CN101459393B - 基于光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置 - Google Patents

Abstract

基于光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置涉及一种基于太阳能光谱分选，实现高效光伏发电和光热暖通利用的装置，该装置包括光谱分选、光伏发电和光热暖通组件。光谱分选组件将入射太阳能分解成光电有效光谱部分和光电无效光谱部分。光电有效光谱部分通过光伏电池组件进行光伏发电，同时产生部分耗散热能。光电无效光谱部分由光热转换器转化成热能，与光伏发电产生的耗散热能共同作为光热暖通组件的驱动热源。暖通组件包括热水生成组件、溶液组件、空气处理组件和制冷组件，能够实现供冷或者供热、空气除湿或者加湿。采用生物质热能作为光热暖通组件的辅助热源。该装置特别适合于需要新风供应或者空气处理的暖通形式。

Description

基于光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置

技术领域

本发明涉及一种基于太阳能光谱分选，实现高效光伏发电和光热暖通利用的装置与方法，属于太阳能光伏发电和光热暖通利用领域。

背景技术

当今世界一方面存在能源短缺和电力供应紧张的困绕，另一方面又存在暖通电耗比例很大并且继续膨胀的问题，据统计，我国南方城市的空调总耗电量占城市总用电量的30％-40％，而发达国家空调耗电量比例达到40％以上，因此使用可再生能源发电和驱动暖通设备已经成为全世界的研究热点。

在我国能源战略中，利用太阳能发电已经列为可再生能源开发利用的重要组成部分，太阳能光伏发电和太阳能生产热水已经成为利用太阳能的两大应用市场，但都是单独使用，存在效率低的问题。目前市场上的光伏电池转换效率都比较低，单晶硅光电池的发电效率只有16％，多晶硅光电池的发电效率只有13％左右，效率低主要来自三方面原因，太阳能光谱中有部分光谱不能参加光电转换(对于硅电池，只有波长小于1.1μm的太阳光才具有足够的能量，产生电子-空穴对形成电流)，达到光电效应能级的光谱存在剩余能量，只能在完成光电效应后转变成耗散热能，此外还有复合损失等方面的因素。那些不能转换电能的光谱和耗散热能如果不加利用，不但造成太阳能热浪费，还会降低光伏发电效率，严重情况下会造成光电池的烧毁。对于热水形式的太阳能应用技术，虽然光热转换效率比较高(可以达到65~96％)，但是把太阳能全部转换成低焓热能，在能级利用上也是一种浪费。

近年来开发利用太阳能驱动暖通设备的研究，先把太阳能转换成热能，再用热能驱动吸收式制冷、吸附式制冷、或者蒸汽喷射式制冷。在解决太阳能光照不足、光照不稳定的问题上，一般配套燃煤、燃气、或者电锅炉作为太阳能辅助热源，这些辅助设备采用化石燃料作为能源，同样存在化石燃料的短缺问题和污染问题。

供暖模式的空气加湿问题，现有技术存在一些缺点，例如高压喷雾式加湿效率低、超声波式可能带菌且单价高、电极式耗电量大，薄膜型不易控制。空调系统除湿技术中，低温露点除湿法较为成熟，但是需要将空气温度降低到露点温度以下，增加了系统电耗；而目前市场上的溶液方法只能用于夏季除湿，但在供暖模式下却造成了溶液除湿设备闲置。

土壤源热泵是一种具有节能潜力的建筑物供冷、供热技术，该技术需要确保地下岩土的常年供冷与供热的收支平衡。特别是土壤源热泵驱动的辐射末端空调系统，其环境效益、节能效果突出，但辐射末端空调系统需要提供新风处理系统，以防结露。对于制冷负荷较大的长江中下游区域，如果供冷模式下的空调负荷好新风负荷全部由地源热泵承担，就会造成对地下岩土的冷热不平衡，威胁热泵的可持续节能运行。

发明内容

技术问题：本发明的目的是实现太阳能的筛选、分级优化利用，充分利用太阳能实现供冷、供热、除湿、加湿及生活热水供应，解决太阳能利用效率低，克服冬季溶液除湿设备闲置和传统空气加湿方法的缺点，提供一种基于太阳能光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置。

技术方案：本发明的基于光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置包括太阳能光谱分选组件、太阳能光伏发电组件和太阳能光热暖通组件；太阳能光谱分选组件包括太阳能光谱分选器、太阳能光热转换器、太阳能光伏电池组件，太阳能光伏发电组件包括流体冷却构件、太阳能光伏电池组件、电能处理构件，其中，太阳能光谱分选器将接收到的太阳光分成用于光电转换和直接加热的两部分光，用于光电转换的光送入太阳能光伏电池组件发电，由电能处理构件将电能输出；用于直接加热的光送入太阳能光热转换器将光能转换成热能；流体冷却构件与太阳能光伏电池组件耦合，利用流体冷却构件回收光伏发电产生的耗散热能，同时提高光伏发电效率，流体冷却构件与太阳能光热暖通组件中的冷水箱连接，太阳能光热转换器与太阳能光热暖通组件中的保温热水箱连接。

