CN104457025A - 一种适合农村家庭的多能源互补联产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合农村家庭的多能源互补联产装置，包括太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、家庭用电控制器、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路、控制器，家庭用电控制器与太阳能光伏发电回路、控制器相连，家庭用电控制器、控制器均分别与太阳能热水制取回路、热泵热水循环回路、制冷剂循环回路、地下水提取和储存通路相连，太阳能热水制取回路与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，制冷剂循环回路与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连。本发明将多种可再生能源与常规能源有机结合，同时解决农村家庭的制气、制电、制水、制冷、制热问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑节能技术领域，特别涉及一种适合农村家庭的多能源互补联产装置。
背景技术
我国虽然是能源大国，但人均拥有量却很少。随着我国经济的发展，对于能源的需求也在不断增加。然而能源资源毕竟是有限的，在生态文明建设纳入五位一体之际，站在中华民族永续发展的高度，必须节能减排，实现资源循环综合利用，实现减少资源浪费，降低能耗的节能环保效果，而新能源和可再生能源的利用，有利于促进我国能源结构的调整。在我国，农村能耗在社会总能耗中占有很大的比例，且农村家庭具有多种能源需求，解决农村家庭的能耗问题，对促进我国节能减排具有重要意义。
目前，在我国农村有很多废弃的生物质能可以利用，比如牲畜的粪便、秸秆等。通过沼气池不仅可以利用这些生物质能，而且还可以改善农村环境。在温度较高的夏季，农村家庭的空调却常常因电压过低而不能启动，而夏季高温季节，又正好是太阳能最丰富的季节，利用太阳能发电能够有效规避用电高峰。同时，夏季气温较高时，也是沼气产量最大的时候，除满足家庭生活需要外，还有沼气过剩，可以利用多余的沼气发电，为家庭提供电能。农村家庭的生活用水，一般是通过打井抽取地下水，而地下水具有冬暖夏凉的特点，利用地下水作为空调夏季冷源和冬季热源，能够有效利用地下水所具有的地热能，降低空调能耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够将多种可再生能源与常规能源有机结合，解决制气、制电、制水、制冷、制热等多种问题的适合于农村家庭的多能源互补冷、热、电、水、气联产装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种适合农村家庭的多能源互补联产装置，包括太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、家庭用电控制器、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路、控制器，家庭用电控制器分别与太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、热泵热水循环回路、制冷剂循环回路、地下水提取和储存通路相连，太阳能光伏发电回路与太阳能热水制取回路相连，太阳能热水制取回路与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，制冷剂循环回路分别与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，所述控制器分别与太阳能热水制取回路、家庭用电控制器、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述太阳能光伏发电回路包括光伏光热一体式太阳板、防反充二极管、DC/AC逆变器，所述光伏光热一体式太阳板、防反充二极管、DC/AC逆变器依次串接，DC/AC逆变器与家庭用电控制器相连，所述家庭用电控制器经电能表与电网相连，家庭用电控制器通过动力电缆与其他家庭用电器具相连，光伏光热一体式太阳板的下部还装有泄水管，在泄水管上装有放水阀。