[发明专利]一种太阳能跨季节储能三联供系统

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种太阳能跨季节储能三联供系统，广泛用于绿色建筑、设施农牧业温室、娱乐设施等的太阳能存储平衡利用、采暖供热、制冷空调等领域。

背景技术

近年来，随着太阳能事业的发展和建筑节能的要求，城市发展和人民生活水平不断提高，“太阳能与建筑一体化”和“全天候供热”已成为我国太阳能热利用的重要议题。“太阳能与建筑一体化”就是把太阳能中高温系列产品作为建筑部件安装，使其有机结合起来，符合建筑美学要求，并尽可能地利用太阳能等新能源和可再生能源替代常规能源以减少建筑能耗对常规能源的依赖，降低建筑能耗占我国总能耗的比例，并提高常规能源利用率。

我国地域辽阔，年日照时间大于2000h的地区约占全国国土面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。同时，地球表面浅层地热资源被作为较好的冷热源，地表浅层是一个巨大的热超导管排式真空集热器，太阳能的47％被地表吸收，因此地表浅层蕴涵着大量取之不尽的能量，超过人类每年利用能量的500倍，并且不受地域资源限制，无处不在。由于近乎无限且持续恒定的特点，使得地能成为最易被利用的清洁、可再生能源。

太阳能和地热能是取之不尽、用之不竭的洁净自然能源，都具有可持续、无污染、资源量大、分布广等特点。人们开发了各种太阳能和地热能利用设备，包括太阳能热水器、地源热泵等，具有良好的社会效益和环境效益，但同时遇到一些问题，如：采用太阳能采暖，有时由于受采光面积所限，供热负荷不足，同时，在非采暖季节热量无法利用，造成大量能源浪费；采用地热能采暖，由于没有热量回补或回补的热量不够，造成土壤温度下降，导致供热负荷不足。

如何用一个系统同时利用太阳能和地热能，实现两种热源的最优匹配，并同时满足建筑的供暖、制冷和制取生活热水的需要，是人们有待解决的问题。目前，随着将太阳能集热、地源热等技术被广泛应用，有效的改善了城市环境，并减少了化石能源的消耗，可该技术仍然存在热量不稳定，不连续等问题，如果把地源热技术、热泵技术、太阳能中高温集热技术结合利用不仅可解决以上存在问题，而且可提高可再生能源利用率，同时也实现了城市建筑冬季供热夏季跨季节储能制冷的目的。因此，研究开发一种太阳能中高温集热装置、跨季节储能装置、热泵设备三者相结合的系统在绿色节能城市应用尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种太阳能跨季节储能三联供系统，该系统利用太阳能集热、地源土壤储热及热泵机组的联用技术实现城市建筑物采暖—制冷—供热三联供，夏季制冷，冬季采暖/供应热水，以降低建筑物耗能指标，充分实现太阳能集热与跨季节储能的绿色零碳要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种太阳能跨季节储能三联供系统，所述的系统包括至少一组热泵机组、至少一组多孔材料相变储能柱、至少一组热超导管排式真空集热器、管路球阀及循环泵；所述的热泵机组包括蒸发器和冷凝器，热泵机组的蒸发器内与制冷剂进行换热，热泵机组通过耗费少量电对制冷剂压缩做功，将制冷剂高温气化，在冷凝器中循环管内冷水循环吸收制冷剂中的热量，使循环管内的水加热，加热后的热水在循环水泵作用下输送到建筑物内提供热水或采暖；所述的多孔材料相变储能柱的输出管道和输入管道的端口与对应热泵机组的蒸发器的进口和出口连接，多孔材料相变储能柱吸收固体相变材料和地源土壤中存储的热量，输出管道和输入管道内部充有工质液体，由工质液体将热量带出，通过输出管道上设有循环泵，由循环泵为工质液体流动提供动力；所述的热超导管排式真空集热器与输出管道串联，热超导管排式真空集热器收集太阳能转化的热能，由工质液体将热量带出，连接处设有管路球阀，由管路球阀控制输出管道与热超导管排式真空集热器的连通与断开；所述的热泵机组的冷凝器对应连接建筑物内循环水管道。

优选的，所述的热超导管排式真空集热器包括外管、内管、蒸发管、真空玻璃集热器和密封塞；所述的内管同心插入外管内部，外管的两端与内管外壁封闭焊接，形成同心套管换热结构；所述的蒸发管设置有多个且相互平行，每个蒸发管一端封闭另一端按照一定间距垂直焊接于水平的外管上；多个蒸发管与同心套管夹套之间形成一个相互连通的密闭管排腔体，管排腔体在真空状态下充入工质；每一个蒸发管穿过密封塞中心孔插入真空玻璃集热管中，密封塞将真空玻璃集热管开口处密封。