太阳能光热暖通组件包括太阳能热水生成组件、溶液组件、空气处理组件和制冷组件；其中，太阳能热水生成组件包括太阳能光热转换器、温度传感器、保温热水箱、生物质热能发生器、热水分水器、溶液-热水换热器、冷水箱、流体冷却构件、制冷机与太阳能热水的换热设备、送风-水换热器、第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、四通阀、空调房间；溶液组件包括溶液-热水换热器、再生器、浓溶液储液桶、浓/稀溶液换热器、溶液-冷却水换热器、除湿器、稀溶液储液桶、溶液循环水泵、第六三通阀、第七三通阀、截止阀；空气处理组件包括再生器、除湿器、送风-水换热器、空调房间、排风热回收换热器、第一风机、第二风机、送风风机、第一风阀、第二风阀、第三风阀、第四风阀、第五风阀、第一空气三通调节阀、第二空气三通调节阀、第三空气三通调节阀；制冷组件包括制冷机、制冷机与太阳能热水的换热设备、冷凝器、蒸发器、送风-水换热器、第三循环水泵、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀；太阳能热水生成组件通过溶液-热水换热器与溶液组件连接，溶液组件通过再生器、除湿器与空气处理组件连接；太阳能热水生成组件通过送风-水换热器与空气处理组件连接；太阳能热水生成组件通过制冷机与太阳能热水的换热设备连接制冷组件。

太阳能热水生成组件中：太阳能光热转换器连接保温热水箱输入端，保温热水箱下部设置生物质热能发生器，保温热水箱输出端连接第一三通阀输入端，第一三通阀第二输出端依次通过四通阀第二输入端、四通阀输出端连接冷水箱输入端；第一三通阀第一输出端通过第一循环水泵连接热水分水器输入端，热水分水器第一输出端连接空调房间，热水分水器第二输出端连接溶液-热水换热器的水侧输入端，溶液-热水换热器的水侧输出端连接四通阀输入端，热水分水器第三输出端连接第二三通阀输入端，第二三通阀第一输出端连接制冷机与太阳能热水的换热设备输入端，制冷机与太阳能热水的换热设备输出端连接第三三通阀第一输入端，第二三通阀第二输出端连接第四三通阀第二输入端，第四三通阀输出端通过第三循环水泵连接送风-水换热器的水侧输入端，送风-水换热器的水侧输出端连接第五三通阀的输入端，第五三通阀第二输出端连接第三三通阀第二输入端，第五三通阀第一输出端通过蒸发器连接第四三通阀第一输入端，第三三通阀输出端连接四通阀第三输入端，补充水管路连接四通阀第一输入端，四通阀输出端连接冷水箱输入端，冷水箱输出端依次通过第二循环水泵、流体冷却构件连接太阳能光热转换器。

溶液组件中：溶液-热水换热器的溶液侧输出端连接再生器溶液侧输入端，再生器溶液侧输出端连接浓溶液储液桶输入端，浓溶液储液桶输出端连接第六三通阀输入端，第六三通阀第二输出端连接第七三通阀第二输入端，第六三通阀第一输出端连接浓/稀溶液换热器第一输入端，浓/稀溶液换热器第一输出端连接溶液-冷却水换热器的溶液侧输入端，溶液-冷却水换热器的溶液侧输出端连接除湿器溶液侧输入端，除湿器溶液侧输出端连接浓/稀溶液换热器第二输入端，浓/稀溶液换热器第二输出端连接第七三通阀第一输入端，第七三通阀输出端连接稀溶液储液桶输入端，补充水管路通过截止阀连接稀溶液储液桶输入端，稀溶液储液桶出端通过溶液循环水泵连接溶液-热水换热器的溶液侧输入端。

空气处理组件中：空调房间的空气输出端连接第一风机输入端，第一风机输出端分为两路，一路通过第三风阀连接排风热回收换热器第二输入端，另一路通过风阀连接送风风机的输入端，排风热回收换热器第二输出端直接连接大气，新风送风管连接排风热回收换热器第一输入端，排风热回收换热器第一输出端通过第二风阀连接送风风机的输入端，送风风机的输出端连接第一空气三通调节阀输入端，第一空气三通调节阀第一输出端连接送风-水换热器空气侧输入端，第一空气三通调节阀第二输出端连接除湿器空气侧输入端，除湿器空气侧输出端通过第四风阀连接送风-水换热器空气侧输入端，送风-水换热器空气侧输出端连接第二空气三通调节阀输入端，第二空气三通调节阀第二输出端连接空调房间空气输入端，第二空气三通调节阀第一输出端连接再生器空气侧输入端，室外空气依次通过第五风阀、第二风机连接再生器空气侧输入端，再生器空气侧输出端连接第三空气三通调节阀输入端，第三空气三通调节阀第一输出端直接连接大气，第三空气三通调节阀第二输出端连接空调房间空气输入端。