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述太阳能热水制取回路包括保温热水箱、太阳能热水循环泵、太阳能供水管、太阳能回水管、太阳板供水关断阀和太阳板回水关断阀，所述太阳能供水管的两端分别连接保温热水箱和光伏光热一体式太阳板，太阳能热水循环泵安装在太阳能供水管上，太阳能热水循环泵分别与家庭用电控制器、控制器相连，保温热水箱与太阳能热水循环泵之间的太阳能供水管上设有太阳板供水关断阀，所述太阳能回水管的两端分别连接保温热水箱和光伏光热一体式太阳板，太阳能回水管上设有太阳板回水关断阀，所述保温热水箱通过生活热水供水管与家庭生活热水用具相连，所述生活热水供水管上装有热水开关阀。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述保温热水箱上装有高水位计、低水位计，高水位计、低水位计与控制器相连，保温热水箱上开有通气孔，保温热水箱内设有电辅助加热器，电辅助加热器分别与家庭用电控制器、控制器相连。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述地下水提取和储存通路包括地下水井、井水泵、井水板式换热器、电动三通阀、无塔供水器、贮水池，所述电动三通阀含有e、f、g三个接口，所述地下水井、井水泵、井水板式换热器通过管路依次串联，井水泵分别与家庭用电控制器、控制器相连，井水板式换热器的出水管再通过管路连接到电动三通阀的e接口，所述无塔供水器和贮水池通过管路分别与电动三通阀的f、g接口相连接，所述无塔供水器通过保温热水箱补水管与保温热水箱相连，保温热水箱补水管上设有热水箱补水电磁阀，无塔供水器通过生活冷水供水管与家庭生活冷水用具相连接，生活冷水供水管上装有冷水开关阀，所述电动三通阀、热水箱补水电磁阀分别与控制器相连，所述无塔供水器上还装有高压传感器和低压传感器，高压传感器、低压传感器分别与控制器相连，贮水池的下部装有杂用水供水管，杂用水供水管上装有杂用水开关阀。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述制冷剂循环回路包括空调压缩机、四通换向阀、第一膨胀阀、第一单向阀、第二膨胀阀、第二单向阀、空调室内换热器、热水板式换热器、热水循环电磁阀、空调循环电磁阀，所述四通换向阀包含a、b、c、d四个接口，所述空调循环电磁阀的一端通过制冷剂管道与四通换向阀的b接口相连，空调循环电磁阀的另一端、空调室内换热器、第二膨胀阀、第一膨胀阀、井水板式换热器依次串接后与四通换向阀的c接口相连接，所述热水板式换热器、热水循环电磁阀串接构成的第一支路与空调循环电磁阀、空调室内换热器串接构成的第二支路并接，空调室内换热器上装有空调风机，所述第一单向阀并接在第一膨胀阀两端，第二单向阀并接在第二膨胀阀两端；所述空调压缩机的吸气口、排气口通过制冷剂管道分别与四通换向阀的d、a两接口相连，所述空调压缩机、四通换向阀、空调风机、热水循环电磁阀、空调循环电磁阀分别与控制器相连，所述空调压缩机、空调风机分别与家庭用电控制器相连。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述第一单向阀与第二单向阀的流向相反，其中第一单向阀的制冷剂流向为由井水板式换热器流向空调室内换热器或热水板式换热器。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置中，所述热泵热水循环回路包括热泵热水循环泵、热泵供水管、热泵回水管、热泵供水关断阀、热泵回水关断阀，所述热泵供水管的两端分别连接保温热水箱和热水板式换热器的入水口，热泵热水循环泵安装在热泵供水管上，热泵热水循环泵与保温热水箱之间的热泵供水管上设有热泵供水关断阀，所述热泵回水管的两端分别连接保温热水箱和热水板式换热器的出水口，热泵回水管上设有热泵回水关断阀，所述热泵热水循环泵分别与家庭用电控制器、控制器相连。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置还包括沼气利用回路，所述沼气利用回路包括沼气池、沼气引出管和沼气发电机，所述沼气池的上部装有沼气引出管，沼气引出管在沼气池外部分为炊事沼气管和发电沼气管；所述炊事沼气管直接与家庭炊事用具相连，炊事沼气管路上装有炊事沼气开关阀；所述发电沼气管与沼气发电机相连，沼气发电机通过动力电缆与家庭用电控制器相连，在所述的发电沼气管上装有发电沼气开关阀。
上述适合农村家庭的多能源互补联产装置还包括蓄电池和AC/DC逆变器，所述蓄电池与AC/DC逆变器的输入端相连，AC/DC逆变器的输出端与家庭用电控制器相连。
本发明的有益效果在于：
