[實用新型]一種相變蓄熱型高效清潔能源供暖系統

有效

• 申請號: 202320162861.4
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN219607196U
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 馬江燕;黃琳;鄧保順;侯衛華;王騰;何磊;馬強;周勇;任浩
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F24D19/10
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本實用新型公開了一種相變蓄熱型高效清潔能源供暖系統、控制及設計方法，包括第一循環空氣源熱泵循環制熱蓄熱循環、第二循環水環熱泵增溫循環及第三循環供熱循環。本實用新型根據典型日室外溫度變化曲線、典型日建筑物耗熱量變化曲線以及建筑總耗量，確定高溫運行時段，根據每天的氣溫預測情況，提前計算空氣源熱泵高溫段運行時間，保證空氣源熱泵高溫運行時段的高效運行，低溫時段，僅運行低溫第二循環增溫循環提取相變蓄熱罐內的熱量，保證整個系統的高效運行。本實用新型降低空氣源熱泵出水溫度，提高空氣源熱泵能效比和供暖系統能效比，提高了空氣源熱泵的適用范圍，運行穩定，節能效果顯著。

技術領域

本實用新型屬于清潔能源利用技術領域，具體涉及一種相變蓄熱型高效清潔能源供暖系統。

背景技術

冬季供暖時，煤、石油、天然氣等生物質能源越來越受到限制，可再生清潔能源供暖得到廣泛關注和支持。空氣源熱泵、水源熱泵作為可再生能源的一種，得到大力的推廣和應用。然而，一天內室外溫度成正弦變化規律，在我國室外溫度較低的嚴寒和寒冷地區，白天室外溫度較高，夜間室外溫度較低。空氣源熱泵是利用逆卡諾循環提取室外空氣中的熱量，制備成熱風或者熱水，其制熱量及能效比，隨著室外溫度的降低而顯著減低，隨著出水溫度的升高而顯著降低。

機組額定制熱量一定的情況下，室外溫度較高時，空氣源熱泵供熱量能力大，機組能效比(COP)高，但此時建筑所需熱負荷較小；室外溫度較低時，空氣源熱泵供熱量小，機組的能效比(COP)低，但此時所需熱負荷較大。故傳統空氣源熱泵系統的工作原理致使空氣源熱泵采暖時，會出現空氣源熱泵供熱能力與建筑熱負荷呈現出剪刀差，出現不匹配等問題。另外，空氣源熱供暖還存在當室外溫度降低時，其吸氣壓力的降低，排氣壓力增加，造成其壓縮比增大，容易出現高壓保護等停機現象，穩定性差；室外濕度較大時，容易出現融霜時無法供熱，供熱不穩定等現象。

因此，傳統的空氣源熱泵采暖存在氣候適應性差，供熱受室外溫度的影響大，穩定性差，而且隨著室外溫度的降低，供水溫度的提高能效顯著降低，能耗大等特點，使得空氣源熱泵采暖時整個系統COP偏低，不能充分發揮其清潔能源供暖的優勢。而傳統的水源熱泵也存在諸多地質條件限制，打井費用高，井水回灌難，容易污染地下水等特點，其地區適應性也受到限制。

實用新型內容

為了彌補現有技術的不足，本實用新型提供一種相變蓄熱型高效清潔能源供暖系統，既能充分利用冬季室外高溫時段，提高空氣源熱泵COP，又能降低空氣源熱泵的出水溫度，進一步提高空氣源熱泵的COP；實現了室外高溫時段制熱、蓄熱，室外低溫時段用熱，解決單獨的空氣源熱泵供熱量和建筑熱負荷不匹配，供熱不穩定，系統能效低等系列問題。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

一種相變蓄熱型高效清潔能源供暖系統，其特征在于：包括三個循環環路：

第一循環環路為空氣源熱泵制熱蓄熱循環，包括第一壓縮機、第一蒸發器、第一節流膨脹閥和第一冷凝器以及第一循環水泵；

第二循環環路為水環熱泵增溫循環，包括第二壓縮機、第二蒸發器、第二節流膨脹閥、第二冷凝器、第二循環水泵及低溫相變蓄熱罐；

第三循環環路為供熱循環，包括第三循環水泵和用戶末端散熱裝置。

進一步，第一循環環路中，第一節流膨脹閥設置于第一冷凝器流向第一蒸發器的路徑上；第一壓縮機設置于第一蒸發器流向第一冷凝器的路徑上；第一循環水泵設置于第一冷凝器和低溫相變蓄熱罐路徑上；

進一步，第二循環水泵設置于低溫相變蓄熱罐與第二蒸發器構成的環路上；第二節流膨脹閥設置于第二冷凝器流向第二蒸發器的路徑上；第二壓縮機設置于第二蒸發器流向第二冷凝器的路徑上；

進一步，用戶散熱末端與第二冷凝器之間通過第三循環水泵構成循環環路；

進一步，低溫相變蓄熱罐內儲存有10水硫酸鈉或6水氯化鈣等低溫相變材料，相變蓄熱材料的熔點低于35℃。