制冷组件中；第二三通阀第一输出端连接制冷机与太阳能热水的换热设备的输入端，制冷机与太阳能热水的换热设备的输出端连接第三三通阀第一输入端，第三三通阀输出端连接冷水箱输入端；蒸发器输出端连接第四三通阀第一输入端，第四三通阀输出端通过第三循环水泵连接送风-水换热器的水侧输入端，送风-水换热器的水侧输出端依次通过第五三通阀输入端、第五三通阀第一输出端连接蒸发器输入端；冷凝器的进出口和外界冷却水连接。

制冷组件可以但不限于吸附式制冷组件、或者吸收式制冷组件，采用太阳能热能驱动的制冷组件可以但不限于处理送风冷负荷，同时(或者)能够处理指定空间的冷负荷。

有益效果：

1、本发明利用太阳能光谱分选器分解太阳能，筛选出光电有效光谱部分和光电无效光谱部分，根据光谱能级特性选择合适的能量转换利用技术，既提高了太阳能的利用效率、又改善了能量转换设备运行性能，提高了光伏发电效率。

2、本发明的太阳能光热暖通组件主要采用热能驱动，太阳能光热暖通组件除了用于供冷、供热外，主要用于送风的升温(降温)、加湿(除湿)。由于送风处理过程全部由系统产生热能来承担，使用可再生能源太阳能或者生物质能取代电网电能，节能节电。

3、本发明利用生物质热能发生器作为太阳能辅助热源，保证了该装置的持续稳定运行，避免了使用化石燃料，结合太阳能光伏产生的电力，该装置采用能源100％属于可再生能源。

4、本发明中太阳能热水生成组件为溶液组件、空气处理组件和制冷组件提供驱动热水，并且为空调房间提供生活热水，补充水回收溶液组件和制冷组件中的冷却余热，对冷水箱进行水量补充，实现热量的科学合理利用。

5、本发明利用溶液组件加湿送风，加湿过程零电耗、无尘、容易控制，克服了传统空气加湿方法的缺点。

6、本发明中空气处理组件为空调空间提供送风：供暖模式，先利用热水加热送风，再通过溶液组件加湿送风；供冷模式，先通过溶液组件除湿送风，再利用太阳能驱动的制冷组件冷却送风。

7、本发明中制冷组件采用热能驱动类型，可以是吸收式、吸附式制冷机，但不限于这两种制冷机，制冷组件可用于处理空气温度，也可直接用于承担空调房间负荷。

8、本发明的暖通组件应用场合不限，但是同比更适合于有新风或者空气处理需求的场所。特别是对于土壤源热泵结合辐射末端空调系统，本发明的技术可以让光热暖通组件完全承担空气处理负荷，减少对土壤的散热量，实现地下热平衡，确保热泵系统的持续高效运行。

附图说明

图1为本发明的结构图。图中有：太阳能光谱分选器1、太阳能光谱分选器第一输出端1a、太阳能光谱分选器第二输出端1b、太阳能光热转换器2、温度传感器3、保温热水箱4、生物质热能发生器5、热水分水器6、热水分水器第一输出端6a、热水分水器第二输出端6b、热水分水器第三输出端6c、溶液-热水换热器7、再生器8、浓溶液储液桶9、浓/稀溶液换热器10、浓/稀溶液换热器第一输入端10a、浓/稀溶液换热器第一输出端10b、浓/稀溶液换热器第二输入端10c、浓/稀溶液换热器第二输出端10d、溶液-冷却水换热器11、除湿器12、稀溶液储液桶13、冷水箱14、流体冷却构件15、太阳能光伏电池组件16、电能处理构件17、制冷机与太阳能热水的换热设备18、冷凝器19、蒸发器20、制冷机21、送风-水换热器22、排风热回收换热器23、排风热回收换热器第一输入端23a，排风热回收换热器第一输出端23b、排风热回收换热器第二输入端23c，排风热回收换热器第二输出端23d、截止阀24、第一循环水泵25、第二循环水泵26、第三循环水泵27、空调房间28、溶液循环水泵29、第一风机30、第二风机31、送风风机32、第一三通阀33、第一三通阀第一输出端33a、第一三通阀第二输出端33b、第二三通阀34、第二三通阀第一输出端34a、第二三通阀第二输出端34b、第三三通阀35、第三三通阀第一输入端35a、第三三通阀第二输入端35b、第四三通阀36、第四三通阀第一输入端36a、第四三通阀第二输入端36b、第五三通阀37、第五三通阀第一输出端37a、第五三通阀第一输出端37b、第六三通阀38、第六三通阀第一输出端38a、第六三通阀第二输出端38b、第七三通阀39、第七三通阀第一输入端39a、第七三通阀第二输入端39b、第一风阀40、第二风阀41、第三风阀42、第四风阀43、第五风阀44、第一空气三通调节阀45、第一空气三通调节阀第一输出端45a、第一空气三通调节阀第二输出端45b、第二空气三通调节阀46、第二空气三通调节阀第一输出端46a、第二空气三通调节阀第二输出端46b、第三空气三通调节阀47、第三空气三通调节阀第一输出端47a、第三空气三通调节阀第二输出端47b、四通阀49、四通阀第一输入端49a、四通阀第二输入端49b、四通阀第三输入端49c。