1）本发明能够将多种可再生能源与常规能源有机结合，多能互补，同时解决制气、制电、制水、制冷、制热等多种问题，节约了能源，保护了环境；
2）本发明的沼气利用回路将多余沼气用于发电并与太阳能发电相结合，提高了整个装置的发电能力和供电可靠性；
3）本发明将太能制热水与地热能热泵制热水相结合，提高热水供应的可靠性；
4）本发明利用地下水冬暖夏凉的特点，将地下水用作空调夏季冷源和冬季热源，实现地下水资源的多功能利用，提高资源的使用效率，提高了空调效果的同时降低了空调能耗；
5）本发明适用于具有供电、供水、供气、供冷、供热需求的农村家庭，尤其适用于太阳辐射比较丰富、地下水充足、牲畜饲养比较多的农村地区。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2是本发明执行空调制冷+太阳能制热水运行模式的结构示意图。
图3是本发明执行热泵制热水运行模式的结构示意图。
图4是本发明执行空调制热+太阳能制热水运行模式的结构示意图。
图5是本发明执行太阳能制热水运行模式的结构示意图。
图中：光伏光热一体式太阳板1、防反充二极管2、DC/AC逆变器3、蓄电池4、沼气池5、沼气发电机6、家庭用电控制器7、电网8、空调压缩机9、四通换向阀10、井水板式换热器11、第一膨胀阀12、空调室内换热器13、热水板式换热器14、井水泵15、贮水池16、热水箱补水电磁阀17、无塔供水器18、保温热水箱19、热泵热水循环泵20、地下水井21、AC/DC逆变器22、电能表23、控制器24、电动三通阀25、热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27、空调风机28、第一单向阀29、第二膨胀阀30、第二单向阀31、太阳能热水循环泵32、炊事沼气开关阀33、发电沼气开关阀34、热水开关阀35、冷水开关阀36、杂用水开关阀37、高水位计38、低水位计39、高压传感器40、低压传感器41、太阳板供水关断阀42、太阳板回水关断阀43、热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45、放水阀46、泄水管47、杂用水供水管48、热泵供水管49、热泵回水管50、电辅助加热器51、太阳能供水管52、太阳能回水管53、炊事沼气管54、发电沼气管55、生活热水供水管56、生活冷水供水管57、沼气引出管58、通气孔59、控制线路60、动力电缆61、保温热水箱补水管62。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、家庭用电控制器7、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路、沼气利用回路、控制器24、蓄电池4和AC/DC逆变器22，所述蓄电池4与AC/DC逆变器22的输入端相连，AC/DC逆变器22的输出端与家庭用电控制器7相连，家庭用电控制器7分别与太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、热泵热水循环回路、制冷剂循环回路、地下水提取和储存通路相连，太阳能光伏发电回路与太阳能热水制取回路相连，太阳能热水制取回路与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，制冷剂循环回路分别与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，所述控制器24分别与太阳能热水制取回路、家庭用电控制器7、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连。
所述太阳能光伏发电回路包括光伏光热一体式太阳板1、防反充二极管2、DC/AC逆变器3，所述光伏光热一体式太阳板1、防反充二极管2、DC/AC逆变器3依次串接，DC/AC逆变器3与家庭用电控制器7相连，所述家庭用电控制器7经电能表23与电网8相连，光伏光热一体式太阳板1的下部还装有泄水管47，在泄水管47上装有放水阀46，用于在严寒的冬季，放空光伏光热一体式太阳板1内的存水，起到冬季防冻的作用。
所述太阳能热水制取回路包括保温热水箱19、太阳能热水循环泵32、太阳能供水管52、太阳能回水管53、太阳板供水关断阀42和太阳板回水关断阀43，所述太阳能供水管52的两端分别连接保温热水箱19和光伏光热一体式太阳板1，太阳能热水循环泵32安装在太阳能供水管52上，太阳能热水循环泵32分别与家庭用电控制器7、控制器24相连，保温热水箱19与太阳能热水循环泵32之间的太阳能供水管52上设有太阳板供水关断阀42，所述太阳能回水管53的两端分别连接保温热水箱19和光伏光热一体式太阳板1，太阳能回水管53上设有太阳板回水关断阀43，用于当光伏光热一体式太阳板1制热水循环不工作时，切断保温热水箱19和光伏光热一体式太阳板1之间的水流；所述保温热水箱19通过生活热水供水管56与家庭生活热水用具相连，实现家庭生活热水供应，在生活热水供水管56上装有热水开关阀35。
