一种太阳能一体化综合利用系统的制作方法

本发明属于清洁能源太阳能综合利用领域，具体涉及一种太阳能一体化综合利用系统。

背景技术：

在建筑行业中，基于蒸汽压缩制冷技术的传统空调系统约占一次能源消耗量的50％，占co2等温室气体排放量的40％。因此发展绿色、环保、节能的空调系统，对解决能源紧张和环境污染问题具有重要意义。在众多可再生的清洁能源解决方案中，太阳能供暖供冷技术因其节能高效和环境友好的特点而广受关注。

在目前太阳能供暖供冷技术领域，多采用低温集热器，如平板型集热器和真空管集热器，搭配使用单效溴化锂吸收式制冷机。低温集热器的集热温度范围约在80℃～100℃，太阳能利用率有限；单效溴化锂吸收式制冷机的效率低，cop仅能达到0.7左右；为满足用户负荷要求，现有方案的集热面积较大，在实际应用中，对场地布置有一定要求，限制了太阳能供暖供冷技术的应用和发展。同时，为保证系统连续稳定的运行，储能措施或者备用能源应当给予合理考虑，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

在目前太阳能供生活热水领域，其普及性虽然高，但仅仅实现单一的制热水功能的系统，对太阳能的利用率非常有限，考虑到太阳能集热器的成本较高，单一的供热水系统也很不经济。

此外，目前常见的系统中对太阳能光热利用和光电利用较为独立，在对二者互补应用方面仍有开拓空间。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种太阳能一体化综合利用系统，解决现有技术中太阳能供暖供冷系统功能单一、对太阳能利用率低的问题。

本发明的技术方案为：

一种太阳能一体化综合利用系统，所述系统包括四条环路一条电路，分别是太阳能集热器环路、供冷环路、供暖环路、供生活热水环路和太阳能发电部分；

所述太阳能集热器环路连接槽式太阳能集热器、双效吸收式冷水机组的高压发生器、供热用平板换热器和供生活热水用平板换热器；

所述太阳能发电部分包括太阳能电池板、蓄电池、逆变器；

所述供冷环路连接双效吸收式冷水机组的蒸发器和供冷末端，通过循环冷冻水对用户供冷；

所述供暖环路连接供热用平板换热器、高压发生器和供暖末端，通过循环热水对用户供暖。

所述供生活热水环路连接供生活热水用平板换热器、高压发生器、储热水箱、生活热水装置和外接自来水源。

所述双效吸收式冷水机组的高压发生器配有燃烧器。燃烧器中的燃料为燃气或天然气。

所述供冷环路设置有冷冻水循环泵，室内温度传感器可以监测室内温度，将信号传递给冷冻水循环泵，进而控制其根据室内环境温度启动或停止。

所述储热水箱中有温度及水位传感器，能够对水温和水位进行监测，将信号传递给电磁阀和生活热水循环泵，进而根据水温和水位需求控制循环泵的启停及阀门的开闭。

所述储热水箱中设置有电加热装置。

所述槽式太阳能集热器中导热介质为导热油。

本发明有益效果：

本发明系统采用槽式太阳能集热器，聚光能力强、热损失小、热效率高，集热温度可实现至250℃，太阳能热利用潜力大，太阳能利用率高，节约集热面积；驱动双效溴化锂吸收式冷水机组，机组cop可达1.42左右，为单效溴化锂吸收式冷水机组的两倍，能够显著提高系统的能效，节约一次能源消耗量，减少co2等温室气体排放量；以吸收式冷水机组中高压发生器自备的燃烧器作为后备热源，可在太阳能不足时保证系统运行稳定性，降低了太阳能系统受太阳辐照度间歇性和不稳定性变化的影响，不需要额外增加其他的备用能源，简化了系统的复杂程度；采用两个平板换热器串联，通过能源梯级利用，充分发挥槽式太阳能集热器集热温度高的优势，在满足供暖供冷需求的同时，加热生活热水，提高能源利用率；在槽式太阳能的基础上设置太阳能电池板，利用太阳能发电，进行自用，供电给槽式太阳能集热器的追踪系统、控制系统、双效吸收式冷水机组、储热水箱里的应急电加热装置及各个水泵等，有效节约电能，提高能源利用率；对系统的整合设计，在满足用户需求的同时，节约了安装多套设备的投资成本，利于应用推广。综上，本发明所述系统通过供暖、供冷、供电、供热水一体化的方式对太阳能多方位综合利用，能够充分发挥太阳能技术在可持续发展中的优势。

附图说明

图1为太阳能一体化综合利用系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

图1为本发明的基于槽式太阳能集热器和双效吸收式冷水机组的太阳能供暖、供冷、供电、供热水系统流程图，主要设备包括太阳能电池板1、槽式太阳能集热器2、供热用平板换热器3、供生活热水用平板换热器4、双效溴化锂吸收式冷水机组5、储热水箱6、供冷末端7、供暖末端8、生活热水装置9。除此之外，图中所示还包括电加热装置10、温度及水位传感器11、室内温度传感器12、蓄电池13、逆变器14，为了便于描述，双效吸收式冷水机组中的高压发生器15、蒸发器16和高压发生器配备的燃烧器17也被标出。v1～v9为阀门，p1～p4为循环泵。槽式太阳能集热器中导热介质为导热油。燃烧器中的燃料可为燃气、天然气。

