一种太阳能热泵系统及其工作方法与流程

本发明属于太阳能光伏领域，具体涉及一种太阳能热泵系统及其工作方法。

背景技术：

当前太阳能作为新型新能源得到有效普及。尤其是晶体硅光伏组件占整个太阳能行业主要比例。光伏组件作为发电单元给系统供电过程中，光伏组件自身同时会发热，一般情况下，光伏组件温度甚至达到60℃。而温度升高对于发电效率是有影响的，晶体硅光伏组件功率温度系数是0.3-0.5％(上升1℃温度，功率下降0.3-0.5％)。

光伏发电在一些时间段是不稳定的，如白天供电，晚上则不能供电。如何更好的利用光伏能源，实现节能减排是现阶段亟需研究的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种太阳能热泵系统及其工作方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种太阳能热泵系统，包括：

储水袋式光伏组件，储水袋式光伏组件设置于屋顶表面，包括：用于将太阳能转换为电能的光伏组件、设置于光伏组件背面的储水袋以及用于支撑储水袋的水袋支架；

泵机组件，泵机组件包括：一个或多个热泵，光伏组件转换的电能一部分给热泵提供电力支持，热泵用于实现水循环；

水袋循环管道，水袋循环管道将地下水源或外接水源与储水袋连通；

室内循环管道，所示室内循环管道设置于室内，用于将地下水源或外接水源进行循环；

中间管道，中间管道分别与水袋循环管道和室内循环管道连通，且在中间管道上设有温控阀；

温度计，设置于室内。

本发明公开一种太阳能热泵系统结构简单，热泵工作原理是通过消耗少量的逆循环净功，以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。白天供电情况下多余的光伏发电可以以不同形式的能源进行储存。

所以通过热泵来利用光伏组件产生多余的热量，可以达到以下效果：

(1)光伏组件额外的热能可以得到利用，比如作为家庭供暖部件。

(2)通过热泵循环光伏组件上的热量，光伏组件自身温度降低，可以提升发电效率。

(3)光伏组件所发电可提供热泵系统，作为逆循环提供机械能。

(4)在光伏组件背面设计循环储水袋。可以让光伏发电在一些时间段作为势能储存。

(5)光伏组件和储水袋之间可以设有导热硅胶垫，导热硅胶垫有利于光伏组件发电时热量的传递。

(6)储水袋上设有进水口和出水口，以便水源循环流动。

(7)采用室内循环管道和水袋循环管道，如果单纯建立一条循环，那么夏天时候，经过光伏组件加热的水源，反而会对室内增加温度。所以设计为双循环，并且是可以逆向循环。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，储水袋储水膨胀后的厚度尺寸不大于光伏组件的厚度尺寸。