所述地下水提取和储存通路用于实现地下水提取、利用和储存功能，其包括地下水井21、井水泵15、井水板式换热器11、电动三通阀25、无塔供水器18、贮水池16，所述电动三通阀25含有e、f、g三个接口，所述地下水井21、井水泵15、井水板式换热器11通过管路依次串联，井水泵15分别与家庭用电控制器7、控制器24相连，井水板式换热器11的出水管再通过管路连接到电动三通阀25的e接口，无塔供水器18为具有承压能力的密闭容器，可储存一定数量的有压家庭生活用水，所述无塔供水器18和贮水池16通过管路分别与电动三通阀25的f、g接口相连接，所述无塔供水器18通过保温热水箱补水管62与保温热水箱19相连，实现对保温热水箱19补水，保温热水箱补水管62上设有热水箱补水电磁阀17，无塔供水器18通过生活冷水供水管57与家庭生活冷水用具相连接，为家庭提供生活冷水，生活冷水供水管57上装有冷水开关阀36，所述电动三通阀25、热水箱补水电磁阀17分别与控制器24相连，所述无塔供水器18上还装有高压传感器40和低压传感器41，高压传感器40、低压传感器41分别与控制器24相连，高压传感器40、低压传感器41用于检测无塔供水器18内水压的高低，无塔供水器18内的水压可在高压传感器40和低压传感器41的设定值之间波动，当无塔供水器18内的水压低于低压传感器41的设定值时，电动三通阀25的e、f两端口间联通，e、g两端口间断开，通过井水泵15向无塔供水器18贮水，当无塔供水器18内的水压高于高压传感器40的设定值时，电动三通阀25的e、f两端口间断开，e、g两端口间联通，停止向无塔供水器18贮水，多余的井水储存到贮水池16内；贮水池16为开式储水容器，用于储存多余的井水，贮水池16的下部装有杂用水供水管48，可为家庭提供浇灌、清洗、牲口饮水等杂用水，杂用水供水管48上装有杂用水开关阀37；所述保温热水箱19上装有高水位计38、低水位计39，高水位计38、低水位计39与控制器24相连，用于检测保温热水箱19内水位的高低，当保温热水箱19内水位低于低水位计39所在的水位时，控制器24打开热水箱补水电磁阀17，通过无塔供水器18为保温热水箱19补水，当保温热水箱19内水位高于高水位计38所在的水位时，控制器24关闭热水箱补水电磁阀17，停止补水；保温热水箱19上开有通气孔59，保温热水箱19内设有电辅助加热器51，电辅助加热器51分别与家庭用电控制器7、控制器24相连，在太阳能热水循环、热泵热水循环不能工作，或者产热量不够时，可以通过电加热来制取热水。
所述制冷剂循环回路包括空调压缩机9、四通换向阀10、第一膨胀阀12、第一单向阀29、第二膨胀阀30、第二单向阀31、空调室内换热器13、热水板式换热器14、热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27，所述四通换向阀10包含a、b、c、d四个接口，所述空调循环电磁阀27的一端通过制冷剂管道与四通换向阀10的b接口相连，空调循环电磁阀27的另一端、空调室内换热器13、第二膨胀阀30、第一膨胀阀12、井水板式换热器11依次串接后与四通换向阀10的c接口相连接，所述热水板式换热器14、热水循环电磁阀26串接构成的第一支路与空调循环电磁阀27、空调室内换热器13串接构成的第二支路并接，通过热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27这两个电磁阀的开启与关闭，分别实现空调运行模式和热泵热水运行模式；空调室内换热器13上装有空调风机28，通过空调风机28带动室内空气流过空调室内换热器13，对室内空气进行冷却（夏季）或加热（冬季），实现对建筑的夏季制冷、冬季制热；所述第一单向阀29并接在第一膨胀阀12两端，第二单向阀31并接在第二膨胀阀30两端，所述第一单向阀29与第二单向阀31的流向相反，其中第一单向阀29的制冷剂流向为由井水板式换热器11流向空调室内换热器13或热水板式换热器14；所述空调压缩机9的吸气口、排气口通过制冷剂管道分别与四通换向阀10的d、a两接口相连，所述空调压缩机9、四通换向阀10、空调风机28、热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27分别与控制器24相连，所述空调压缩机9、空调风机28分别与家庭用电控制器7相连。
