CN105180508A - 一种基于太阳能的热电冷联供系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于太阳能的热电冷联供系统，属于太阳能与多功能热泵领域。该系统可以充分利用太阳能为家庭供电、制冷、制热，同时提供生活所需热水。由于太阳能的光热效应，一般的太阳能光伏板在发电的同时温度逐渐上升，使发电效率降低，因此，该系统利用水循环为光伏板降温，一方面充分利用了光热效应加热生活用水，另一方面通过降低光伏板的温度提高了光电转化效率。同时，太阳能不充足时，也能为用户提供热水并满足用户制冷、制热的需求，另外，该系统加入了多功能热泵，在满足用户需求的同时提高系统的利用率。

Description

一种基于太阳能的热电冷联供系统
技术领域：
本专利属于太阳能与多功能热泵领域。
背景技术：
煤炭、石油、天然气等传统能源的消耗带来的环境问题日益严重，同时传统能源的日趋减少也成为不容忽视的问题。
在尽量减少传统能源消耗的同时，新能源的利用率也在大幅提高。如今各国都在积极展开风能、太阳能、地热能等新能源的研究。在我国，新能源在总能源中的占比只有7％左右，预计该比例在2020年会达到15％。
以新能源为基础的分布式能源技术，是我国新能源发展战略的一个重要研究方向。其中以太阳能作为能源的分布式能源技术，以其经济性、环保性、安全性、可靠性等，成为分布式能源的一个重要分支。
以家庭为单位的太阳能光伏发电是通过太阳能光伏作用产生电能，供家庭使用或者逆变并网卖给国家，然而，这种太阳能利用技术仅仅将太阳能的一少部分能量，大约为15％，转换为了电能，其余部分都以热能的形式存在，并不断提升光伏板的温度，进一步降低了光伏板的光电转换效率。因此，科学家Kern和Russell提出了以水和空气作为流动介质的PV/T(光伏光热综合利用系统)；之后，科学家又将SAHP(太阳能热泵系统)与PV/T(光伏光热综合利用系统)进行了有机地结合，提出了PV-SAHP(光伏太阳能热泵系统)。
近年来，国内外都开展了关于PV-SAHP的诸多研究，然而由于成本过高以及用户需求的不明确，该系统一直都未能产品化。因此，急需开发一套成本低，能够满足用户基本需求的光伏太阳能热泵系统。
发明内容
本发明的目的：
公开一种基于太阳能的热电冷联供系统，该系统能够为以家庭为单位的用户提供电能，并满足用户的制冷、制热，以及制取生活用水的需求。
本发明的优点：
在提高太阳能光伏转换效率的同时，充分利用了太阳能的光热效应，并提高了系统的利用率。
附图说明
图1是基于太阳能的热电冷联供系统原理图
1.变频压缩机，2.四通换向阀，3.板式换热器，4.室外风冷换热器，5.室内风冷换热器，6.带盘管与电加热蓄水箱，7.高压储液罐，8.过滤器，9.热力膨胀阀，10.室外蓄水箱，11.太阳能光伏光热板
本发明的技术方案：
一种基于太阳能的热电冷联供系统，由变频压缩机(1)、四通换向阀(2)、板式换热器(3)、室外风冷换热器(4)、室内风冷换热器(5)、带盘管与电加热蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外蓄水箱(10)、太阳能光伏光热板(11)、以及球阀、单向阀、水泵等组成。蓄水箱(10)与蓄水箱(6)连通，生活用水可通过水泵由蓄水箱(10)进入蓄水箱(6)，通过换热器通道上球阀的开启和关闭以及四通换向阀的开闭，可以选择不同的换热器作为热泵循环的蒸发器和冷凝器，完成发电、制冷、制热、制取生活所需热水的功能。
制取生活所需热水，光伏板背面贴附热管，热管顶部与水循环管路良好接触，通过热管将光伏板的热量搬运至水循环管路内的生活用水中，提高水温的同时降低光伏板温度，提高光伏板光电效率。
为室内空气制冷，包含两种制冷回路，由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室外风冷换热器(4)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室内风冷换热器(5)构成制冷回路1；由压缩机(1)、四通换向阀(2)，板式换热器(3)，高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室内风冷换热器(5)构成制冷回路2。
为室内空气制热，包含两种制热回路，由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内风冷换热器(5)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外风冷换热器(4)构成制热回路1；由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内风冷换热器(5)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、板式换热器(3)构成制热回路2。
制取生活所需热水，包含两种制热水回路，由压缩机(1)，四通换向阀(2)，带盘管蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外风冷换热器(4)构成制热水回路1；由压缩机(1)，四通换向阀(2)，带盘管蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、板式换热器(3)构成制热水回路2。
本发明的实施方式：
为室内空气制冷：在热泵循环中，选择室内风冷换热器(5)为蒸发器，室外风冷换热器(4)或板式换热器(3)为冷凝器，当室外风冷换热器(4)为冷凝器时，室内空气热量通过热泵循环被带到室外，完成制冷；当选择板式换热器(3)为冷凝器时，室内空气热量被搬运到生活用水侧，在为室内空气制冷的同时，制取了生活所需热水。
为室内空气制热：在热泵循环中，选择室内风冷换热器(5)为冷凝器，室外风冷换热器(4)或板式换热器(3)为蒸发器，当室外风冷换热器(4)为蒸发器时，室外空气的热量被搬运到室内用于为室内空气制热；当板式换热器(3)为蒸发器时，蓄水箱(10)内的水的热量被搬运到室内用于为室内空气制热。
制取生活所需热水：首先采用热管为蓄水箱(10)内的水加热，若太阳能不足时，将蓄水箱(10)内的热水充入蓄水箱(6)内通过热泵循环加热，热泵循环冷凝器选择带盘管蓄水箱(6)，蒸发器选择室外风冷换热器(4)或板式换热器(3)，当选择室外风冷换热器(4)为蒸发器时，室外空气的热量用于加热蓄水箱(6)内的生活用水；当选择板式换热器(3)为蒸发器时，蓄水箱(10)内水的热量被用于加热蓄水箱(6)内的生活用水。此外，蓄水箱(6)内还安装有电加热装置，在用户急需使用热水的情况下可以利用电加热快速加热生活用水。

