[发明专利]一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法

权利要求书

1.一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统，包括太阳能集热器、供暖水箱、设置在室内的风机盘管、以及蓄热水箱；其特征是：

所述太阳能集热器与供暖水箱之间通过送水管路一、回水管路一连接；所述送水管路一用于将太阳能集热器内加热后的热水向供暖水箱输送，送水管路一上设置闸阀G2、G3；所述回水管路一用于将供暖水箱内的水向太阳能集热器输送进行加热，回水管路一上设置闸阀G1和循环泵P1；

所述供暖水箱与风机盘管之间通过送水管路二、回水管路二连接；所述送水管路二用于将供暖水箱内热水向风机盘管内的盘管输送，热水流经盘管后从回水管路二输送回到供暖水箱；所述送水管路二上设置闸阀G8和循环泵P3；所述回水管路二上设置闸阀G9；

所述蓄热水箱内部填充有相变蓄热体，并安装有电加热装置，相变蓄热体内部填充有相变材料；所述蓄热水箱设置有热水进口一、冷水进口二和一个热水出口；所述蓄热水箱的热水进口一通过进水管路一连接在送水管路一上，进水管路一与送水管路一的连接端位于闸阀G2和闸阀G3之间；进水管路一上设置闸阀G4；所述蓄热水箱的冷水进口二通过进水管路二连接在回水管路二上，进水管路二与回水管路二的连接端位于闸阀G9右侧，靠近风机盘管；进水管路二上设置闸阀G5和循环泵P2；所述蓄热水箱的热水出口通过出水管路一连接在送水管路二上，出水管路一与送水管路二的连接端位于闸阀G8和循环泵P3右侧，靠近风机盘管；所述出水管路一上设置闸阀G6；所述出水管路一上还设置有出水管路二，出水管路二与出水管路一连接端位于闸阀G6左侧、靠近蓄热水箱；出水管路二另一端连接在送水管路一上，位于闸阀G2、G3右侧、靠近供暖水箱；出水管路二上设置闸阀G7；所述进水管路一用于将太阳能集热器内热水输送至蓄热水箱进行蓄热；所述进水管路二用于将流经风机盘管的水输送至蓄热水箱进行加热；所述出水管路一用于将蓄热水箱内热水输送至风机盘管；所述出水管路二用于将蓄热水箱内热水输送至供暖水箱；温度高于相变材料相变温度的热水流经蓄热水箱后温度降低，相变材料存储一部分热能；温度低于相变材料相变温度的水流经蓄热水箱后温度升高，相变材料存储的热能释放；

所述蓄热水箱内部被上下两块均流板分隔为上、中、下三个空间，所述的均流板为表面均匀分布通孔的板，蓄热水箱设置的热水进口一、冷水进口二连通下部空间，下部空间内安装电加热装置，蓄热水箱设置的热水出口连通上部空间；中部空间内填充相变蓄热体，相变蓄热体之间留有让水通过的间隙；

所述相变蓄热体的形状为球形，其内部填充的相变材料的相变温度为45℃；

所述闸阀G1-闸阀G9采用电动闸阀；

供暖系统还包括设置在太阳能集热器内的温度传感器T1，设置在蓄热水箱内的温度传感器T2，设置在室内的温度传感器T3，控制器；所述控制器连接温度传感器T1、T2、T3接收温度信息，连接控制闸阀G1-闸阀G9开启或关闭，连接控制电加热装置开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的太阳能和相变材料耦合的供暖系统的控制方法，其特征在于：包括5个模式：

模式一：当45℃T150℃时，闸阀G1、G2、G3、G8、G9打开，闸阀G4、G5、G6、G7关闭，泵P1、P3工作，即传统太阳能供暖系统，由太阳能集热器的热水直接进入供暖水箱，供暖水箱的热水再进入风机盘管进行末端供暖；

模式二：当T150℃时,闸阀G1、G2、G4、G7、G8、G9打开，闸阀G3、G5、G6关闭，泵P1、P3工作，此时，太阳能集热器的热水温度较高，热水先经过相变蓄热水箱，将满足供暖温度的其他能量吸收，根据相变材料的特性，吸收能量后的热水仍能保持45℃，即达到了能量的“削峰”作用，被吸收了热量的热水再进入供暖水箱后再进行末端供暖；

模式三：当恢复至45℃T150℃时，闸阀G1、G2、G3、G8、G9开启，闸阀G4、G5、G6、G7关闭，泵P1、P3工作，即与模式一相同；

模式四：当T145℃、T245℃时闸阀G1、G2、G3、G4、G7、G8、G9关闭，闸阀G5、G6开启，泵P2工作，即由相变蓄热水箱直接进行末端供暖，此时热水温度能保持在45℃左右，蓄热水箱的供回水均不再通过供暖水箱，从而减少热损，延长放热时间，即达到了能量的“填谷”作用；

模式五：当T145℃、T245℃时，闸阀和泵的开关与模式四相同，不同的是启用电加热装置，当温度低于45℃时打开，高于50℃时关闭；

当在高谷电价时，即用电高峰期，电加热由热水温度决定是否开启，即当T145℃、T245℃时打开，高于50℃时关闭；当在低谷电价时，电加热一直打开直至相变材料蓄热完全，将储存的能量用于高谷电价期间，减少电力成本及电厂负荷。