[发明专利]建筑一体化雨水收集、风光制冷热、跨季多能互补利用系统

说明书

本发明提出了建筑一体化雨水收集、风光制冷热、跨季多能互补利用系统，包括楼房主体、风力热泵一体机、热水池、冷水池。该系统可以收集光能和风能，首先用来制热、制冷并储存，当风能超出热泵所需时，链接同轴发电机和水泵，进行发电和制备纯净水，然后供给房屋内用电消耗，再多余的电加光伏电可电解水产生氢气储入地下氢气室作为燃料电池发电和厨房燃料使用，当风小风停但光照强烈时，则光伏电将根据预先设定的参数，去开动电动机带压缩机制冷制热或电解水制氢，为房屋提供清洁能源，而且可以利用自然的冷热加上人工机械排放的所谓“废冷”、“废热”等能量在夏季蓄热、冬季蓄冷，供反季节跨季节降温、供暖使用，节约资源，提高能源利用率。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其是涉及建筑一体化雨水收集、风光制冷热、跨季多能互补利用系统。

背景技术

现有技术对资源和能量的利用只注重需要时再临时去挖掘，例如没水了就打深井，冬季来临再到冷风冷水里面去吸取热能。没有未雨绸缪的事先储存。

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

这种方式储存的水只注重了水的资源属性，忽视了水还可以蕴含储存巨大能量的能源属性。其实在夏季可以主动的获取更多热能，收集热雨水后还可利用人工阳光、热泵等加热器来获得更热的热水，另外把各种“废热”导入热水池，储存热能供冬季取暖使用。冬季收集了冷雨水后可以将外部冷空气的冷和热泵制热伴生的副产品，实际上却是高能效比制冷排放的“废冷”二冷叠加的“冷能”导入冷水池中，获得高能量密度相变的低温冰、水混合物供夏季降温使用。

水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4-6。水源的温度只是对比空气来说“相对恒定”，仍然跟随季节和空气的变化有所变化，不能在当季给出最理想的温差。而配合海绵城市修建的人工冷、热水池人为的加大保持了更大温差，可跨季节反季节直接利用，也让当季辅助运行的热泵机组可充分利用极端温差换热获取最佳能效比，预计运行(COP值)为6-8。

地源热泵需要较高的钻井费用，系统在夏季制冷时，将建筑内多余的热量通过压缩机做功，交换到地下岩土层；冬季供暖时，地源热泵通过压缩机做功，将地下热量提取出来，送入室内为建筑供暖。地源热泵排入地下的能量是会对地埋管周围的岩土层造成比较大的温度影响的，所以地源热泵不能仅仅用作一种功能，如果夏季进行了制冷工作，那么冬季就应该进行供暖，这样在冬夏两季排入地下的能量才能达到平衡。简单概括为：向地下排入多少热量，就应该从地下取出多少热量。而我国只有部分中间地带能够这样，其他寒冷和炎热地区做不到冷热均等，若地下换热管路与岩土交换面积小，岩土又被绝热形成了孤岛，势必造成地源热泵系统地下温度失衡，长期利用不可持续。

而将清洁能源的利用、换热技术和海绵城市扩展而来的地下保温储水池的有机结合，可以充分的利用大自然的资源、冷热能源实现跨季节供暖和降温使用，达到利用资源、能源、零碳排放的效果，建造费用还相对的较低。但是目前并没有一项技术来实现上述设想。

发明内容

本发明提出一种建筑一体化冷热雨水收集保温储存和风能光能结合，风力机械不经“发电机—蓄电池—逆变升压—变频器—电动机”等繁杂中间环节的转换，天然变频的风车轴机械能直接带动热泵压缩机制冷制热、储冷储热、降温供暖增强冬暖夏凉效应的跨季节多能互补利用系统。

本发明的技术方案是这样实现的：