一种基于光伏光热的双源热泵系统及运行方法

文档序号:38625318发布日期:2024-07-12 11:28阅读:67来源:国知局

本发明涉及新能源,尤其是涉及一种基于光伏光热的双源热泵系统及调节运行方法。


背景技术:

1、当前,建筑物的供暖、空调、照明和电力使用等需要大量的能源,其中以制冷和供暖所需的能源消耗较大。随着全球对环保和可持续发展的重视,可再生能源在建筑领域的应用将会越来越广泛。全球环境问题使得减少建筑对能源的需求成为重要的议题。通过采用节能技术、推广可持续建筑材料和发展可再生能源,可以减少建筑的能源消耗和环境影响,促进能源的可持续发展。

2、目前太阳能低温热水系统和太阳能光伏发电系统的应用都得到了快速发展。在一些地区,家用太阳能热水系统的经济性和能源节约效果已经显现。独立和并网光伏发电系统在技术上虽然已经比较成熟。

3、但目前的光伏光热系统存在受气候变化和昼夜交替,导致光伏光热系统不稳定,影响日常生活使用的情况。以及光伏光热系统温度偏高时,会导致光电转换效率下降,另一方面,空气源热泵也存在环境温度的下降,导致性能下降的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

3、本方案提供了一种基于光伏光热的双源热泵系统,包括依次连接的光伏光热发电组件、双源热泵机组和用户侧使用端,所述光伏光热发电组件和双源热泵机组之间设有集热结构;

4、所述光伏光热发电组件用于收集光能、提供电量以及加热集热结构;

5、所述双源热泵机组通过回收集热结构中的能量,用于用户侧使用端的热水生产、制热以及制冷;

6、所述用户侧使用端用于热水供给和风机盘管供冷或供热;

7、所述集热结构用于收集光伏光热发电组件的热量并储存,并向双源热泵机组提供热量。

8、优选地,所述光伏光热发电组件包括光伏光热板,所述集热结构包括集热管路和光伏光电水箱,所述光伏光电水箱通过集热结构连接光伏光热板,用于收集光伏光热板的热量并储存。

9、优选地,所述光伏光热板的数量为多个,所述光伏光热板串联构成光伏光热板组,多个光伏光热板组并联。

10、优选地,所述光伏光热发电组件还包括逆变器和双向电表,所述双向电表的两端连接光伏光热板,所述双向电表和光伏光热板之间设置逆变器。

11、优选地,所述双源热泵机组包括光伏光热热水换热器、冷凝风机、室外换热器、空调冷热水换热器、压缩机、四通阀和换向阀,所述用户侧使用端包括风机盘管,所述冷凝风机位于室外换热器,用于散热;

12、所述光伏光热热水换热器、室外换热器、空调冷热水换热器的一端通过换向阀连接,另一端分别连接四通阀,所述四通阀还连接加热管路,用于改变制冷剂的流向,所述压缩机设置在加热管路中,所述光伏光电水箱连接光伏光热热水换热器,用于加热双源热泵机组内的制冷剂,所述空调冷热水换热器连接风机盘管,用于调节风机盘管内介质的温度。

13、优选地,所述换向阀还包括控制管道,所述控制管道上设有第二电磁阀,所述换向阀和光伏光热热水换热器之间设有第一电磁阀;

14、当第二电磁阀开启时,所述空调冷热水换热器仅连通室外换热器;当第二电磁阀关闭且第一电磁阀开启时,所述空调冷热水换热器仅连通光伏光热热水换热器。

15、优选地,所述加热管路包括与压缩机连通的旁通电磁阀和热水换热器,所述用户侧使用端包括热水水箱;

16、所述旁通电磁阀和热水换热器并联,所述热水换热器连接热水水箱,用于加热热水水箱。

17、本方案还提供了一种基于光伏光热的双源热泵系统的运行方法,包括以下步骤:

18、检测光伏光热板的温度,当检测温度超过阈值时,通过集热管道将光伏光热板用于加热光伏光电水箱内的水;

19、检测光伏光电水箱内水的温度,当检测温度超过阈值时,第二电磁阀关闭且第一电磁阀开启,制冷剂流经光伏光热热水换热器进行加热,之后用于加热热水水箱或风机盘管;

20、当检测温度未超过阈值时,第二电磁阀开启且第一电磁阀关闭,制冷剂流经室外换热器进行加热或降温,之后用于热水水箱的加热或风机盘管加热、降温。

21、进一步地,所述风机盘管制热的具体步骤为:

22、开启四通阀、空调循环水泵,启动压缩机启动时,同步启动第二电磁阀;

23、检测光伏光电水箱的温度,并判断检测温度是否超过温度阈值;

24、当光伏光电水箱温度超过阈值时,光伏光热热水换热器循环水泵开始运行,第一电磁阀开启,第二电磁阀关闭,从光伏光电水箱取热,用于加热风机盘管;

25、当光伏光电水箱温度未超过阈值时,则维持第二电磁阀开启,通过室外换热器从空气中取热,用于加热风机盘管。

26、更进一步地,在风机盘管制热过程中,检测热水水箱的温度;当热水水箱的温度达到设置的温度,旁通电磁阀得电,热水换热器不工作;当检测温度低于设置温度,旁通电磁阀失电,通过热水换热器回收热泵余热,用于加热热水水箱。

