一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法与流程

本发明涉及光伏光热和热泵供热，具体为一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法。

背景技术：

1、为了应对全球气候条件的恶化，人们越来越重视各方面的节能减排，对于能源领域，尽量减少使用一次能源，开发新型绿色可再生能源是目前发展的方向，太阳能是一种应用最为广泛的可再生能源，太阳能光伏光热是太阳能利用技术中一种较新颖的技术，该技术将光伏发电和热回收结合起来，大大的提高了太阳能的利用率，但在实际应用过程中光伏光热系统产热品位随季节有较大的变化，导致用户体验较差。

2、因此，针对上述问题提出一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，以解决上述背景技术中提出现有将光伏发电和热回收结合起来，大大的提高的太阳能的利用率，但在应用过程中光伏光热系统回收起来的热工质的温度随季节有较大的变化，导致用户体验较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，包括光伏光热模块、热泵模块、储热模块、蓄电模块、逆变模块，所述光伏光热模块包括光伏光热阵列和管道泵，所述热泵模块包括换热器、水源热泵模块和空气源热泵模块，所述水源热泵模块与空气源热泵模块不同时工作，所述的换热器和水源热泵模块的热源来源为光伏光热模块所产出的热工质，换热器和水源热泵模块的热工质入口为并联关系，通过电磁三通阀门一调节热工质的流向，同时换热器的热工质出口与水源热泵模块的入口联通，经过换热器的热工质也作为水源热泵模块的热源来源，换热器热工质出口段安装有止回阀一和止回阀二，防止管路二联通后热工质通过热换器热工质出口段进入换热器内部，所述止回阀三、止回阀四安装于水源热泵和空气源热泵用户工质出口处，光伏光热阵列用来产生电能和热工质，管道泵管用来维持热工质在光伏光热阵列和热泵系统之间的循环。

3、优选的，所述电磁三通阀门一通过plc控制模块控制联通管路一或管路二，所述空气源热泵模块的热源来源为热泵主机周围的空气。

4、优选的，所述换热器、水源热泵模块及空气源热泵模块的用户工质入口为并联关系，通过电磁三通阀门二和电磁三通阀门三调控用户工质的流向，同时换热器的用户工质出口端与水源热泵模块和空气源热泵模块的用户工质入口端联通，经过换热器的用户工质继续进入水源热泵模块或空气源热泵模块统进行加热；

5、换热器用户工质出口端增加一个三通阀门，控制换热器用户工质的流向，一端流向蓄热模块，一端流向水源热泵方向。

6、优选的，所述水源热泵模块和空气源热泵模块的用户工质出口为并联关系，水源热泵模块和空气源热泵模块的用户出口段都安装有止回阀组，防止其中一个系统在工作过程中用户工质流入另一个系统中。

7、优选的，所述电磁三通阀门二受plc控制模块控制，plc控制模块由人工操作开启，三通阀门二开启方向由plc控制模块自动控制，在换热器正常工作条件下始终保持管路三联通和管路四闭合。

8、优选的，所述电磁三通阀门三受plc控制模块控制，plc控制模块由人工操作开启，三通阀门二开启方向由plc控制模块自动控制，在水源热泵模块正常工作条件下始终保持管路五联通，管路六闭合。

9、优选的，所述电磁三通阀门组由水源热泵模块进行控制，水源热泵模块集成在热泵主机的外壳上，其控制逻辑如附图2所示。

10、plc控制模块逻辑解释为：如果从光伏光热系统中输出的热工质温度大于用户端输入进热泵的用户工质温度，则保持通路一联通，使热工质与用户工质在换热其中进行换热，给用户工质进行预加热使其进行一定的升温，随后热工质进入水源热泵中作为热源来源将热量传递给用户工质，使其温度上升至一定数值，如果从光伏光热系统中输出的热工质温度小于或等于用户端输入进热泵的用户工质温度，则保持通路二联通，热工质直接进入水源热泵作为热源来源将热量传递给用户工质。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、该耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，系统将光伏光热系统中输出的热工质作为热泵的热源来源，将用户端工质升高至一定的温度，通过plc控制系统实现对电磁三通阀门的调节，是热泵系统运行在最优的工况下，具有降低热泵能耗、提高热泵cop等优势。

技术特征：

1.一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：包括光伏光热模块、热泵模块、储热模块、止回阀组、电磁三通阀门组、温度变送组和plc控制模块(8)，所述光伏光热模块包括光伏光热阵列和管道泵(7)，所述管道泵(7)用来维持热工质在光伏光热阵列和热泵系统之间的循环，所述热泵模块包括换热器(3)、水源热泵模块(4)和空气源热泵模块(5)，所述光伏光热阵列为两个阵列，一个为无保温的光伏光热模块(1)和有保温的光伏光热模块(2)，所述电磁三通阀门组包括电磁三通阀门一(12)、电磁三通阀门二(13)和电磁三通阀门三(14)，所述止回阀组包括止回阀一(15)、止回阀二(16)、止回阀三(17)和止回阀四(18)。

2.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：所述光伏光热阵列用于产生电能和热工质，所述换热器(3)和水源热泵模块(4)的热源来源为光伏光热系统所产出的热工质。

3.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：所述换热器(3)和水源热泵模块(4)的热工质入口为并联关系，所述换热器(3)的热工质出入口的流向调节为电磁三通阀门一(12)，控制其一端流向储热模块，另一端流向水源热泵模块(4)，所述电磁三通阀门一(12)控制联通的管路一和管路二基于plc控制模块(8)。

4.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：所述换热器(3)、水源热泵模块(4)和空气源热泵模块(5)的用户工质入口为并联关系，所述电磁三通阀门二(13)和电磁三通阀门三(14)调控用户工质的流向，所述电磁三通阀门一(12)控制热工质流入换热器(3)以及水源热泵模块(4)。

5.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：所述止回阀一(15)、止回阀二(16)安装于换热器(3)用户工质出口处，所述止回阀三(17)、止回阀四(18)安装于水源热泵(4)和空气源热泵(5)用户工质出口处。

6.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，其特征在于：所述光伏光热模块产生的电能储存于蓄电池(19)内，所述蓄电池(19)中发出的直流电经过逆变器(20)，变换为380v交流电。

技术总结
本发明公开了一种耦合光伏光热系统的热泵及其控制方法，涉及光伏光热和热泵供热技术领域，为解决现有将光伏发电和热回收结合起来，大大的提高的太阳能的利用率，但在应用过程中光伏光热系统回收起来的热工质的温度随季节有较大的变化，导致用户体验较差的问题。光伏光热模块包括光伏光热阵列和管道泵，管道泵用来维持热工质在光伏光热阵列和热泵系统之间的循环，热泵模块包括换热器、水源热泵模块和空气源热泵模块，光伏光热阵列为两个阵列，一个为无保温的光伏光热模块和有保温的光伏光热模块，电磁三通阀门组包括电磁三通阀门一、电磁三通阀门二和电磁三通阀门三，止回阀组包括止回阀一、止回阀二、止回阀三和止回阀四。

技术研发人员：王泽昕,王龙,张奔,张欢欢
受保护的技术使用者：江苏程轶能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17