[发明专利]分布式水汽冷热电联供装置及方法

权利要求书

1.根据分布式水汽冷热电联供装置的分布式水汽冷热电联供方法，所述分布式水汽冷热电联供装置包括制冷制热模块(I)、供能模块(II)、加湿模块(III)、用电模块(IV)和用水模块(V)，在运行过程中，装置所需全部电能均由燃料电池提供；

其中供能模块(II)的输电侧与各模块用电设备通过电路相连，制冷制热模块(I)的循环回路与供能模块(II)的冷却回路相连，供能模块(II)的反应产物出口与用水模块(V)相连，用水模块(V)与加湿模块(III)相连；

所述供能模块(II)包括燃料电池电堆(12)，在燃料电池电堆(12)外侧缠绕有与制冷制热模块(I)的循环回路相连的电堆冷却回路(15)，燃料电池电堆(12)的阴极产物出口通过气液分离器(16)与用水模块(V)相连；

所述制冷制热模块(I)包括风机盘管系统(1)，风机盘管系统(1)与室内换热器(3)通过带有节流阀(2)的回路相连，室内换热器(3)与室外换热器(7)通过带有膨胀阀(6)的压缩机(5)所在外回路相连，压缩机(5)所在内回路与压缩机(5)所在外回路通过四通换向阀(4)相连，室外换热器(7)出口与冷却塔水箱(9)通过节流阀(11)、第一三通阀(8)相连，冷却塔水箱(9)出口通过第二三通阀(10)与室外换热器(7)的入口相连，供能模块(II)的电堆冷却回路(15)的两端分别与第一三通阀(8)、第二三通阀(10)相连，且气液分离器(16)的气相出口与室外换热器(7)相连用于除霜；

所述用水模块(V)包括与供能模块(II)的气液分离器(16)的出水口相连的保温水箱(21)，其他用水设备(22)进口与保温水箱(21)出口相连；

所述加湿模块(III)包括与用水模块(V)的保温水箱(21)出口相连的水分配器(17)，水分配器(17)出口与湿膜材料(18)进口相连，湿膜材料(18)出口与储水槽(19)相连；

所述用电模块(IV)包括与供能模块(II)通过电路相连的其他用电设备(20)；

其特征在于，包括以下步骤：

S100：电堆放电和压缩工质：将氧化剂储存罐(13)中的氧化剂、燃料储存罐(14)中的燃料分别通入燃料电池电堆(12)的阴极、阳极使电堆放电，阴极产物流入气液分离器(16)进行气液分离，阳极产物回流至燃料储存罐(14)；同时燃料电池电堆(12)放电压缩机(5)做功使制冷制热模块(I)中的循环工质流动换热；

步骤S200：电堆供电供水和冷却电堆：燃料电池电堆(12)工作产生的电能提供给建筑中其他用电设备(20)，气液分离器(16)流出的具有一定热量的水流入保温水箱(21)对其他用水设备(22)进行供水或流入冷却塔(9)进行补水，气液分离器(16)流出的具有一定热量的气体通向室外换热器(7)以备除霜使用；同时，部分循环水通向电堆冷却回路(15)对燃料电池电堆(12)进行冷却降温；

步骤S300：根据制热、制冷除霜和加湿目标运行装置：

若目标为制热，部分循环水进入冷却塔水箱(9)前通过第一三通阀(8)流入电堆冷却回路(15)冷却燃料电池电堆(12)并预热循环水后通过室外换热器(7)与循环工质进行换热后流入冷却塔水箱(9)；循环工质流入压缩机(5)进行压缩做功，由四通换向阀(4)流入室内换热器(3)与风机盘管系统(1)回路进行流动换热，风机盘管系统(1)回路通过获得的高温工质使用风机吹出热风对建筑进行制热；循环工质通过膨胀阀(6)流入室外换热器(7)与冷却塔水箱(9)回路进行膨胀吸热，冷却塔水箱(9)回路将获得的低温循环水分流，其中一部分通过冷却塔水箱(9)与室外环境进行换热升温，另一部分循环水进入冷却塔水箱(9)前通过电堆冷却回路(15)冷却燃料电池电堆(12)并预热循环水后流入冷却塔水箱(9)回路，通过室外换热器(7)与循环工质进行换热；

若目标为制冷，部分循环水由冷却塔水箱(9)流出，经第二三通阀(10)流入电堆冷却回路(15)冷却燃料电池电堆(12)后流入冷却塔水箱(9)回路，经过冷却塔水箱(9)再次冷却后通过室外换热器(7)与循环工质进行换热；循环工质通过膨胀阀(6)流入室内换热器(3)与风机盘管系统(1)回路进行膨胀吸热，风机盘管系统(1)回路通过获得的冷却工质使用风机吹出冷风对建筑进行制冷；循环工质通过四通换向阀(4)流入压缩机(5)进行压缩做功，并由四通换向阀(4)流入室外换热器(7)与冷却塔水箱(9)回路进行流动换热，冷却塔水箱(9)回路将获得的高温工质通过冷却塔水箱(9)与室外环境进行换热降温；循环工质流入室外换热器(7)与冷却塔水箱(9)回路进行蒸发放热，冷却塔水箱(9)回路将获得的高温循环水流入冷却塔水箱(9)冷却降温；循环水在冷却塔水箱(9)出口进行分流，其中一部分通过冷却塔水箱(9)流入室外换热器(7)进行换热降温，另一部分循环水由冷却塔水箱(9)经第二三通阀(10)流入电堆冷却回路(15)冷却燃料电池电堆(12)后流入冷却塔水箱(9)回路，经过冷却塔水箱(9)再次冷却后通过室外换热器(7)与循环工质进行换热；

若目标为除霜，开通气液分离器(16)气路出口，使具有一定热量的气体通向室外换热器(7)，对室外换热器(7)进行除霜；

若目标为加湿，打开保温水箱(21)出口通过水分配器(17)使储存的水流入湿膜材料(18)，利用制冷制热模块(I)的风机盘管系统(1)的气流使水分吹出，对建筑进行加湿。