[發(fā)明專利]利用自然能的儲(chǔ)能裝置和二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011006838.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN111981709A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建國(guó);周成君;謝偉波;王全江;康建慧;張繼龍;趙輝;郝立軒;毛同芹;曹文婕;晁海英;馬越峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市京科倫工程設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F24S60/10
• 分類號(hào): F24S60/10;F24S10/30;F24S10/70;F24S80/00;F25B9/00;F25B13/00;F25B29/00;F25B41/04;F25B41/06
• 代理公司: 北京宣言律師事務(wù)所 11509
• 代理人: 李知倫

1.一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：包括二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)、保溫罐、蓄熱介質(zhì)、光能集熱器、集熱管和換熱件，所述蓄熱介質(zhì)設(shè)置在所述保溫罐內(nèi)部，所述集熱管包括集熱端和換熱端，所述換熱端位于所述保溫罐內(nèi)，所述集熱端獲得所述光能集熱器接受光線照射后轉(zhuǎn)換的熱能，所述集熱管內(nèi)的集熱介質(zhì)在集熱端和換熱端循環(huán)，將熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)；所述換熱件設(shè)置在保溫罐內(nèi)，所述換熱件的兩端分別與二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)連接，低溫二氧化碳通過(guò)所述換熱件后，與所述蓄熱介質(zhì)換熱，使二氧化碳處于較高的蒸發(fā)溫度，從而使整個(gè)系統(tǒng)具有較高的制熱系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：二氧化碳入口和/或二氧化碳出口的管道上設(shè)置有第一電子膨脹閥。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：所述集熱管內(nèi)的集熱介質(zhì)是乙二醇；所述蓄熱介質(zhì)是水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：所述保溫罐具有內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層之間設(shè)置有隔熱材料；所述蓄熱介質(zhì)是相變儲(chǔ)能材料；所述集熱管具有傾斜角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：所述儲(chǔ)能裝置包括空氣能集熱器，所述空氣能集熱器的一端位于所述保溫罐內(nèi)，另一端位于所述保溫罐外，與空氣能進(jìn)行換熱，所述空氣能集熱器內(nèi)的集熱介質(zhì)循環(huán)后將空氣熱傳遞給蓄熱介質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用自然能的儲(chǔ)能裝置，其特征在于：空氣能集熱器位于保溫罐內(nèi)的換熱端與光能集熱器位于保溫罐內(nèi)的換熱端連接，其中的乙二醇能夠在空氣能集熱器和光能集熱器中循環(huán)。

7.一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)，所述耦合系統(tǒng)包括依次相連通的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、末端換熱器、儲(chǔ)液罐和室外換熱器，其特征在于：所述室外換熱器包括閃蒸換熱裝置和儲(chǔ)能裝置，所述耦合系統(tǒng)包括兩個(gè)循環(huán)，第一個(gè)循環(huán)依次為二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、末端換熱器、儲(chǔ)液罐和閃蒸換熱裝置，第二個(gè)循環(huán)依次為二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、末端換熱器和儲(chǔ)能裝置；所述儲(chǔ)能裝置是權(quán)利要求1-5任一所述的利用自然能的儲(chǔ)能裝置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)液罐進(jìn)口端的管道上設(shè)置有單向溢流閥；所述室外換熱器與所述儲(chǔ)液罐之間的管道上設(shè)置有第三電子膨脹閥；所述末端換熱器的管道上串接有第四電子膨脹閥組。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述耦合系統(tǒng)包括第一四通閥和第二四通閥，所述第一四通閥的四個(gè)接口分別與二氧化碳?jí)嚎s機(jī)吸氣端、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)排氣端、室外換熱器、末端換熱器連接；所述第二四通閥的四個(gè)接口分別與室外換熱器、儲(chǔ)液罐進(jìn)液口、儲(chǔ)液罐出液口、末端換熱器連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述中央空調(diào)還包括壓力調(diào)節(jié)裝置，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括壓力調(diào)節(jié)罐，所述壓力調(diào)節(jié)罐與所述儲(chǔ)液罐通過(guò)管道相連通，所述壓力調(diào)節(jié)罐與所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)吸氣端管道連接；所述壓力調(diào)節(jié)罐與所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)吸氣端管道之間設(shè)置有第三電子膨脹閥。

11.一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：在制熱模式下，二氧化碳經(jīng)過(guò)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的壓縮產(chǎn)生高溫二氧化碳，然后流經(jīng)末端換熱器進(jìn)行制熱，之后低溫二氧化碳流經(jīng)儲(chǔ)液罐，與儲(chǔ)液罐連接的壓力調(diào)節(jié)罐和第二電子膨脹閥能夠控制儲(chǔ)液罐內(nèi)壓力恒定，從儲(chǔ)液罐出來(lái)的低溫二氧化碳通過(guò)閃蒸換熱裝置和/或儲(chǔ)能裝置，回到二氧化碳?jí)嚎s機(jī)吸氣端完成制熱循環(huán)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種二氧化碳熱泵耦合系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：閃蒸換熱裝置包括氣溶膠產(chǎn)生裝置和換熱管，氣溶膠產(chǎn)生裝置的氣溶膠進(jìn)入換熱腔，氣溶膠在負(fù)壓的作用下與換熱管內(nèi)二氧化碳進(jìn)行換熱；氣溶膠產(chǎn)生裝置包括封閉殼體、抽氣設(shè)備和水霧化裝置，抽氣設(shè)備用于在封閉殼體中形成負(fù)壓，水霧化裝置用于將液態(tài)水霧化為更大比表面積的水霧，霧化水和空氣在負(fù)壓的作用下在封閉殼體內(nèi)形成氣溶膠，氣溶膠由氣溶膠進(jìn)口進(jìn)入換熱管進(jìn)行輻射換熱，換熱完成的水不循環(huán)，不回收，通過(guò)氣溶膠出口直接排放到大氣中；

當(dāng)有光線照射的時(shí)候，集熱管收集光能集熱器產(chǎn)生的熱能；

當(dāng)外界空氣與保溫罐內(nèi)的蓄熱介質(zhì)存在溫差時(shí)，空氣能集熱器收集空氣熱；

集熱管內(nèi)的集熱介質(zhì)循環(huán)將集熱端的熱量換到換熱端，將熱能儲(chǔ)存在蓄熱介質(zhì)中；需要利用儲(chǔ)能裝置制熱時(shí)，打開第一電子膨脹閥，低溫二氧化碳與蓄熱介質(zhì)相變換熱，使二氧化碳處于較高的蒸發(fā)溫度，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)具有較高的制熱系數(shù)；系統(tǒng)制冷時(shí)，關(guān)閉第一電子膨脹閥。