所述热泵热水循环回路用于当太阳能热水循环不能工作，或者太阳能热水循环产热量不够时，通过热泵循环制取生活热水，其包括热泵热水循环泵20、热泵供水管49、热泵回水管50、热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45，所述热泵供水管49的两端分别连接保温热水箱19和热水板式换热器14的入水口，热泵热水循环泵20安装在热泵供水管49上，热泵热水循环泵20与保温热水箱19之间的热泵供水管49上设有热泵供水关断阀44，所述热泵回水管50的两端分别连接保温热水箱19和热水板式换热器14的出水口，热泵回水管50上设有热泵回水关断阀45，用于当热泵热水循环不工作时，切断水流；所述热泵热水循环泵20分别与家庭用电控制器7、控制器24相连。
所述沼气利用回路包括沼气池5、沼气引出管58和沼气发电机6，所述沼气池5的上部装有沼气引出管58，沼气池5利用家庭有机废弃物产生沼气，产生的沼气储存在沼气池5的上部，使用沼气时，通过沼气引出管58从沼气池5上部引出，沼气引出管58在沼气池5外部分为炊事沼气管54和发电沼气管55；所述炊事沼气管54直接与家庭炊事用具相连，为家庭提供炊事燃气，炊事沼气管54上装有炊事沼气开关阀33，用于控制家庭炊事用气；所述发电沼气管55与沼气发电机6相连，利用多余沼气通过沼气发电机6发电，沼气发电机6通过动力电缆61与家庭用电控制器7相连，家庭用电控制器7根据家庭用电需求控制沼气发电机6所发电力的使用和储存，所述发电沼气管55上装有发电沼气开关阀34，控制沼气发电机6发电用气。
所述的家庭用电控制器7实现对家庭电力生产、使用和储存的调度与管理，家庭用电控制器7通过动力电缆61与太阳能光伏发电回路、沼气发电机6、电网8、蓄电池4相连接，当太阳能光伏发电、沼气发电，以及蓄电池蓄电不能满足家庭用电需求时，家庭用电控制器7从电网8中输入电力，在家庭用电控制器7和电网8相连的电路上，安装有电能表23，以实现电力输入计量；当太阳能光伏发电、沼气发电所产生电力大于家庭即时用电需求时，多余的电力通过蓄电池4储存起来，所述的蓄电池4、AC/DC逆变器22、家庭用电控制器7通过动力电缆61依次串联，实现对多余电力的储存，当发电能力不能满足家庭用电需求时，家庭用电控制器7又能够将蓄电池4内储存的电能逆变回来，供家庭使用。家庭用电控制器7通过动力电缆61与空调压缩机9、井水泵15、热泵热水循环泵20、太阳能热水循环泵32、空调风机28、电辅助加热器51、控制器24相连，满足本装置自身的电力需求，同时，家庭用电控制器7通过动力电缆61还与其它家庭用电设备相连接，满足家庭其它日常用电需求。
所述的控制器24通过控制线路60与空调压缩机9、井水泵15、热泵热水循环泵20、太阳能热水循环泵32、空调风机28、电辅助加热器51、四通换向阀10、热水箱补水电磁阀17、电动三通阀25、热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27、高水位计38、低水位计39、高压传感器40、低压传感器41相连接，实现对这些设备的运行控制与管理。
本发明可根据家庭用能需求和气象条件，运行以下四种不同运行模式：
运行模式一：空调制冷+太阳能制热水运行模式：
空调制冷+太阳能制热水运行模式的实施方案如图2所示。在该运行模式下，第一膨胀阀12、热水循环电磁阀26、第二单向阀31、热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45均处于关闭状态，热水板式换热器14、热泵热水循环泵20停止工作，其余部件正常运行。
在该运行模式下，由空调压缩机9、四通换向阀10、井水板式换热器11、第一单向阀29、第二膨胀阀30、空调室内换热器13、空调循环电磁阀27通过制冷剂管道相连，组成制冷剂循环回路，实现空调制冷循环。其中，空调室内换热器13充当蒸发器的作用，在空调风机28作用下送出冷风，为空调室内供冷，维持空调房间较低的温度；井水板式换热器11充当冷凝器的作用，通过其将制冷循环所产生的热量排入流过井水板式换热器11的地下水中。在此运行模式中，四通换向阀10的a接口与空调压缩机9的排气口相连接，四通换向阀10的d接口与空调压缩机9的吸气口相连接，四通换向阀10的c接口与井水板式换热器11相连接，四通换向阀10的b接口与空调室内换热器13相连接。来自空调室内换热器13的低温低压制冷剂蒸气经制冷剂管道，流过空调循环电磁阀27，之后再通过四通换向阀10的d接口流入四通换向阀10，再经四通换向阀10的b接口流出，之后被空调压缩机9吸入，在空调压缩机9内被压缩升温，高温高压的制冷剂蒸气经空调压缩机9的排气口排出，再通过四通换向阀10的a接口进入四通换向阀10，其后又从四通换向阀10的c接口流出，再进入井水板式换热器11，在井水板式换热器11内被冷凝成高压液体，冷凝后的高压液体制冷剂流过第一单向阀29后，经第二膨胀阀30节流降压之后变成低温、低压的气液两相共存的制冷剂，最后重新流入空调室内换热器13，继续从房间吸热，完成制冷循环。