采用上述优选的方案，储水式光伏组件的整体机械强度更佳。

作为优选的方案，水袋支架包括：

上层支撑架，上层支撑架与储水袋底面的两端固定连接；

下层支撑架，下层支撑架设置于上层支撑架的下方；

连接杆，连接杆的两端分别与上层支撑架和下层支撑架转动连接，且其中一根连接杆还与驱动装置传动连接，驱动装置驱动连接杆转动一定的角度，从而带动上层支撑架摆动。

采用上述优选的方案，结构更稳定。且当驱动装置驱动连接杆转动一定的角度，从而带动上层支撑架水平摆动，从而晃动储水袋，促使内部水进行流动。

作为优选的方案，连接杆通过万向节分别与上层支撑架和下层支撑架连接。

采用上述优选的方案，成本低，安装便捷。

作为优选的方案，驱动装置与支撑部件铰接固定。

采用上述优选的方案，安装更稳定，且可以有效调节驱动装置驱动力输出的方向。

作为优选的方案，在连接杆上设有连接件，驱动装置的输出端设置有与连接件铰接固定的连接块。

采用上述优选的方案，连接杆可在驱动装置的带动下进行相应角度的摆动，连接杆与驱动装置间进行活动铰连接，准确的将驱动装置的线性运动转化为连接杆的摆动。

作为优选的方案，连接杆包括：第一连接部和第二连接部，第一连接部通过万向节与上层支撑架连接，第二连接部通过万向节与下层支撑架连接，且连接件设置于第二连接部上。

采用上述优选的方案，连接杆的摆动更顺畅，且连接杆的机械强度更佳。

作为优选的方案，第一连接部与上层支撑架呈锐角倾斜设置，第二连接部与下层支撑架呈垂直设置。

采用上述优选的方案，连接杆的摆动更顺畅。

作为优选的方案，连接杆为一体式结构。

采用上述优选的方案，连接杆的机械强度更稳定。

本发明还公开一种太阳能热泵系统的工作方法，利用太阳能热泵系统进行工作，包括如下步骤：

(1.1)当温度计超过设定温度时，温控阀关闭，水袋循环管道和室内循环管道相互独立；

(1.2)热泵工作，地下水源通过水袋循环管道对光伏组件进行降温；

(1.3)热泵工作，地下水源通过室内循环管道对室内进行降温；

(2.1)当温度计低于设定温度时，温控阀开启，水袋循环管道和室内循环管道相互联通；

(2.2)热泵工作，外接水源通过储水袋、水袋循环管道和室内循环管道实现循环对室内进行升温。

本发明提出一种太阳能热泵系统的工作方法，其采用室内循环管道和水袋循环管道，如果单纯建立一条循环，那么夏天时候，经过光伏组件加热的水源，反而会对室内增加温度。所以设计为双循环，并且是可以逆向循环。

当温度计超过设定温度时(如夏天)，内部循环一分为二，水袋循环管道和室内循环管道相互独立，通过地下水源实现降温，增加降温效果。

而当温度计低于设定温度时(如夏天)，内部循环合并，水袋循环管道和室内循环管道相互联通，并且逆向运行，热泵工作，外接水源通过储水袋、水袋循环管道和室内循环管道实现循环对室内进行升温。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种太阳能热泵系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的储水袋式光伏组件的俯视图。

图3为本发明实施例提供的储水袋式光伏组件的仰视图。

图4为本发明实施例提供的储水袋式光伏组件的剖视图之一。

图5为本发明实施例提供的储水袋式光伏组件的剖视图之二。

图6为本发明实施例提供的驱动装置与水袋支架连接结构示意图。

其中：光伏组件1、接线盒11、储水袋2、入水口21、出水口22、导热硅胶垫3、水袋支架4、上层支撑架41、下层支撑架42、连接杆43、第一连接部431、第二连接部432、驱动装置5、万向节6、支撑部件7、连接件8、连接块9、泵机组件10、水袋循环管道101、室内循环管道102、中间管道103、地下水源104。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，一种太阳能热泵系统及其工作方法的其中一些实施例中，

如图1所示，一种太阳能热泵系统，包括：

如图2和3所示，储水袋式光伏组件，储水袋式光伏组件设置于屋顶表面，包括：用于将太阳能转换为电能的光伏组件1、设置于光伏组件1背面的储水袋2以及用于支撑储水袋的水袋支架4；

泵机组件10，泵机组件10包括：一个或多个热泵，光伏组件转换的电能一部分给热泵提供电力支持，热泵用于实现水循环；

水袋循环管道101，水袋循环管道101将地下水源104或外接水源(图中未示出)与储水袋连通；

室内循环管道102，所示室内循环管道102设置于室内，用于将地下水源或外接水源进行循环；

中间管道103，中间管道103分别与水袋循环管道101和室内循环管道102连通，且在中间管道103上设有温控阀(图中未示出)；

温度计(图中未示出)，设置于室内。

本发明还公开一种太阳能热泵系统的工作方法，利用太阳能热泵系统进行工作，包括如下步骤：

(1.1)当温度计超过设定温度时，温控阀关闭，水袋循环管道101和室内循环管道102相互独立；

(1.2)热泵工作，地下水源通过水袋循环管道101对光伏组件进行降温；

(1.3)热泵工作，地下水源通过室内循环管道102对室内进行降温；

(2.1)当温度计低于设定温度时，温控阀开启，水袋循环管道101和室内循环管道102相互联通；

(2.2)热泵工作，外接水源通过储水袋、水袋循环管道101和室内循环管道102实现循环对室内进行升温。

本发明提出一种太阳能热泵系统的工作方法，其采用室内循环管道102和水袋循环管道101，如果单纯建立一条循环，那么夏天时候，经过光伏组件加热的水源，反而会对室内增加温度。所以设计为双循环，并且是可以逆向循环。