27、与现有技术相比,本发明具有以下优点:

28、(1)本方案中开启逆变器和双向电表,可以使用太阳能光伏光热系统的所发电量为系统或是为用户端日常生活所需供电,减少了系统对传统市电的使用,降低火力发电需要的煤炭燃烧,可以大量减少环境污染。

29、通过光伏光电水箱和集热管道对光伏光热板的热量进行收集,从而对光伏光热的温度进行调节,且通过光伏光热热水换热器将光伏光电水箱中储存的热量带走,配合空调冷热水换热器用于加热风机盘管,还能配合热水换热器对热水水箱加热,满足用户侧使用端的制热水。能够在利用光能发电的同时,将多余的光能以热能的形式储存起来,用于居民热水或空调制热,提高了光能的利用率。

30、(2)本方案对光伏光热板的温度进行检测,并利用集热结构对光伏光热板的温度进行控制,避免其温度过高导致光电转换效率下降的问题,同时光伏光热热水换热器利用达到温度要求的光伏光电水箱,用于用户端的热水水箱的加热以及空调制热,相比现有仅通过空气热源进行热水加热和制热,本方案避免了光伏光热系统因气候变化和昼夜交替的不稳定性,导致空气源热泵因为环境温度的下降而导致的性能下降的问题。本申请的运行方法在保证发电效率维持最佳的同时,将多余的能量储存并用于用户端制热,整个系统运行更稳定,节能性效果显著。

31、(3)本方案在空调系统制热或制冷过程中,对热水水箱的温度进行监测,当温度不满足设置条件时,通过旁通电磁阀使带有热量的制冷剂流经热水换热器对热水水箱进行加热,实现对热泵运行时产生的余热的回收,并将余热用于加热生活热水水箱,减少热水对电能的能耗,提高能量的利用效率,提高整个系统的节能效果。

32、(4)本方案的系统将多种节能技术结合,将发电、制热水、空调等功能集成为一体化设备,提高了设备的使用率。此设备具有智能集控,使用户可以根据需求进行控制,智能化程度较高,操作方便。



技术特征:

1.一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,包括依次连接的光伏光热发电组件、双源热泵机组和用户侧使用端,所述光伏光热发电组件和双源热泵机组之间设有集热结构;

2.根据权利要求1所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述光伏光热发电组件包括光伏光热板(1),所述集热结构包括集热管路和光伏光电水箱(8),所述光伏光电水箱(8)通过集热结构连接光伏光热板(1),用于收集光伏光热板(1)的热量并储存。

3.根据权利要求2所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述光伏光热板(1)的数量为多个,所述光伏光热板(1)串联构成光伏光热板组,多个光伏光热板组并联。

4.根据权利要求2所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述光伏光热发电组件还包括逆变器(2)和双向电表(3),所述双向电表(3)的两端连接光伏光热板(1),所述双向电表(3)和光伏光热板(1)之间设置逆变器(2)。

5.根据权利要求1所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述双源热泵机组包括光伏光热热水换热器(9)、冷凝风机(10)、室外换热器(11)、空调冷热水换热器(12)、压缩机(4)、四通阀(7)和换向阀(13),所述用户侧使用端包括风机盘管(18),所述冷凝风机(10)位于室外换热器(11),用于散热;

6.根据权利要求5所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述换向阀(13)还包括控制管道,所述控制管道上设有第二电磁阀(16),所述换向阀(13)和光伏光热热水换热器(9)之间设有第一电磁阀(14);

7.根据权利要求5所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统,其特征在于,所述加热管路包括与压缩机(4)连通的旁通电磁阀(5)和热水换热器(6),所述用户侧使用端包括热水水箱(17);

8.一种基于权利要求1-7任一所述的一种基于光伏光热的双源热泵系统的运行方法,其特征在于,包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述风机盘管(18)制热的具体步骤为:

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在风机盘管(18)制热过程中,检测热水水箱(17)的温度;当热水水箱(17)的温度达到设置的温度,旁通电磁阀得电,热水换热器(6)不工作;当检测温度低于设置温度,旁通电磁阀失电,通过热水换热器(6)回收热泵余热,用于加热热水水箱(17)。


技术总结
本发明涉及一种基于光伏光热的双源热泵系统及运行方法,该系统包括依次连接的光伏光热发电组件、双源热泵机组和用户侧使用端,所述光伏光热发电组件和双源热泵机组之间设有集热结构;所述光伏光热发电组件用于收集光能、提供电量以及加热集热结构;所述双源热泵机组通过回收集热结构中的能量,用于用户侧使用端的热水生产、制热以及制冷;所述用户侧使用端用于热水供给和风机盘管供冷或供热;所述集热结构用于收集光伏光热发电组件的热量并储存,向双源热泵机组提供热量。与现有技术相比,本发明在提高光伏发电的同时,利用多余的热量储存,进行热水生产和空调制热,具有系统稳定、能源利用效率高、节能效果好等优点。

技术研发人员:位夏丹,傅允准,杨方,谭华斌,杜帅
受保护的技术使用者:上海工程技术大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/11
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