这种运行模式适用于夏季有阳光的天气，且气温较高、需要开启空调的情况，在这种运行模式中，利用太阳能制取生活热水，太阳能制取生活热水的实施方案与运行模式四相同。当太阳能不足时，可以开启电辅助加热器51对保温热水箱19内的存水进行加热，或者在空调不需要开启时，运行热泵制热水运行模式，热泵制取生活热水的实施方案与运行模式二相同。
运行模式二：热泵制热水运行模式：
热泵制热水运行模式的实施方案如图3所示，该运行模式适用于没有阳光的天气，且空调不需要开启的情况。在该运行模式下，空调室内换热器13、空调风机28、太阳能热水循环泵32停止运行，空调循环电磁阀27、第一单向阀29、第二膨胀阀30、太阳板供水关断阀42、太阳板回水关断阀43处于关闭状态，其余部件正常运行。
在该运行模式下，由空调压缩机9、四通换向阀10、井水板式换热器11、第一膨胀阀12、第二单向阀31、热水板式换热器14、热水循环电磁阀26通过制冷剂管道相连，组成制冷剂循环回路，实现热泵制热循环。其中，井水板式换热器11充当蒸发器的作用，从流经井水板式换热器11的地下水中吸热；热水板式换热器14充当冷凝器的作用，通过其将热泵循环所产生的热量放入流过热水板式换热器14的循环水中，对循环水进行加热。在此运行模式中，四通换向阀10的a接口与空调压缩机9的排气口相连接，四通换向阀10的d接口与空调压缩机9的吸气口相连接，四通换向阀10的c接口与井水板式换热器11相连接，四通换向阀10的b接口与热水板式换热器14相连接。来自井水板式换热器11的低温低压制冷剂蒸气经制冷剂管道，从四通换向阀10的c接口流入四通换向阀10，再经四通换向阀10的d接口流出，之后被空调压缩机9吸入，在空调压缩机9内被压缩升温，高温高压的制冷剂蒸气经空调压缩机9的排气口排出，再通过四通换向阀10的a接口进入四通换向阀10，其后又从四通换向阀10的b接口流出，再进入热水板式换热器14，在热水板式换热器14内放出热量，制冷剂被冷凝成高压液体，冷凝后的高压液体制冷剂流过第二单向阀31后，经第一膨胀阀12节流降压之后变成低温、低压的气液两相共存的制冷剂，最后重新流入井水板式换热器11，继续从流过井水板式换热器11内的地下水吸热，完成热泵制热循环。
在该运行模式中，光伏光热一体式太阳板1、太阳能热水循环泵32停止工作，太阳板供水关断阀42、太阳板回水关断阀43关闭，热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45打开，热泵热水循环泵20运行。热泵热水循环泵20抽引保温热水箱19内的水，通过热泵供水管49送入热水板式换热器14，在热水板式换热器14内吸收高温气体制冷剂的热量，温度升高，升温之后的热水经热泵回水管50流回保温热水箱19，如此反复循环，直到保温热水箱19内的水温达到设定的水温，热泵停止运行。当热泵制热量不够时，也可以开启电辅助加热器51对保温热水箱19内的存水进行加热。
运行模式三：空调制热+太阳能制热水运行模式：
空调制热+太阳能制热水运行模式的实施方案如图4所示。在该运行模式下，第二膨胀阀30、热水循环电磁阀26、第一单向阀29、热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45均处于关闭状态，热水板式换热器14、热泵热水循环泵20停止工作，其余部件正常运行。
