吸收式制冷机组的供热回路中的热能输入端，分配阀的另一输入端连接供热系统的输入端，供热系统的输出端连接至蓄热罐的低温输入端。

发明人为了能够最大提到本系统的节能效果，降低能耗，为此给制冷机组中太阳能式制冷机组链以及电能式制冷机组链制定了相应工作策略包括:

当太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水和生活热水；

当无太阳时，如中央空调有制冷需要，则电能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水；如供电成本的处于低谷值时，则电能式制冷机组链启动制冷幷输出冷水，相变蓄能器切换至蓄能状态。

同时，还对相变蓄能器进行蓄能及释放蓄能指定了以下控制策略:

蓄能策略，当制冷需求负荷较低且太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于蓄能工作状态，使制冷主机组产生的制冷量存储在相变蓄能器中；当无太阳、制冷需求负荷较低且供电成本的处于低谷值时电能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于蓄能工作状态，使制冷主机组产生的制冷量存储在相变蓄能器中；

释放蓄能策略，当制冷需求负荷较高幷大于制冷主机组所产生的负荷且太阳充足时，太阳能式制冷机组链启动制冷，幷设定相变蓄能器运作于释放蓄能的工作状态，使系统能够满足制冷需求负荷；当制冷需求负荷较高幷大于制冷主机组所产生的负荷且无太阳时，电能式制冷机组链启动制冷幷设定相变蓄能器运作于释放蓄能的工作状态，使系统能够满足制冷需求负荷。