该系统包括四条环路一条电路，分别是太阳能集热器环路、供冷环路、供暖环路、供生活热水环路和太阳能发电部分。

太阳能集热器环路连接槽式太阳能集热器2、双效吸收式冷水机组的高压发生器15、供热用平板换热器3和供生活热水用平板换热器4，生产的热能在夏季为双效吸收式冷水机组提供驱动热源，燃烧器17可在太阳能资源不足时作为备用热源；在冬季通过供热用平板换热器3直接为用户供热；也可通过供生活热水用平板换热器4实现全年供生活热水。

太阳能发电部分包括太阳能电池板1、蓄电池13、逆变器14，系统产生的电能可以储存于蓄电池中，为槽式太阳能集热器的追踪系统、控制系统、双效吸收式冷水机组、储热水箱里的电加热装置及各个水泵等提供电能。

供冷环路连接双效吸收式冷水机组的蒸发器16和供冷末端7，通过循环冷冻水对用户供冷。室内温度传感器12可以监测室内温度，将信号传递给冷冻水循环泵p3，进而控制其根据室内环境温度启动或停止。

供暖环路连接供热用平板换热器3、高压发生器15和供暖末端8，通过循环热水对用户供暖。循环热水以在供热用平板换热器3中和导热油换热为优先，只有在太阳能资源不足时，才开启高压发生器支路，以燃烧器为备用热源进行加热，保证系统运行的稳定性，满足用户需求。室内温度传感器12可以监测室内温度，将信号传递给冷冻水循环泵p3，进而控制其根据室内环境温度启动或停止。

供生活热水环路连接供生活热水用平板换热器4、高压发生器15、储热水箱6、生活热水装置9和外接自来水源。水箱中的水以在供生活热水用平板换热器4中和导热油换热为优先，只有在太阳能资源不足时，才开启高压发生器支路，以燃烧器为备用热源进行加热，保证系统运行的稳定性，满足用户需求。储热水箱中有温度及水位传感器11，能够对水温和水位进行监测，将信号传递给电磁阀v6和生活热水循环泵p2，进而根据水温和水位需求控制循环泵的启停及阀门的开闭。水箱中的电加热装置10可以在太阳能集热器和燃烧器都不能正常工作时对水箱中的水应急加热。

具体工作原理如下：

在夏季有供冷需求时，槽式太阳能集热器2中温运行，导热油可加热至100℃～250℃，为高压发生器15内溴化锂稀溶液的蒸发提供热能。v3打开，p1和p3启动。通过冷冻水循环对用户供冷。在系统运行开始时，导热油的温度较低，v1先关闭，使导热油在集热器2内循环加热，当导热油温度升高至满足驱动吸收式冷水机组5运行的温度时，v1打开。当太阳辐照度较差或者阴雨天时，集热器2生产的热能不足以驱动吸收式冷水机组5时，则启动燃烧器17，为机组提供热源。燃烧器可外接燃气或天然气。

在冬季有供暖需求时，槽式太阳能集热器2低温运行，导热油被加热至＜100℃，通过供热用平板换热器3为用户供暖。v3关闭，v2打开，p1和p4启动，打开三通阀v7平板换热器支路，使循环热水通过供热用平板换热器3进行加热，对用户供暖。与夏季类似，在系统运行开始时，导热油的温度较低，v1先关闭，使导热油在集热器2内循环加热，当导热油温度升高至满足供暖需求时，v1打开。当太阳辐照度较差或者阴雨天时，通过平板换热器3换热不能达到供暖温度时，则开启三通阀v7高压发生器支路，启动燃烧器为供暖热水加热。燃烧器可外接燃气或天然气。

供生活热水方面，当储热水箱6的温度过低时，传感器11发出信号，启动p2，此时开启v2，打开三通阀v5平板换热器支路，使水箱的水通过供生活热水用平板换热器4被导热油加热。当水箱温度过高时，传感器11发出信号，停转p2，此时若无需供暖，则v2也关闭。当水箱水位下降至设定值，传感器11发出信号，v6打开，向水箱注入自来水。当太阳辐照度较差或者阴雨天时，通过平板换热器4换热不能达到生活用水温度时，则开启三通阀v5高压发生器支路，启动燃烧器为生活热水加热。当太阳能集热器和燃烧器都不能正常工作时，水箱中的应急电加热装置10启动，对水箱中的水加热，满足用户需求。

太阳能发电部分包括太阳能电池板1、蓄电池13、逆变器14，把太阳能转化为电能，系统产生的电能可以储存于蓄电池13中，可为槽式太阳能集热器的追踪系统、控制系统、双效吸收式冷水机组、储热水箱里的电加热装置及各个水泵等提供电能。

经建模分析和粗略估计，本系统与传统的直燃机供热供冷系统相比，全年一次能源节约量至少达21.3％；全年co2排放量的减少量至少达18.8％，具有明显的节能减排效果，对可持续发展和太阳能的应用具有重要意义。

综上所述，本专利所述系统通过供暖、供冷、供电、供热水一体化的方式对太阳能多方位综合利用，最大程度的提高太阳能利用率、提高机组效率和系统能效、保证系统运行稳定性、节约集热面积、热源梯级利用，从而实现节约能源、保护环境、减少温室气体排放的目的，充分发挥太阳能技术在可持续发展中的优势。此外，对系统的整合设计，在满足用户需求的同时，节约了安装多套设备的投资成本，利于应用推广。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。