一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，该系统包括太阳能集热器、空气源热泵、蓄热箱体和供热末端装置，通过空气源热泵和太阳能集热器对蓄热箱体进行蓄热，蓄热箱体内填充相变储能材料，最终由蓄热箱体将热量传递至供热末端装置，为建筑物进行供热。与传统的空气源热泵、太阳能供热系统相比，其更充分的利用了太阳能可再生能源，更加节能环保；解决了太阳能辐射不稳定造成的系统波动性大的问题，提高了复合供热系统工作的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统
本技术涉及供热系统
，尤其涉及一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统。
技术介绍
近几年，居民能源消费在我国能源消费当中的占比仅次于工业能源浪费。且随着社会经济及科技事业的发展，建筑能耗也随之增长，在建筑能耗中，使用能耗约为建造能耗的15倍左右，而在使用能耗中，供热和空调能耗是占比最高的部分，特别是在北方的严寒地区，供热能耗几乎占总使用能耗的35％。另外，目前北方大部分地区采用燃煤供热的情况较多，这也造成了严重的空气污染问题，重度雾霾天气频发，因此供热系统的节能减排工作迫在眉睫，如何采用更加高效、节能、环保的系统及设备来制备生活热水，在能源优化的研究工作中具有重要的理论及现实意义。常规的太阳能热水系统受阴雨天气和季节的影响很大，特别是在严寒地区，太阳辐射的波动性较大，使得太阳能供热系统的运行效率大大降低。单一依靠太阳能热水系统还存在热量供求不匹配的问题，在晚上的生活热水高峰期太阳能集热器所能提供的热量较少，需要借助电加热等辅助加热设备。在国家大力倡导能源结构转型、可持续发展的政策引导下，热泵作为一种高效、环保的供热手段在全国获得了大范围的推广和应用，并取得了较好的节能减排效果，其中空气源热泵热水系统是热效率较高的装置，不受阴雨天气的影响能够在一年四季保持稳定运行，但是相对于太阳能供热系统而言，消耗的电量仍然较高。因此需要开发一套运行高效的太阳能与空气源热泵复合的供热系统。相变材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。相变材料在其物相变化过程中，可以利用较高的相变潜热从环境中吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量，从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给失配的目的。在太阳能供热系统中，借助相变材料的这一特性，可以缓解部分因太阳能辐射波动造成的系统运行不稳定问题以及热量供求不匹配的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种结构紧凑合理的采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，该系统包括蓄热箱体、加热设备和供热末端装置；所述蓄热箱体包括循环水进口管、相变蓄热材料、多排管式热媒水管、矩形壳体、横向隔板、纵向翅片板、循环水出口管；所述矩形壳体顶部开有与循环水进口管外径相同的孔，矩形壳体底部开有循环水出口管外径相同的孔，矩形壳体内部均匀安装有若干根多排管式热媒水管；所述多排管式热媒水管与矩形壳体内壁以及相邻热媒水管之间安装有纵向翅片板，多排管式热媒水管横向上均匀安装有若干层横向隔板；矩形壳体内部除了多排管式热媒水管、纵向翅片板和横向隔板的剩余空间填充相变蓄热材料；所述蓄热箱体的循环水出口管分别连接供热末端装置的进水管、太阳能集热器的进水管和空气源热泵的进水管；所述蓄热箱体的循环水进口管分别连接供热末端装置的回水管、太阳能集热器的热水出水管和空气源热泵的热水出水管；所述加热设备包括太阳能集热器和空气源热泵，所述的太阳能集热器和空气源热泵并联到蓄热箱体。所述太阳能集热器由太阳能集热器通信控制模块控制；所述通信控制模块能独立控制太阳能集热器的上水、循环供热以及向空气源热泵通信控制模块发送状态指令；所述空气源热泵由空气源热泵通信控制模块控制；所述通信控制模块能独立控制空气源热泵的取水、循环供热和防冻循环，以及接收太阳能集热器通信控制模块发送的状态指令；所述的太阳能集热器通信控制模块和空气源热泵通信控制模块之间通过信号线连接进行通信，空气源热泵通信控制模块设有对太阳能集热器通信控制模块读写数据的控制单元，太阳能集热器通信控制模块设有接收、执行空气源热泵通信控制模块指令的执行单元。进一步地，所述相变蓄热材料为工业石蜡与膨胀石墨粉以质量比9：1混合后得到的复合相变蓄热材料。进一步地，所述蓄热箱体还包括保温层，所述保温层包裹在矩形壳体外部。进一步地，所述蓄热箱体中每个多排管式热媒水管上设有连接凹槽，纵向翅片板安装在凹槽上。进一步地，所述横向隔板表面均匀开有5mm以上孔径的隔板孔，多排管式热媒水管纵向上每隔100mm～200mm安装一层横向隔板。进一步地，所述太阳能集热器和空气源热泵的热水出水管均设置有排气阀。进一步地，所述太阳能集热器的进水管或热水出水管设置有循环泵，所述的循环泵上安装有开关阀。进一步地，所述空气源热泵的进水管或热水出水管设置有循环泵，所述的循环泵上安装有开关阀。