具体实施方式

如附图1所示：本发明包括太阳能光谱分选组件、太阳能光伏发电组件、太阳能光热暖通组件，太阳能光谱分选组件分别与太阳能光伏发电组件和光热暖通组件连接，太阳能光热暖通组件包括太阳能热水生成组件、溶液组件、空气处理组件和制冷组件，太阳能热水生成组件分别与溶液组件、空气处理组件和制冷组件连接。

太阳能光谱分选组件包括太阳能光谱分选器1、太阳能光热转换器2和太阳能光伏电池组件16。连接方式是：太阳能光谱分选器第一输出端1a连接太阳能光热转换器2，太阳能光谱分选器第二输出端1b连接太阳能光伏电池组件16。

太阳能光伏发电组件包括流体冷却构件15、太阳能光伏电池组件16、电能处理构件17，太阳能光伏电池组件16连接电能处理构件17，利用太阳能光伏电池组件16进行光伏发电，利用电能处理构件17调控、储存输出电能，利用流体冷却构件15回收光伏发电耗散的热能。

太阳能热水生成组件包括太阳能光热转换器2、温度传感器3、保温热水箱4、生物质热能发生器5、热水分水器6、溶液-热水换热器7、冷水箱14、流体冷却构件15、制冷机与太阳能热水的换热设备18、送风-水换热器22、第一循环水泵25、第二循环水泵26、第三循环水泵27、第一三通阀33、第二三通阀34、第三三通阀35、第四三通阀36、第五三通阀37、四通阀49、空调房间28。连接管路是：太阳能光热转换器2连接保温热水箱4的输入端，保温热水箱4下部设置生物质热能发生器5，保温热水箱4的输出端连接第一三通阀33输入端，第一三通阀第二输出端33b依次通过四通阀第二输入端49b、四通阀49输出端连接冷水箱14输入端；第一三通阀第一输出端33a通过第一循环水泵25连接热水分水器6输入端，热水分水器第一输出端6a连接空调房间28，热水分水器第二输出端6b连接溶液-热水换热器7水侧输入端，溶液-热水换热器7水侧输出端连接四通阀输入端49c，热水分水器第三输出端6c连接第二三通阀34输入端，第二三通阀第一输出端34a连接制冷机与太阳能热水的换热设备18，制冷机与太阳能热水的换热设备18输出端连接第三三通阀第一输入端35a，第二三通阀第二输出端34b连接第四三通阀第二输入端36b，第四三通阀36输出端通过第三循环水泵27连接送风-水换热器22的水侧输入端，送风-水换热器22的水侧输出端连接第五三通阀37的输入端，第五三通阀第二输出端37b连接第三三通阀第二输入端35b，第五三通阀第一输出端37a通过蒸发器20连接第四三通阀第一输入端36a，第三三通阀35输出端连接四通阀第三输入端49c，补充水管路连接四通阀第一输入端49a，四通阀49输出端连接冷水箱14输入端，冷水箱14输出端依次通过第二循环水泵26、流体冷却构件15连接太阳能光热转换器2。控制流程：启动时，关闭第一三通阀第一输出端33a、四通阀第一输入端49a、四通阀第二输入端49c、生物质热能发生器5，打开第一三通阀第二输出端33b、四通阀第二输入端49b，实现热水在冷水箱14、流体冷却构件15、太阳能光热转换器2、保温热水箱4之间的循环，待水温稳定之后，关闭第一三通阀第二输出端33b、四通阀第二输入端49b，打开第一三通阀第一输出端33a、四通阀第三输入端49c，并通过保温热水箱4中的温度传感器3测定热水温度，若水温未达到太阳能光热暖通组件运行要求，则启动生物质热能发生器5进一步加热热水。热水温度达到光热暖通组件运行要求后，由第一循环水泵25送入热水分水器6，按照实际需求，操作热水分水器第一输出端6a、热水分水器第二输出端6b、热水分水器第三输出端6c：需要供应生活热水时，打开热水分水器第一输出端6a，需要启动溶液组件时，打开热水分水器第二输出端6b，需要启动空气处理组件或者制冷组件时，打开热水分水器第三输出端6c。太阳能光热暖通组件使用后的热水均通过四通阀49进入冷水箱，从冷水箱14出来的冷水，通过第二循环水泵26进入流体冷却构件15，吸收太阳能光伏电池组件16的热能后进入太阳能光热转换器2被进一步加热，生成的热水储存于保温热水箱4。需要对太阳能热水生成组件补充水量时，打开四通阀第一输入端49a，补充水可以是自来水，但为了充分利用本装置余热，补充水可以是溶液组件、制冷组件中的冷却水。