当温度计超过设定温度时(如夏天)，内部循环一分为二，水袋循环管道101和室内循环管道102相互独立，通过地下水源实现降温，增加降温效果。

而当温度计低于设定温度时(如夏天)，内部循环合并，水袋循环管道101和室内循环管道102相互联通，并且逆向运行，热泵工作，外接水源通过储水袋、水袋循环管道101和室内循环管道102实现循环对室内进行升温。

本发明公开一种太阳能热泵系统及其工作方法，热泵工作原理是通过消耗少量的逆循环净功，以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。白天供电情况下多余的光伏发电可以以不同形式的能源进行储存。

所以通过热泵来利用光伏组件产生多余的热量，可以达到以下效果：

(1)光伏组件1额外的热能可以得到利用，比如作为家庭供暖部件，光伏组件1背面设有接线盒11。

(2)通过热泵循环光伏组件上的热量，光伏组件自身温度降低，可以提升发电效率。

(3)光伏组件1所发电可提供热泵系统，作为逆循环提供机械能。

(4)在光伏组件1背面设计循环储水袋2。可以让光伏发电在一些时间段作为势能储存。

(5)光伏组件1和储水袋2之间可以设有导热硅胶垫3，导热硅胶垫有利于光伏组件发电时热量的传递。

(6)储水袋2上设有进水口21和出水口22，以便水源循环流动。

(7)采用室内循环管道102和水袋循环管道101，如果单纯建立一条循环，那么夏天时候，经过光伏组件加热的水源，反而会对室内增加温度。所以设计为双循环，并且是可以逆向循环。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，储水袋储水膨胀后的厚度尺寸不大于光伏组件的厚度尺寸。

采用上述优选的方案，储水式光伏组件的整体机械强度更佳。

如图4所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，水袋支架4包括：

上层支撑架41，上层支撑架41与储水袋2底面的两端固定连接；

下层支撑架42，下层支撑架42设置于上层支撑架41的下方；

连接杆43，连接杆43的两端分别与上层支撑架41和下层支撑架42转动连接，且其中一根连接杆43还与驱动装置5传动连接，驱动装置5驱动其中连接杆43转动一定的角度，从而带动上层支撑架41摆动。

采用上述优选的方案，结构更稳定。且当驱动装置5驱动连接杆43转动一定的角度，从而带动上层支撑架41摆动，从而晃动储水袋2，促使内部水进行流动，如图5所示。

进一步，连接杆43通过万向节6分别与上层支撑架41和下层支撑架42连接。

采用上述优选的方案，成本低，安装便捷。

如图6所示，进一步，驱动装置5与支撑部件7铰接固定。

采用上述优选的方案，安装更稳定，且可以有效调节驱动装置5驱动力输出的方向。

进一步，在连接杆43上设有连接件8，驱动装置5的输出端设置有与连接件8铰接固定的连接块9。

采用上述优选的方案，连接杆43可在驱动装置5的带动下进行相应角度的摆动，连接杆43与驱动装置5间进行活动铰连接，准确的将驱动装置5的线性运动转化为连接杆43的摆动。

进一步，连接杆43包括：第一连接部431和第二连接部432，第一连接部431通过万向节6与上层支撑架41连接，第二连接部432通过万向节6与下层支撑架42连接，且连接件8设置于第二连接部432上。

采用上述优选的方案，连接杆43的摆动更顺畅。

进一步，第一连接部431与上层支撑架41呈锐角倾斜设置，第二连接部432与下层支撑架42呈垂直设置。

采用上述优选的方案，连接杆43的摆动更顺畅。

进一步，连接杆43为一体式结构。

采用上述优选的方案，连接杆43的机械强度更稳定。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。