进一步地，所述的循环水出口管连接日常生活热水存放设备或日常供暖设备。本技术的有益效果：本技术提供了一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，在太阳能辐射充足时，可利用太阳能辐射替代一部分空气源热泵的负荷，且可利用相变储热材料将白天的太阳能辐射储存下来，弥补太阳能辐射不充足时的供热量。与传统的太阳能热源、空气源供热系统相比，其解决了系统随太阳能辐射的变化出现的波动性较大的问题，能耗更低，更加节能环保。附图说明图1为本技术的系统结构示意图；图2为蓄热箱体的内部结构示意图；图3为蓄热箱体多排管式热媒水管间轴向翅片连接示意图。具体实施方式附图仅用于实例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好的说明本实施例，附图某些部件会有所省略；对于本领域技术人员来说，附图中某些结构及其说明可能省略是可以理解的。参照图1-图3，本专利技术提供的一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，包括空气源热泵1、空气源热泵通信控制模块2、太阳能集热器3、太阳能集热器通信控制模块4、蓄热箱体5、多排管式热媒水管6、横向隔板7、纵向翅片板8、相变蓄热材料9、保温层10和供热末端装置11，所述蓄热箱体5分别与所述空气源热泵1、太阳能集热器4和供热末端装置11相连，用于将空气源热泵1和太阳能集热器3提供的热量存储和传递至供热末端装置11。所述蓄热箱体5包括循环水进口管、相变蓄热材料9、多排管式热媒水管6、矩形壳体、横向隔板7、纵向翅片板8、循环水出口管；所述矩形壳体顶部开有与循环水进口管外径相同的孔，矩形壳体底部开有循环水出口管外径相同的孔，矩形壳体内部均匀安装有若干根多排管式热媒水管6；所述多排管式热媒水管6与矩形壳体内壁以及相邻热媒水管6之间安装有纵向翅片板8，多排管式热媒水管6横向上均匀安装有若干层横向隔板7；矩形壳体内部除了多排管式热媒水管6、纵向翅片板8和横向隔板7的剩余空间填充相变蓄热材料9；所述相变蓄热材料9为工业石蜡与膨胀石墨粉以质量比9：1混合后得到的复合相变蓄热材料9。所述蓄热箱体5还包括保温层10，所述保温层10包裹在矩形壳体外部。所述蓄热箱体5中每个多排管式热媒水管6上设有连接凹槽，纵向翅片板8安装在凹槽上。所述横向隔板7表面均匀开有5mm以上孔径的隔板孔，多排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，其特征在于，该系统包括蓄热箱体、加热设备和供热末端装置；/n所述蓄热箱体包括循环水进口管、相变蓄热材料、多排管式热媒水管、矩形壳体、横向隔板、纵向翅片板、循环水出口管；所述矩形壳体顶部开有与循环水进口管外径相同的孔，矩形壳体底部开有循环水出口管外径相同的孔，矩形壳体内部均匀安装有若干根多排管式热媒水管；所述多排管式热媒水管与矩形壳体内壁以及相邻热媒水管之间安装有纵向翅片板，多排管式热媒水管横向上均匀安装有若干层横向隔板；矩形壳体内部除了多排管式热媒水管、纵向翅片板和横向隔板的剩余空间填充相变蓄热材料；/n所述蓄热箱体的循环水出口管分别连接供热末端装置的进水管、太阳能集热器的进水管和空气源热泵的进水管；所述蓄热箱体的循环水进口管分别连接供热末端装置的回水管、太阳能集热器的热水出水管和空气源热泵的热水出水管；/n所述加热设备包括太阳能集热器和空气源热泵，所述的太阳能集热器和空气源热泵并联到蓄热箱体。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，其特征在于，该系统包括蓄热箱体、加热设备和供热末端装置；
所述蓄热箱体包括循环水进口管、相变蓄热材料、多排管式热媒水管、矩形壳体、横向隔板、纵向翅片板、循环水出口管；所述矩形壳体顶部开有与循环水进口管外径相同的孔，矩形壳体底部开有循环水出口管外径相同的孔，矩形壳体内部均匀安装有若干根多排管式热媒水管；所述多排管式热媒水管与矩形壳体内壁以及相邻热媒水管之间安装有纵向翅片板，多排管式热媒水管横向上均匀安装有若干层横向隔板；矩形壳体内部除了多排管式热媒水管、纵向翅片板和横向隔板的剩余空间填充相变蓄热材料；
所述蓄热箱体的循环水出口管分别连接供热末端装置的进水管、太阳能集热器的进水管和空气源热泵的进水管；所述蓄热箱体的循环水进口管分别连接供热末端装置的回水管、太阳能集热器的热水出水管和空气源热泵的热水出水管；
所述加热设备包括太阳能集热器和空气源热泵，所述的太阳能集热器和空气源热泵并联到蓄热箱体。


2.根据权利要求1所述的一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，其特征在于，所述相变蓄热材料为工业石蜡与膨胀石墨粉以质量比9：1混合后得到的复合相变蓄热材料。


3.根据权利要求1所述的一种采用相变储能的太阳能与空气源热泵复合供热系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：白卫东，何一坚，陈齐飞，李宗凯，李海峰，
申请(专利权)人：大唐吉林发电有限公司热力分公司，浙江大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22