[实用新型]一种储能式高效空气源热泵供暖系统

说明书

本实用新型公开了一种储能式高效空气源热泵供暖系统及方法，系统包括储能子系统、空气预热器、输配电子系统和空气源热泵。空气压缩机、储热/换热器、储气室、回热器、加热器、透平膨胀机依次连通构成储能子系统；透平膨胀机与发电机连接，发电机通过输配电子系统与空气源热泵电动机连接；储热/换热器排水口与空气预热器进水口连通，空气预热器排水口经循环泵与储热/换热器进水口连通。可将夜间电网低谷电转变成空气压力能存储，同时利用压缩热预热空气源热泵进口空气以提高夜间低温下热泵能效，白天用电高峰时段将存储的空气压力能转换成电能驱动空气源热泵。能够有效降低空气源热泵运行电费，并能解决夜间低温环境下空气源热泵能效不高问题。

技术领域

本实用新型涉及清洁供暖技术领域，具体的说，是涉及一种储能式高效空气源热泵供暖系统。

背景技术

近年来，雾霾天气在我国北方大部分地区持续、频繁出现。由于冬季北方许多城市周边、农村等地区没有集中供暖，大量采用原煤散烧和小型燃煤锅炉取暖造成的烟尘排放成为雾霾的重要来源。为解决上述问题，国家正在大力推进清洁采暖工程，其中“煤改电”是清洁采暖的重要举措之一。另一方面，由于人类昼行夜伏的生活特点，不同时段用电负荷差异使得电网存在巨大的负荷峰谷差，这是全球面临的难题。随着我国风电、光伏为代表的新能源发电产业迅猛增长，其波动性、间歇性及反调峰特性进一步加剧了电网负荷峰谷差，由此导致弃风、弃光现象日趋严峻。为促进用电负荷平衡，国家和各地均制定了“峰谷”电价政策，高峰时段电价甚至可达低谷时段电价的3到4倍。针对上述问题，人们提出了一种可将“煤改电”与电网“削峰填谷”需求相结合的储能式供暖技术。目前所采用的储能式供暖技术主要是蓄热电锅炉，它利用夜间低谷电将蓄热介质(水或固体材料)加热到一定温度储存热量，在平电时段和峰电时段利用所储存的热量供暖。由此，可以大幅降低电供暖费用，但蓄热电锅炉仅仅利用峰谷电差价，并不具有节能效益，若计入蓄热介质散热损失，其电热转换效率低于普通电锅炉。

空气源热泵是采用电能驱动，以环境空气作为低品位热源供暖，具有能效高、系统简单、操作维护方便的特点。与电锅炉相比，空气源热泵的COP值通常高于2，即1kW电能可产生2kW以上热量，具有较好的节能效益，是煤改电的重要技术选择。然而，现阶段空气源热泵技术还存在以下问题：1)能效受环境空气温度影响大。北方地区冬季昼夜温差较大，白天室外环境温度通常在0℃以上，空气源热泵COP值可达到2.8以上，而夜间环境温度逐渐降至约-10℃以下，COP值低于2。此外，在低于0℃环境下，蒸发器结霜现象严重，需要不断除霜，一旦出现这种情况，COP值甚至会低于1以致不能运行。2)不适合与现有储热技术联用。空气源热泵只能产生约60℃热水，由于温度较低，能量密度低，若以之用作蓄热则所需蓄热介质容量极大，经济性差。

因而，有必要设计一种新型的储能式高效空气源热泵供暖系统，来解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种储能式高效空气源热泵供暖系统及方法，其能克服现有空气源热泵供暖技术的不足。该系统可将夜间电网低谷电转变成空气压力能存储，同时利用压缩热预热空气源热泵进口空气以提高夜间低温下热泵能效，在白天用电高峰时段将存储的空气压力能转换成电能驱动空气源热泵。

为了解决以上问题，本实用新型的技术方案为：

一种储能式高效空气源热泵供暖系统，包括低压空气压缩机、储热/换热器、高压空气压缩机、第一冷却管束、第二冷却管束、储气室、回热器、加热器、透平膨胀机、电机、空气源热泵、空气预热器和低压配电子系统；

其中，低压空气压缩机的进气口与空气连通，排气口与第一冷却管束的一端连接，第一冷却管束的另一端与高压空气压缩机的进气口连接，高压空气压缩机的排气口与第二冷却管束的一端连接，第二冷却管束的另一端通过止回阀与储气室连接，第一冷却管束和第二冷却管束均设置于储热/换热器中；储热/换热器的空腔提供盛放储热介质的空间；