溶液组件包括溶液-热水换热器7、再生器8、浓溶液储液桶9、浓/稀溶液换热器10、溶液-冷却水换热器11、除湿器12、稀溶液储液桶13、溶液循环水泵29、第六三通阀38、第七三通阀39、截止阀24。连接管路是：溶液-热水换热器7的溶液侧输出端连接再生器8溶液侧输入端，再生器8溶液侧输出端连接浓溶液储液桶9输入端，浓溶液储液桶9输出端连接第六三通阀38输入端，第六三通阀第二输出端38b连接第七三通阀第二输入端39b，第六三通阀第一输出端38a连接浓/稀溶液换热器第一输入端10a，浓/稀溶液换热器第一输出端10b连接溶液-冷却水换热器11的溶液侧输入端，溶液-冷却水换热器11的溶液侧输出端连接除湿器12溶液侧输入端，除湿器12溶液侧输出端连接浓/稀溶液换热器第二输入端10c，浓/稀溶液换热器第二输出端10d连接第七三通阀第一输入端39a，第七三通阀39输出端连接稀溶液储液桶13输入端，补充水管路通过截止阀24连接稀溶液储液桶13输入端，稀溶液储液桶13输出端通过溶液循环水泵29连接溶液-热水换热器7的溶液侧输入端。控制流程：溶液组件用于空气加湿时，第六三通阀第二输出端38b、第七三通阀第二输入端39b、截止阀24打开，第六三通阀第一输出端38a、第七三通阀第一输入端39a关闭。溶液组件用于空气除湿时，第六三通阀第一输出端38a、第七三通阀第一输入端39a打开；第六三通阀第二输出端38b、第七三通阀第二输入端39b、截止阀24关闭。

空气处理组件由再生器8、除湿器12、送风-水换热器22、空调房间28、排风热回收换热器23、第一风机30、第二风机31、送风风机32、第一风阀40、第二风阀41、第三风阀42、第四风阀43、第五风阀44、第一空气三通调节阀45、第二空气三通调节阀46、第三空气三通调节阀47。连接管路是：空调房间28的空气输出端连接第一风机30输入端，第一风机30输出端分为两路，一路通过第三风阀42连接排风热回收换热器第二输入端23c，另一路通过风阀40连接送风风机32的输入端，排风热回收换热器第二输出端23d直接连接大气，新风送风管连接排风热回收换热器第一输入端23a，排风热回收换热器第一输出端23b通过第二风阀41连接送风风机32的输入端，送风风机32的输出端连接第一空气三通调节阀45输入端，第一空气三通调节阀第一输出端45a连接送风-水换热器22空气侧输入端，第一空气三通调节阀第二输出端45b连接除湿器12空气侧输入端，除湿器12空气侧输出端通过第四风阀43连接送风-水换热器22空气侧输入端，送风-水换热器22空气侧输出端连接第二空气三通调节阀46输入端，第二空气三通调节阀第二输出端46b连接空调房间28空气输入端，第二空气三通调节阀第一输出端46a连接再生器8空气侧输入端，室外空气依次通过第五风阀44、第二风机31连接再生器8空气侧输入端，再生器8空气侧输出端连接第三空气三通调节阀47输入端，第三空气三通调节阀第一输出端47a直接连接大气，第三空气三通调节阀第二输出端47b连接空调房间28空气输入端。控制流程：空调房间28的回风分成两部分，第一部分回风依次通过第三风阀42、排风热回收换热器第二输入端23c进入排风热回收换热器23，第二部分回风通过第一风阀40进入送风风机32输入端；新风通过排风热回收换热器第一输入端23a进入排风热回收换热器23与第一部分回风进行热交换，热交换之后，第一部分回风从排风热回收换热器第二输出端23d排入大气，新风从排风热回收换热器第一输出端23b输出，然后通过第二风阀41进入送风风机32输入端。根据不同需求操作第一风机30、第二风机31、送风风机32、第一风阀40、第二风阀41、第三风阀42、第四风阀43、第五风阀44、第一空气三通调节阀45、第二空气三通调节阀46、第三空气三通调节阀47实现不同的空气处理：要求空气升温加湿时，第一空气三通调节阀第一输出端45a、第二空气三通调节阀第一输出端46a、第三空气三通调节阀第二输出端47b、第一风机30、送风风机32打开；第一空气三通调节阀第二输出端45b、第二空气三通调节阀第二输出端46b、第三空气三通调节阀第一输出端47a、第二风机31、第四风阀43、第五风阀44关闭。要求空气除湿降温时，第一空气三通调节阀第二输出端45b、第二空气三通调节阀第二输出端46b、第三空气三通调节阀第一输出端47a、第一风机30、第二风机31、送风风机32、第四风阀43、第五风阀44打开；第一空气三通调节阀第一输出端45a、第二空气三通调节阀第一输出端46a、第三空气三通调节阀第二输出端47b。