在该运行模式下，由空调压缩机9、四通换向阀10、井水板式换热器11、第一膨胀阀12、第二单向阀31、空调室内换热器13、空调循环电磁阀27通过制冷剂管道相连，组成制冷剂循环回路，实现空调制热循环。其中，井水板式换热器11充当蒸发器的作用，从流经井水板式换热器11的地下水中吸热；空调室内换热器13充当冷凝器的作用，在空调风机28作用下送出热风，为空调室内制热，维持空调房间较高的温度；在此运行模式中，四通换向阀10的a接口与空调压缩机9的排气口相连接，四通换向阀10的d接口与空调压缩机9的吸气口相连接，四通换向阀10的c接口与井水板式换热器11相连接，四通换向阀10的b接口与空调室内换热器13相连接。来自井水板式换热器11的低温低压制冷剂蒸气经制冷剂管道，从四通换向阀10的c接口流入四通换向阀10，再经四通换向阀10的d接口流出，之后被空调压缩机9吸入，在空调压缩机9内被压缩升温，高温高压的制冷剂蒸气经空调压缩机9的排气口排出，再通过四通换向阀10的a接口进入四通换向阀10，其后又从四通换向阀10的b接口流出，再进空调室内换热器13，在空调室内换热器13内放出热量，制冷剂被冷凝成高压液体，冷凝后的高压液体制冷剂流过第二单向阀31后，经第一膨胀阀12节流降压之后变成低温、低压的气液两相共存的制冷剂，最后重新流入井水板式换热器11，继续从流过井水板式换热器11内的地下水吸热，完成空调制热循环。
这种运行模式适用于冬季有阳光的天气，且气温较低、需要开启空调制热的情况，在这种运行模式中，利用太阳能制取生活热水，太阳能制取生活热水的实施方案与运行模式四相同。当太阳能不足时，可以开启电辅助加热器51对保温热水箱19内的存水进行加热，或者在空调不需要开启时，运行热泵制热水运行模式，热泵制取生活热水的实施方案与运行模式二相同。
运行模式四：太阳能制热水运行模式：
图5显示了太阳能制热水运行模式的实施方案，该运行模式适用于有阳光的天气，且空调不需要开启的情况。在该模式中，空调压缩机9、四通换向阀10、第一膨胀阀12、空调室内换热器13、热水板式换热器14、热泵热水循环泵20、热水循环电磁阀26、空调循环电磁阀27、空调风机28、第一单向阀29、第二膨胀阀30、第二单向阀31均停止工作，热泵供水关断阀44、热泵回水关断阀45处于关闭状态，其余部件正常运行。
在本运行模式中，利用太阳能制取生活热水。太阳能热水循环泵32抽引保温热水箱19内的水，经太阳能供水管52送入光伏光热一体式太阳板1中，光伏光热一体式太阳板1接收阳光，将部分太阳能转换成热能，对流经光伏光热一体式太阳板1的水流进行加热，加热后的水流经太阳能回水管53流回保温热水箱19，如此反复，对保温热水箱19内的储水进行加热。当太阳能不足时，可以开启电辅助加热器51对保温热水箱19的水进行加热，或者在空调不需要开启时，运行热泵制热水运行模式，热泵制取生活热水的实施方案与运行模式二相同。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。对本发明所描述的具体实施方案做出的各种修改补充，或者采用类似的方式代替，只要不偏离本发明的结构,或者不超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：包括太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、家庭用电控制器、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路、控制器，家庭用电控制器分别与太阳能光伏发电回路、太阳能热水制取回路、热泵热水循环回路、制冷剂循环回路、地下水提取和储存通路相连，太阳能光伏发电回路与太阳能热水制取回路相连，太阳能热水制取回路与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，制冷剂循环回路分别与热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连，所述控制器分别与太阳能热水制取回路、家庭用电控制器、制冷剂循环回路、热泵热水循环回路、地下水提取和储存通路相连。
2.如权利要求1所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述太阳能光伏发电回路包括光伏光热一体式太阳板、防反充二极管、DC/AC逆变器，所述光伏光热一体式太阳板、防反充二极管、DC/AC逆变器依次串接，DC/AC逆变器与家庭用电控制器相连，所述家庭用电控制器经电能表与电网相连，家庭用电控制器通过动力电缆与其他家庭用电器具相连，光伏光热一体式太阳板的下部还装有泄水管，在泄水管上装有放水阀。
3.如权利要求2所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述太阳能热水制取回路包括保温热水箱、太阳能热水循环泵、太阳能供水管、太阳能回水管、太阳板供水关断阀和太阳板回水关断阀，所述太阳能供水管的两端分别连接保温热水箱和光伏光热一体式太阳板，太阳能热水循环泵安装在太阳能供水管上，太阳能热水循环泵分别与家庭用电控制器、控制器相连，保温热水箱与太阳能热水循环泵之间的太阳能供水管上设有太阳板供水关断阀，所述太阳能回水管的两端分别连接保温热水箱和光伏光热一体式太阳板，太阳能回水管上设有太阳板回水关断阀，所述保温热水箱通过生活热水供水管与家庭生活热水用具相连，所述生活热水供水管上装有热水开关阀。
