[發明專利]熱水型太陽能空氣能熱電聯產一體化系統及運行方法

在審

• 申請號: 201810058193.4
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108375101A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 張于峰;姚勝;呂大超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F24D12/02
• 分類號: F24D12/02;F24D19/10;F03G6/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種熱水型太陽能空氣能熱電聯產一體化系統，包括儲水箱(1)、第一水泵(2)、太陽能集熱器(3)、低位側換熱器(4)、壓縮膨脹雙功能機頭(5)、永磁電動發電一體化電機(6)、高位側換熱器(7)、膨脹閥(8)、工質泵(9)和第二水泵(11)；

上述各設備和閥體之間通過連接管路連接，連接關系如下：

所述儲水箱(1)內設有兩路盤管，從而將所述儲水箱(1)的腔體分為殼程、第一個管程和第二管程，所述儲水箱(1)的殼程設有兩組進出口，所述太陽能集熱器(3)的出口端經過所述儲水箱(1)的殼程后經過所述第一水泵(2)后連接至所述太陽能集熱器(3)的進口端，形成太陽能熱水循環管路；所述儲水箱(1)的殼程通過所述第二水泵(11)與高位側換熱器(7)的水側連接；

所述儲水箱(1)的第一管程串聯在采暖供-回水管路上，所述儲水箱(1)的第二管程串聯在自來水管路與生活熱水管路之間；采暖供水管路、采暖回水管路、自來水管路和生活熱水管路上均設有截止閥；

所述壓縮膨脹雙功能機頭(5)與所述永磁電動發電一體化電機(6)連接；

其特征在于：

所述低位側換熱器(4)采用風冷，包括工質側和風機(10)，所述低位側換熱器(4)的工質側的一端口通過所述壓縮膨脹雙功能機頭(5)后連接至所述高位側換熱器(7)的工質側的一端口，所述高位側換熱器(7)的工質側的另一端口與所述低位側換熱器(4)的工質側的另一端口并聯有第一旁路和第二旁路，其中，第一旁路上設有膨脹閥(8)，第一旁路上，位于所述膨脹閥(8)的進口處設有一個截止閥(V5)，位于所述膨脹閥(8)的出口處設有熱泵單向閥(C1)；第二旁路上設有工質泵(9)，第二旁路上，位于所述工質泵(9)的進口處設有一個截止閥(V6)，位于所述工質泵(9)的出口處設有發電單向閥(C2)。

2.一種熱水型太陽能空氣能熱電聯產運行方法，其特征在于，利用如權利要求1所述熱水型太陽能空氣能熱電聯產一體化系統，通過調整閥門的導通或關閉，實現在采暖期利用太陽能空氣源熱泵供暖供熱水，在非采暖期利用太陽能發電并提供熱水；包括：

在采暖期，關閉第二旁路上的截止閥(V6)，同時，打開其他截止閥，進入太陽能空氣源熱泵供暖供熱水系統運行模式；

在非采暖期，關閉設置在采暖供水管路、采暖回水管路和第一旁路上的截止閥，同時，打開其他截止閥，進入熱水型太陽能發電供熱水運行模式。

3.根據權利要求2所述熱水型太陽能空氣能熱電聯產運行方法，其特征在于，實現太陽能空氣源熱泵供暖供熱水系統運行，步驟如下：

啟動第一水泵(2)，將儲水箱(1)中的水打入太陽能集熱器(3)中吸熱升溫后送回儲水箱(1)，完成太陽能集熱器熱水循環；

當太陽能不足時，啟動永磁電動發電一體化電機(6)以電動模式運行驅動壓縮膨脹雙功能機頭(5)以壓縮模式運行將低位側換熱器(4)中產生的干飽和氣態有機工質加壓升溫后進入高位側換熱器(7)中放熱凝結為飽和液體，經過第一旁路上的截止閥(V5)，進入膨脹閥(8)降壓降溫為低干度濕蒸氣，然后，再經過熱泵單向閥(C1)后被引入到低位側換熱器(4)中吸熱蒸發為干飽和蒸氣，完成空氣源熱泵工質側循環；

在空氣源熱泵低位風側，啟動風機(10)實現空氣與空氣源熱泵工質的強制對流換熱，將空氣能傳遞給工質；在空氣源熱泵高位水側，啟動第二水泵(11)將儲水箱(1)中的水打入高位側換熱器(7)中吸熱升溫后送入儲水箱(1)完成循環；

在太陽能集熱器熱水循環中，采暖回水經過進入儲水箱(1)中的第一管程吸熱升溫后排出為采暖供水；在空氣源熱泵循環中，自來水進入儲水箱(1)中的第二管程吸熱升溫后排出提供生活熱水。

4.根據權利要求2所述熱水型太陽能空氣能熱電聯產運行方法，其特征在于，實現熱水型太陽能發電供熱水運行，步驟如下：

啟動第一水泵(2)將儲水箱(1)中的水打入太陽能集熱器(3)中吸熱升溫后送入儲水箱1完成太陽能集熱器熱水循環，用于低溫發電與生活熱水供應；

同時，啟動工質泵(9)，低位換熱器(4)中產生的飽和液態有機工質經過截止閥(V6)進入工質泵(9)被加壓升溫后，經過發電單向閥(C2)打入高位側換熱器(7)中吸熱蒸發為高壓高溫的干飽和蒸氣，進入壓縮膨脹雙功能機頭(5)以膨脹模式運行，同時驅動永磁電動發電一體化電機(6)以發電模式運行產生電能并輸出，膨脹后的低壓低溫氣態工質進入低位換熱器(4)中凝結為飽和液體完成低溫發電工質側循環；

在低溫發電低位風側，啟動風機(10)實現空氣與發電工質的強制對流換熱，將工質中的熱量傳遞給空氣，釋放到大氣中；

在低溫發電高位水側，啟動第二水泵(11)將儲水箱1中的水打入高位側換熱器(7)中放熱降溫后送入儲水箱(1)完成低溫發電熱水循環；

自來水進入儲水箱(1)中的第二管程吸熱升溫后排出提供生活熱水。