制冷组件由制冷机21、制冷机与太阳能热水的换热设备18、冷凝器19、蒸发器20、送风-水换热器22、第三循环水泵27、第二三通阀34、第三三通阀35、第四三通阀36、第五三通阀37组成。连接管路是：第二三通阀第一输出端34a连接制冷机与太阳能热水的换热设备18的输入端，制冷机与太阳能热水的换热设备18的输出端连接第三三通阀第一输入端35a，第三三通阀35输出端连接冷水箱14输入端；蒸发器20输出端连接第四三通阀第一输出端36a，第四三通阀36输出端通过第三循环水泵27连接送风-水换热器22的水侧输入端，送风-水换热器22的水侧输出端依次通过第五三通阀37输入端、第五三通阀第一输出端37a连接蒸发器20输入端；冷凝器19的进出口和外界冷却水连接。控制流程：制冷组件运行时，第二三通阀第一输出端34a、第三三通阀第一输入端35a、第四三通阀第一输入端36a、第五三通阀第一输出端37a打开；第二三通阀第二输出端34b、第三三通阀第二输入端35b、第四三通阀第二输入端36b、第五三通阀第二输出端37b关闭。制冷组件可以用于空气降温或者(同时)用于承担空调房间内新风负荷之外的负荷，图1中只画出制冷组件用于空气降温。

太阳能光热暖通组件同时实现供暖、供生活热水及新风升温加湿的运行流程：太阳能热水生成组件中，热水达到温度要求后由第一循环水泵25送入分水器6，从分水器6出来的热水分为三路，第一路热水通过热水分水器第一输出端6a进入空调房间28，提供给空调房间生活热水或(和)承担空调房间内除新风负荷之外的热负荷；第二路热水通过热水分水器第二输出端6b进入溶液-热水换热器7的水侧输入端，热水从溶液-热水换热器7的水侧输出端出来后通过四通阀第三输入端49c进入冷水箱14输入端；第三路热水通过热水分水器第三输出端6c进入第二三通阀34输入端，然后依次经过第二三通阀第二输出端34b、第四三通阀第二输入端36b、第四三通阀36输出端、第三循环水泵27进入送风-水换热器22的水侧输入端，送风-水换热器22的水侧输出端依次通过第五三通阀37输入端、第五三通阀第二输出端37b、第三三通阀第二输入端35b进入冷水箱14输入端。溶液组件中，稀溶液进入溶液-热水换热器7与热水进行热交换之后，从溶液-热水换热器7的溶液侧输出端出来后进入再生器8的溶液侧输入端，与室外空气进行热湿交换变成浓溶液，浓溶液从再生器8的溶液侧输出端出来后储存于浓溶液储液桶9，从浓溶液储液桶9出来的浓溶液依次经过第六三通阀38输入端、第六三通阀第二输出端38b、第七三通阀第二输入端39b从第七三通阀39输出端出来，与经过截止阀24的补充水混合，浓溶液被稀释成稀溶液后进入稀溶液储液桶13，从稀溶液储液桶13出来的稀溶液，由溶液循环水泵29送入溶液-热水换热器7的溶液侧输入端。空气处理组件中，从送风风机32出来的送风依次通过第一空气三通调节阀第一输出端45a、送风-水换热器22、第二空气三通调节阀第一输出端46a进入再生器8的空气侧输入端，与稀溶液进行热湿交换，送风被升温加湿后从再生器8的空气侧输出端出来，经过第三空气三通调节阀第二输出端47b进入空调房间28。供暖时制冷组件不运行。