Claims (5)

1.一种基于太阳能的热电冷联供系统，其特征在于：由变频压缩机(1)、四通换向阀(2)、板式换热器(3)、室外风冷换热器(4)、室内风冷换热器(5)、带盘管与电加热蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外蓄水箱(10)、太阳能光伏光热板(11)、以及球阀、单向阀、水泵等组成。蓄水箱(10)与蓄水箱(6)连通，生活用水可通过水泵由蓄水箱(10)进入蓄水箱(6)，通过换热器通道上球阀的开启和关闭以及四通换向阀的开闭，可以选择不同的换热器作为热泵循环的蒸发器和冷凝器，完成制冷、制热、制取生活所需热水的功能。
2.权利要求1所述的制取生活所需热水，其特征在于：光伏板(11)背面贴附热管，热管顶部与水循环管路良好接触，光伏板背面水循环管路连接至蓄水箱(10)。
3.权利要求1所述的为室内空气制冷，其特征在于：包含两种制冷回路，由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室外风冷换热器(4)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室内风冷换热器(5)构成制冷回路1；由压缩机(1)、四通换向阀(2)，板式换热器(3)，高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室内风冷换热器(5)构成制冷回路2。
4.权利要求1所述的为室内空气制热，其特征在于：包含两种制热回路，由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内风冷换热器(5)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外风冷换热器(4)构成制热回路1；由压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内风冷换热器(5)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、板式换热器(3)构成制热回路2。
5.权利要求1所述的制取生活所需热水，其特征在于：包含两种制热水回路，由压缩机(1)，四通换向阀(2)，带盘管蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、室外风冷换热器(4)构成制热水回路1；由压缩机(1)，四通换向阀(2)，带盘管蓄水箱(6)、高压储液罐(7)、过滤器(8)、热力膨胀阀(9)、板式换热器(3)构成制热水回路2。
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