[實用新型]一種利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統

有效

• 申請號: 202021815551.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN212930171U
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王如竹;吳迪;胡斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F24D19/10;F24D19/00
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 林高鋒

本實用新型涉及一種利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統，包括太陽能儲存系統、熱泵供暖系統、水箱供熱系統以及保溫儲熱水箱；其中，所述保溫儲熱水箱包括相互隔熱的保溫儲熱水箱上層和保溫儲熱水箱下層，所述保溫儲熱水箱上層用于儲存熱水，所述保溫儲熱水箱下層用于儲存冰水混合物，且所述保溫儲熱水箱上層和所述保溫儲熱水箱下層之間設置有連通管路，該連通管路上設置有連通管路控制閥門。本文所述的系統可保證熱泵供暖系統中熱泵的運行工況不變，運行始終穩定且高效。此外，保溫儲熱水箱的上層內部空間中的水可以流入下層的內部空間中，填充因為冰液化產生的空隙，防止因為空隙帶來的換熱惡化的出現。

技術領域

本實用新型涉及清潔能源和供暖技術領域，具體涉及一種利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統。

背景技術

目前冬季空氣源熱泵系統在0℃以上的環境溫度下可以正常運行，系統能效比能夠保持在較高的水平。但是，隨著環境溫度的降低尤其是當環境溫度在-15攝氏度以下時，空氣源熱泵的蒸發溫度也進一步的降低，系統的溫差升高，壓比增大，壓縮機的耗功增大，效率降低，系統整體的能效比也降低。這不僅導致系統供熱效果不佳，同時系統節能性也進一步降低。而且過低的環境溫度也使得空氣源熱泵系統的室外蒸發器表面結霜嚴重，不利于系統的蒸發吸熱，嚴重的制約了系統的使用。因此在西藏等冬季夜晚平均環境溫度在-15℃左右的地區空氣源熱泵系統的使用受到了極大的限制。但是西藏地區太陽能豐富，可以提供清潔的太陽能資源。

目前針對使用太陽能進行的取暖的熱泵系統有很多，尤其是太陽能直膨式熱泵系統是一種十分成熟的技術，但是這種熱泵系統應用條件受限嚴重，無法實現夜晚供暖。因此也衍生出一些儲存太陽能進行供熱的系統，但是這些系統又都存在著的儲熱工質昂貴、儲熱密度低、儲熱設備笨重、儲熱和放熱過程溫度變化巨大導致供熱系統性能波動大、冰水混合物儲熱在冰融化儲熱時產生空隙導致固氣換熱性能衰減等眾多的問題，因此針對太陽能儲熱進行供熱的系統需要創新行的技術來解決。

為此，本領域持續需要開發一種利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統。

實用新型內容

為彌補現有技術的不足，本申請之目的首先在于提供一種運行穩定高效、換熱效率高的利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統，從而解決上述現有技術中的技術問題。

通過使用水作為供熱和儲能介質，水的固液相變潛熱大，儲能密度高，所需水箱小，同時水工質價格便宜，工質易得，設備初投資成本低。通過保溫儲熱水箱，上層水被加熱溫度升高并被保溫可以用來直接提供生活熱水，下層的水相變形成冰水混合物用來儲熱，并且下層水箱中始終是處于冰水混合物狀態，可以用來維持熱泵供熱時的蒸發溫度不變，從而保證熱泵的運行工況不變，運行始終穩定且高效。使用雙層水箱，將太陽能集熱器收集的熱量高溫部分在上層水箱中加熱生活熱水，低溫部分在下層水箱中用于儲能，合理的使用了收集的太陽能，同時滿足了供生活熱水和供暖的雙供需求。并且雙層水箱的上層中裝有電加熱盤管，上下兩層之間可以進行水工質的流動，在太陽能不充足時促進上下層熱量的交換，同時在太陽能加熱冰水混合物儲能時，上層中的水可以流入下層，彌補因為冰液化帶來的空隙，防止因為空隙帶來的換熱惡化的出現。

為了解決上述技術問題，本申請提供以下技術方案。

在第一方面中，本申請提供一種利用冰水混合物儲存太陽能的供暖和供熱雙供系統，其特征在于，所述供暖和供熱雙系統包括太陽能儲存系統、熱泵供暖系統、水箱供熱系統以及保溫儲熱水箱；

其中，所述保溫儲熱水箱包括相互隔熱的保溫儲熱水箱上層和保溫儲熱水箱下層，所述保溫儲熱水箱上層用于儲存熱水，所述保溫儲熱水箱下層用于儲存冰水混合物，且所述保溫儲熱水箱上層和所述保溫儲熱水箱下層之間設置有連通管路，該連通管路上設置有連通管路控制閥門；

所述太陽能儲存系統用于吸收太陽能并通過水和冰水混合物將太陽能分別儲存在所述保溫儲熱水箱上層和下層的內部空間中；