太阳能光热暖通组件同时实现供冷、供生活热水及新风除湿降温的运行流程：太阳能热水生成组件中，热水达到温度要求后由第一循环水泵25送入分水器6，从分水器6出来的热水分为三路，第一路热水通过热水分水器第一输出端6a进入空调房间28，为空调房间提供生活热水；第二路热水通过热水分水器第二输出端6b进入溶液-热水换热器7的水侧输入端，热水从溶液-热水换热器7的热水输出端出来后进入冷水箱14输入端；第三路热水通过热水分水器第三输出端6c进入第二三通阀34输入端，然后依次经过第二三通阀第一输出端34a、制冷机与太阳能热水的换热设备18、第三三通阀第一输入端35a、第三三通阀35输出端进入冷水箱14输入端。溶液组件中，稀溶液进入溶液-热水换热器7与热水进行热交换之后，从溶液-热水换热器7的溶液侧输出端出来后进入再生器8的溶液侧输入端，与室外空气进行热湿交换后成为浓溶液，浓溶液从再生器8的溶液侧输出端出来后储存于浓溶液储液桶9，从浓溶液储液桶9出来的浓溶液依次经过第六三通阀38输入端、第六三通阀第一输出端38a、浓/稀溶液换热器第一输入端10a、浓/稀溶液换热器第一输出端10b进入溶液-冷却水换热器11，被冷却后的浓溶液进入除湿器12的溶液侧输入端，与送风进行热湿交换之后变成稀溶液从除湿器12的溶液侧输出端出来，依次经过浓/稀溶液换热器第二输入端10c、浓/稀溶液换热器第二输出端10d、第七三通阀第一输入端39a、第七三通阀39输出端进入稀溶液储液桶13，稀溶液从溶液储液桶13出来后由溶液循环水泵29送入溶液-热水换热器7的溶液侧输入端进行新的循环。空气处理组件中，从送风风机32出来的送风依次通过第一空气三通调节阀第二输出端45b进入除湿器12的空气侧输入端，与浓溶液进行热湿交换后从除湿器12的空气侧输出端出来通过第四风阀43进入送风-水换热器22，与制冷机21制得的冷水进行热交换，温度降低后从送风-水换热器22的空气侧输出端出来经过第二空气三通调节阀第二输出端46b  送入空调房间28。室外空气通过第五风阀44、由第二风机31送入再生器8的空气侧输入端，与稀溶液进行热湿交换后从再生器8的空气侧输出端出来，经过第三空气三通调节阀第一输出端47a直接排到大气中。制冷组件中，外界冷却水进入冷凝器19进行换热，制冷机21的蒸发器20制得的冷水依次通过第四三通阀第一输入端36a、第四三通阀36输出端、第三循环水泵27进入送风-水换热器22中，与送风进行热交换后依次通过第五三通阀37输入端、第五三通阀第一输出端37a进入蒸发器20进行新的循环。制冷组件生成的冷水也可送入空调房间承担空调房间内除新风负荷之外的冷负荷。

本发明根据实际使用情况，可配套使用其他空调系统，例如在需要新风供应的空调房间，制冷组件只承担新风负荷，即可另设土壤源热泵空调系统(但不限于土壤源热泵系统)。

Claims (1)

1.一种基于光谱分选的光伏发电和光热暖通高效利用装置，其特征在于该装置包括太阳能光谱分选组件、太阳能光伏发电组件和太阳能光热暖通组件；太阳能光谱分选组件包括太阳能光谱分选器(1)，太阳能光伏发电组件包括流体冷却构件(15)、太阳能光伏电池组件(16)、电能处理构件(17)，其中，太阳能光谱分选器(1)将接收到的太阳光分成用于光电转换和直接加热的两部分光，用于光电转换的光(1b)送入太阳能光伏电池组件(16)发电，由电能处理构件(17)将电能输出；用于直接加热的光(1a)送入太阳能光热暖通组件中的太阳能光热转换器(2)将光能转换成热能；流体冷却构件(15)与太阳能光伏电池组件(16)耦合，利用流体冷却构件(15)回收光伏发电产生的耗散热能，同时提高光伏发电效率，流体冷却构件(15)与太阳能光热暖通组件中的冷水箱(14)连接，太阳能光热转换器(2)与太阳能光热暖通组件中的保温热水箱(4)连接，

太阳能光热暖通组件包括太阳能热水生成组件、溶液组件、空气处理组件和制冷组件；其中，太阳能热水生成组件包括太阳能光热转换器(2)、温度传感器(3)、保温热水箱(4)、生物质热能发生器(5)、热水分水器(6)、溶液-热水换热器(7)、冷水箱(14)、送风-水换热器(22)、第一循环水泵(25)、第二循环水泵(26)、第三循环水泵(27)、第一三通阀(33)、第二三通阀(34)、第三三通阀(35)、第四三通阀(36)、第五三通阀(37)、四通阀(49)；溶液组件包括浓溶液储液桶(9)、浓/稀溶液换热器(10)、溶液-冷却水换热器(11)、稀溶液储液桶(13)、溶液循环水泵(29)、第六三通阀(38)、第七三通阀(39)、截止阀(24)；空气处理组件包括再生器(8)、除湿器(12)、空调房间(28)、排风热回收换热器(23)、第一风机(30)、第二风机(31)、送风风机(32)、第一风阀(40)、第二风阀(41)、第三风阀(42)、第四风阀(43)、第五风阀(44)、第一空气三通调节阀(45)、第二空气三通调节阀(46)、第三空气三通调节阀(47)；制冷组件包括制冷机与太阳能热水的换热设备(18)、冷凝器(19)、蒸发器(20)，太阳能热水生成组件通过溶液-热水换热器(7)与溶液组件连接，溶液组件通过再生器(8)、除湿器(12)与空气处理组件连接；太阳能热水生成组件通过送风-水换热器(22)与空气处理组件连接；太阳能热水生成组件通过制冷机与太阳能热水的换热设备(18)连接制冷组件，

