[發明專利]一種太陽能跨季節儲能三聯供系統

在審

• 申請號: 201710508393.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107436055A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 王亞雄;段建國;張軍;周偉
• 申請（專利權）人: 內蒙古博特科技有限責任公司;內蒙古普匯設備有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F24J3/08;F24J2/05;F24J2/24;F24J2/34
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 蔣常雪

技術領域

本發明屬于能源技術領域，具體涉及一種太陽能跨季節儲能三聯供系統，廣泛用于綠色建筑、設施農牧業溫室、娛樂設施等的太陽能存儲平衡利用、采暖供熱、制冷空調等領域。

背景技術

近年來，隨著太陽能事業的發展和建筑節能的要求，城市發展和人民生活水平不斷提高，“太陽能與建筑一體化”和“全天候供熱”已成為我國太陽能熱利用的重要議題。“太陽能與建筑一體化”就是把太陽能中高溫系列產品作為建筑部件安裝，使其有機結合起來，符合建筑美學要求，并盡可能地利用太陽能等新能源和可再生能源替代常規能源以減少建筑能耗對常規能源的依賴，降低建筑能耗占我國總能耗的比例，并提高常規能源利用率。

我國地域遼闊，年日照時間大于2000h的地區約占全國國土面積的2/3，處于利用太陽能較有利的區域內。同時，地球表面淺層地熱資源被作為較好的冷熱源，地表淺層是一個巨大的熱超導管排式真空集熱器，太陽能的47％被地表吸收，因此地表淺層蘊涵著大量取之不盡的能量，超過人類每年利用能量的500倍，并且不受地域資源限制，無處不在。由于近乎無限且持續恒定的特點，使得地能成為最易被利用的清潔、可再生能源。

太陽能和地熱能是取之不盡、用之不竭的潔凈自然能源，都具有可持續、無污染、資源量大、分布廣等特點。人們開發了各種太陽能和地熱能利用設備，包括太陽能熱水器、地源熱泵等，具有良好的社會效益和環境效益，但同時遇到一些問題，如：采用太陽能采暖，有時由于受采光面積所限，供熱負荷不足，同時，在非采暖季節熱量無法利用，造成大量能源浪費；采用地熱能采暖，由于沒有熱量回補或回補的熱量不夠，造成土壤溫度下降，導致供熱負荷不足。

如何用一個系統同時利用太陽能和地熱能，實現兩種熱源的最優匹配，并同時滿足建筑的供暖、制冷和制取生活熱水的需要，是人們有待解決的問題。目前，隨著將太陽能集熱、地源熱等技術被廣泛應用，有效的改善了城市環境，并減少了化石能源的消耗，可該技術仍然存在熱量不穩定，不連續等問題，如果把地源熱技術、熱泵技術、太陽能中高溫集熱技術結合利用不僅可解決以上存在問題，而且可提高可再生能源利用率，同時也實現了城市建筑冬季供熱夏季跨季節儲能制冷的目的。因此，研究開發一種太陽能中高溫集熱裝置、跨季節儲能裝置、熱泵設備三者相結合的系統在綠色節能城市應用尤為重要。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明提供了一種太陽能跨季節儲能三聯供系統，該系統利用太陽能集熱、地源土壤儲熱及熱泵機組的聯用技術實現城市建筑物采暖—制冷—供熱三聯供，夏季制冷，冬季采暖/供應熱水，以降低建筑物耗能指標，充分實現太陽能集熱與跨季節儲能的綠色零碳要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種太陽能跨季節儲能三聯供系統，所述的系統包括至少一組熱泵機組、至少一組多孔材料相變儲能柱、至少一組熱超導管排式真空集熱器、管路球閥及循環泵；所述的熱泵機組包括蒸發器和冷凝器，熱泵機組的蒸發器內與制冷劑進行換熱，熱泵機組通過耗費少量電對制冷劑壓縮做功，將制冷劑高溫氣化，在冷凝器中循環管內冷水循環吸收制冷劑中的熱量，使循環管內的水加熱，加熱后的熱水在循環水泵作用下輸送到建筑物內提供熱水或采暖；所述的多孔材料相變儲能柱的輸出管道和輸入管道的端口與對應熱泵機組的蒸發器的進口和出口連接，多孔材料相變儲能柱吸收固體相變材料和地源土壤中存儲的熱量，輸出管道和輸入管道內部充有工質液體，由工質液體將熱量帶出，通過輸出管道上設有循環泵，由循環泵為工質液體流動提供動力；所述的熱超導管排式真空集熱器與輸出管道串聯，熱超導管排式真空集熱器收集太陽能轉化的熱能，由工質液體將熱量帶出，連接處設有管路球閥，由管路球閥控制輸出管道與熱超導管排式真空集熱器的連通與斷開；所述的熱泵機組的冷凝器對應連接建筑物內循環水管道。

優選的，所述的熱超導管排式真空集熱器包括外管、內管、蒸發管、真空玻璃集熱器和密封塞；所述的內管同心插入外管內部，外管的兩端與內管外壁封閉焊接，形成同心套管換熱結構；所述的蒸發管設置有多個且相互平行，每個蒸發管一端封閉另一端按照一定間距垂直焊接于水平的外管上；多個蒸發管與同心套管夾套之間形成一個相互連通的密閉管排腔體，管排腔體在真空狀態下充入工質；每一個蒸發管穿過密封塞中心孔插入真空玻璃集熱管中，密封塞將真空玻璃集熱管開口處密封。