4.如权利要求3所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述保温热水箱上装有高水位计、低水位计，高水位计、低水位计与控制器相连，保温热水箱上开有通气孔，保温热水箱内设有电辅助加热器，电辅助加热器分别与家庭用电控制器、控制器相连。
5.如权利要求3所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述地下水提取和储存通路包括地下水井、井水泵、井水板式换热器、电动三通阀、无塔供水器、贮水池，所述电动三通阀含有e、f、g三个接口，所述地下水井、井水泵、井水板式换热器通过管路依次串联，井水泵分别与家庭用电控制器、控制器相连，井水板式换热器的出水管再通过管路连接到电动三通阀的e接口，所述无塔供水器和贮水池通过管路分别与电动三通阀的f、g接口相连接，所述无塔供水器通过保温热水箱补水管与保温热水箱相连，保温热水箱补水管上设有热水箱补水电磁阀，无塔供水器通过生活冷水供水管与家庭生活冷水用具相连接，生活冷水供水管上装有冷水开关阀，所述电动三通阀、热水箱补水电磁阀分别与控制器相连，所述无塔供水器上还装有高压传感器和低压传感器，高压传感器、低压传感器分别与控制器相连，贮水池的下部装有杂用水供水管，杂用水供水管上装有杂用水开关阀。
6.如权利要求5所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述制冷剂循环回路包括空调压缩机、四通换向阀、第一膨胀阀、第一单向阀、第二膨胀阀、第二单向阀、空调室内换热器、热水板式换热器、热水循环电磁阀、空调循环电磁阀，所述四通换向阀包含a、b、c、d四个接口，所述空调循环电磁阀的一端通过制冷剂管道与四通换向阀的b接口相连，空调循环电磁阀的另一端、空调室内换热器、第二膨胀阀、第一膨胀阀、井水板式换热器依次串接后与四通换向阀的c接口相连接，所述热水板式换热器、热水循环电磁阀串接构成的第一支路与空调循环电磁阀、空调室内换热器串接构成的第二支路并接，空调室内换热器上装有空调风机，所述第一单向阀并接在第一膨胀阀两端，第二单向阀并接在第二膨胀阀两端；所述空调压缩机的吸气口、排气口通过制冷剂管道分别与四通换向阀的d、a两接口相连，所述空调压缩机、四通换向阀、空调风机、热水循环电磁阀、空调循环电磁阀分别与控制器相连，所述空调压缩机、空调风机分别与家庭用电控制器相连。
7.如权利要求6所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述第一单向阀与第二单向阀的流向相反，其中第一单向阀的制冷剂流向为由井水板式换热器流向空调室内换热器或热水板式换热器。
8.如权利要求7所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：所述热泵热水循环回路包括热泵热水循环泵、热泵供水管、热泵回水管、热泵供水关断阀、热泵回水关断阀，所述热泵供水管的两端分别连接保温热水箱和热水板式换热器的入水口，热泵热水循环泵安装在热泵供水管上，热泵热水循环泵与保温热水箱之间的热泵供水管上设有热泵供水关断阀，所述热泵回水管的两端分别连接保温热水箱和热水板式换热器的出水口，热泵回水管上设有热泵回水关断阀，所述热泵热水循环泵分别与家庭用电控制器、控制器相连。
9.如权利要求1-8中任一项所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：还包括沼气利用回路，所述沼气利用回路包括沼气池、沼气引出管和沼气发电机，所述沼气池的上部装有沼气引出管，沼气引出管在沼气池外部分为炊事沼气管和发电沼气管；所述炊事沼气管直接与家庭炊事用具相连，炊事沼气管路上装有炊事沼气开关阀；所述发电沼气管与沼气发电机相连，沼气发电机通过动力电缆与家庭用电控制器相连，在所述的发电沼气管上装有发电沼气开关阀。
10.如权利要求9所述的适合农村家庭的多能源互补联产装置，其特征在于：还包括蓄电池和AC/DC逆变器，所述蓄电池与AC/DC逆变器的输入端相连，AC/DC逆变器的输出端与家庭用电控制器相连。
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