太阳能热水生成组件中：太阳能光热转换器(2)连接保温热水箱(4)输入端，保温热水箱(4)中设置有温度传感器(3)，保温热水箱(4)下部设置生物质热能发生器(5)，保温热水箱(4)输出端连接第一三通阀(33)输入端，第一三通阀第二输出端(33b)依次通过四通阀第二输入端(49b)、四通阀(49)输出端连接冷水箱(14)输入端；第一三通阀第一输出端(33a)通过第一循环水泵(25)连接热水分水器(6)输入端，热水分水器第一输出端(6a)连接空调房间(28)，热水分水器第二输出端(6b)连接溶液-热水换热器(7)的水侧输入端，溶液-热水换热器(7)的水侧输出端连接四通阀(49)第三输入端，热水分水器第三输出端(6c)连接第二三通阀(34)输入端，第二三通阀第一输出端(34a)连接制冷机与太阳能热水的换热设备(18)输入端，制冷机与太阳能热水的换热设备(18)输出端连接第三三通阀第一输入端(35a)，第二三通阀第二输出端(34b)连接第四三通阀第二输入端(36b)，第四三通阀(36)输出端通过第三循环水泵(27)连接送风-水换热器(22)的水侧输入端，送风-水换热器(22)的水侧输出端连接第五三通阀(37)的输入端，第五三通阀第二输出端(37b)连接第三三通阀第二输入端(35b)，第五三通阀第一输出端(37a)通过蒸发器(20)连接第四三通阀第一输入端(36a)，第三三通阀(35)输出端连接四通阀第三输入端(49c)，补充水管路连接四通阀第一输入端(49a)，四通阀(49)输出端连接冷水箱(14)输入端，冷水箱(14)输出端依次通过第二循环水泵(26)、流体冷却构件(15)连接太阳能光热转换器(2)，

溶液组件中：溶液-热水换热器(7)的溶液侧输出端连接再生器(8)溶液侧输入端，再生器(8)溶液侧输出端连接浓溶液储液桶(9)输入端，浓溶液储液桶(9)输出端连接第六三通阀(38)输入端，第六三通阀第二输出端(38b)连接第七三通阀第二输入端(39b)，第六三通阀第一输出端(38a)连接浓/稀溶液换热器第一输入端(10a)，浓/稀溶液换热器第一输出端(10b)连接溶液-冷却水换热器(11)的溶液侧输入端，溶液-冷却水换热器(11)的溶液侧输出端连接除湿器(12)溶液侧输入端，除湿器(12)溶液侧输出端连接浓/稀溶液换热器第二输入端(10c)，浓/稀溶液换热器第二输出端(10d)连接第七三通阀第一输入端(39a)，第七三通阀(39)输出端连接稀溶液储液桶(13)输入端，补充水管路通过截止阀(24)连接稀溶液储液桶(13)输入端，稀溶液储液桶(13)输出端通过溶液循环水泵(29)连接溶液-热水换热器(7)的溶液侧输入端，

空气处理组件中：空调房间(28)的空气输出端连接第一风机(30)输入端，第一风机(30)输出端分为两路，一路通过第三风阀(42)连接排风热回收换热器第二输入端(23c)，另一路通过风阀(40)连接送风风机(32)的输入端，排风热回收换热器第二输出端(23d)直接连接大气，新风送风管连接排风热回收换热器第一输入端(23a)，排风热回收换热器第一输出端(23b)通过第二风阀(41)连接送风风机(32)的输入端，送风风机(32)的输出端连接第一空气三通调节阀(45)输入端，第一空气三通调节阀第一输出端(45a)连接送风-水换热器(22)空气侧输入端，第一空气三通调节阀第二输出端(45b)连接除湿器(12)空气侧输入端，除湿器(12)空气侧输出端通过第四风阀(43)连接送风-水换热器(22)空气侧输入端，送风-水换热器(22)空气侧输出端连接第二空气三通调节阀(46)输入端，第二空气三通调节阀第二输出端(46b)连接空调房间(28)空气输入端，第二空气三通调节阀第一输出端(46a)连接再生器(8)空气侧输入端，室外空气依次通过第五风阀(44)、第二风机(31)连接再生器(8)空气侧输入端，再生器(8)空气侧输出端连接第三空气三通调节阀(47)输入端，第三空气三通调节阀第一输出端(47a)直接连接大气，第三空气三通调节阀第二输出端(47b)连接空调房间(28)空气输入端，

制冷组件中，第二三通阀第一输出端(34a)连接制冷机与太阳能热水的换热设备(18)的输入端，制冷机与太阳能热水的换热设备(18)的输出端连接第三三通阀第一输入端(35a)，第三三通阀(35)输出端通过四通阀(49)连接冷水箱(14)输入端；蒸发器(20)输出端连接第四三通阀第一输入端(36a)，第四三通阀(36)输出端通过第三循环水泵(27)连接送风-水换热器(22)的水侧输入端，送风-水换热器(22)的水侧输出端依次通过第五三通阀(37)输入端、第五三通阀第一输出端(37a)连接蒸发器(20)输入端；冷凝器(19)的进出口和外界冷却水连接。

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