[发明专利]太阳能相变蓄冷空调系统及控制方法

权利要求书

1.一种太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，包括：太阳能光伏发电并网单元、热泵制冷机组、相变蓄冷调温单元和空调末端，

太阳能光伏发电并网单元驱动热泵制冷机组，通过热泵制冷机组运行产生冷量，以水为冷媒通过相变蓄冷调温单元进行恒温调节，给空调末端持续稳定的提供冷量。

2.根据权利要求1所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，太阳能光伏发电并网单元包括市政电网、光伏组件和光伏并网逆变器，

光伏组件与光伏并网逆变器的输入端相连，光伏并网逆变器的输出端与热泵制冷机组相连，光伏组件将产生的直流电经过光伏并网逆变器转换为交流电后并入市政电网进行并网发电。

3.根据权利要求1所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，热泵制冷机组包括压缩机、节流阀、风冷冷凝器和水冷蒸发器，

水冷蒸发器的制冷剂侧出口与压缩机相连后再与风冷冷凝器的制冷剂侧入口相连，风冷冷凝器的制冷剂侧出口通过节流阀与水冷蒸发器的制冷剂侧入口相连。

4.根据权利要求1所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，相变蓄冷调温单元包括循环水泵、相变蓄冷罐、第一电动阀门和第二电动阀门，水冷蒸发器的水侧与循环水泵、相变蓄冷罐和空调末端形成水系统，循环水泵与相变蓄冷罐之间的管路上设置有第一电动阀门循环水泵与空调末端之间的管路上设置有第二电动阀门。

5.根据权利要求4所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，水冷蒸发器的载冷剂侧出口连接相变蓄冷罐的载冷剂入口，相变蓄冷剂的出口向空调末端供冷，水冷蒸发器的负荷侧连接循环水泵，在循环水泵的驱动下，载冷剂进入相变蓄冷罐调温，再进入空调末端放冷，其中载冷剂为防冻液。

6.根据权利要求4所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，相变蓄冷罐包括保温箱体以及位于保温箱体内部的蓄冷球，蓄冷球为HDPE塑料空心球，蓄冷球内部装有蓄冷相变材料，蓄冷相变材料为6℃蓄冷相变材料。

7.根据权利要求6所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，6℃蓄冷相变材料各组分的质量百分比如下：氢氧化钠30~50%，氯化钠0~10%和水40~60%。

8.根据权利要求6所述的太阳能相变蓄冷空调系统，其特征在于，6℃蓄冷相变材料的相变潜热为240~260KJ/kg，密度为1.45~1.55 kg/l。

9.一种太阳能相变蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1~8任一项所述的太阳能相变蓄冷空调系统，包括四种运行工况：

a、边蓄边供工况：关闭第一电动阀门，打开第二电动阀门：

此工况出现在白天太阳能发电时段和晚间谷电时段，热泵制冷机组的制冷量大于空调末端所需的冷负荷，此时载冷剂的温度不断下降，当载冷剂温度小于6℃，蓄冷球吸收部分冷量蓄冷，剩余的热泵制冷机组的制冷量供空调末端放冷；

b、热泵蓄冷联供工况：关闭第一电动阀门，打开第二电动阀门：

此工况出现在白天太阳能发电时段，此时热泵制冷机组的制冷量小于空调末端所需的冷负荷，载冷剂的温度不断上升，当载冷剂温度大于相变温度6℃时，此时相变蓄冷罐出口温度T0在6℃和9℃之间，热泵制冷和相变蓄冷联合向空调末端供冷；

c、纯蓄工况：关闭第二电动阀门，打开第一电动阀门：

此工况出现在白天太阳能发电时段和晚间谷电时段，此时空调末端不需要制冷负荷，热泵制冷机组制冷纯粹用来向相变蓄冷罐蓄冷，此时相变蓄冷罐出口温度T0小于6℃，空调末端不需要冷量供应，当T0小于-1℃，表明相变蓄冷罐已经蓄满；

d、蓄供工况：关闭第一电动阀门，打开第二电动阀门：

此工况出现在非太阳能发电时段和非谷电时段，此时热泵制冷机组停止制冷，此时相变蓄冷罐出口温度T0在6℃和9℃之间，由相变蓄冷罐单独向空调末端供冷。

10.根据权利要求9所述的太阳能相变蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于，四种运行工况通过相变蓄冷罐出口温度T0在不同时段来判别和控制：

白天太阳能发电运行时段8:00-17:00：此时为边蓄边供工况或热泵蓄冷联供工况：

当相变蓄冷罐出口温度T0≤6℃，表明为边蓄边供工况；当6℃T09℃，表明为热泵蓄冷联供工况；当空调末端不需要冷量的时候，运行工况转化为纯蓄工况；

峰电运行时段17:00-22:00：此时为蓄供工况或热泵蓄冷联供工况，此时相变蓄冷罐出口温度T0在6℃T09℃，此时段尽量采用蓄供工况；

谷电运行时段22:00-6:00：此时为边蓄边供工况或热泵蓄冷联供工况，当相变蓄冷罐出口温度T0≤6℃表明为边蓄边供工况，当6℃T09℃表明为热泵蓄冷联供工况；当空调末端不需要冷量的时候，运行工况转化为纯蓄工况；

平电运行时段17:00-22:00：此时为蓄供工况或热泵蓄冷联供工况，此时相变蓄冷罐出口温度T0在6℃T09℃，在此时段中尽量采用蓄供工况。