CN105371528A - 基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统 - Google Patents

基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，包括太阳能中温集热装置、太阳能光伏光热一体装置、吸收式制冷装置、热泵装置、风冷装置、储水装置、换热器、空调末端装置、热水使用装置、阀门。通过太阳能利用装置的结合，实现发电、制冷、供热、供热水、供蒸汽等功能，充分利用系统内部中产出的各种能量，保证了系统内各个装置的效率，进而显著提高了太阳能综合利用效率。

Description

基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能多功能利用系统，特别是一种含有太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，属于太阳能利用技术领域。
背景技术
太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分。太阳能低温热利用已经成功的商业化，如何将太阳能用在更多的领域，成为了各国科学家致力研究的内容。
太阳能光伏装置可以将太阳能转化为电能，但利用率较低，大部分能量成为热能散失到空气中，采用太阳能光伏光热一体化装置，不仅可以收集大量的太阳能热量，并且可以冷却太阳能光伏硅片，提高太阳能的光电转化效率，但由于光伏装置本身的限制以及对温度的要求，光伏光热一体化装置所产生的热水温度很低，一般不到50℃，并且加热启动慢、运行不稳定，难以大规模的产生有利用价值的热水。
此外，随着太阳能中高温集热技术的发展以及太阳能制冷技术的发展，目前利用太阳能中温集热的太阳能双效吸收式制冷系统相对于传统的太阳能制冷技术可有效的提高太阳能制冷效率，但太阳能吸收式制冷装置的冷却水的热量由于温度较低，也都没有利用，损失到空气中，并且采集的太阳能除供给制冷装置之外的能量也没有得到有效的利用。
热泵技术可以利用电能将低温热源的能量输送到高温热源处，对于热泵，高温热源和低温热源的温差越小，COP(制热效率)越高，目前热泵的低温热源一般都是空气或地表水，温度不高，效率较低，尤其是冬天，热泵的运行效果和效率大大降低。
利用热泵与太阳能技术的结合，不仅可以充分有效的利用太阳能系统的低品位能量，还可以保证热泵装置的使用效果和运行效率。
发明内容
技术问题：本专利的目的在于克服上述现有相关太阳能利用系统的缺陷，提供了一种能够实现多种太阳能利用用途的、并且具有高效率、可安全稳定运行的系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本专利提供的技术方案为：
系统包括太阳能中温集热装置、太阳能光伏光热一体装置、吸收式制冷装置、热泵装置、风冷装置、储水装置、换热器、空调末端装置、热水使用装置、阀门，可实现发电、制冷、供热、供热水、供蒸汽等功能。
将太阳能光伏发电时产生的低品位热量和太阳能吸收式制冷的低品位冷却水热量，利用热泵转化成稳定的可利用的高品位热量。并提高热泵的制热效率。
光伏光热装置、吸收式制冷装置、热泵装置及风冷装置通过并联带有调节阀门的管道，可根据实际情况选择装置的串接，进而保证了光伏光热装置、吸收式制冷装置的冷却水需要及热泵装置的低温热源需要。
太阳能中温集热装置可根据实际情况选择用来制冷还是产生蒸汽或热水。保证能量的有效利用。此外，储水装置可通过热泵装置或中温太阳能集热装置进行加热，保证热水的稳定供应；太阳能光伏装置产生的电能可以用来直接驱动系统的用电设备。
有益效果：
1)该系统有效的利用了太阳能光伏发电时产生的低品位热量，利用热泵转化成稳定的可利用的高品位热量。
2)该系统有效的利用了太阳能吸收式制冷的低品位冷却水热量，利用热泵转化成稳定的可利用的高品位热量。
3)采用光伏光热装置，可对太阳能光伏板进行冷却，保证太阳能发电的效率。
4)热泵的低温热源侧温度可保持在35℃～50℃，远高于空气温度，显著提高了热泵的制热效率。
5)光伏光热装置、吸收式制冷装置、热泵装置及风冷装置通过并联带有调节阀门的管道，可根据实际情况选择装置的串接，进而保证了光伏光热装置、吸收式制冷装置的冷却水需要及热泵装置的低温热源需要。
6)太阳能中温集热装置可根据实际情况选择用来制冷还是产生蒸汽或热水。保证能量的有效利用，避免浪费。
7)储水装置可通过热泵装置或中温太阳能集热装置进行加热，保证热水的稳定供应。
8)太阳能光伏装置产生的电能可以用来直接驱动系统的用电设备，如泵、调节阀门，避免电能转换利用所引起的损耗。
9)整套系统可用来产生电、制冷、供热、供热水、供蒸汽等多种用途，并且充分利用了系统内部中产出的各种能量，尽可能实现能效的最大化，科学合理，稳定可靠。
附图说明
图1是基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统的结构示意图。
其中：1是太阳能中温集热装置、2是太阳能光伏光热一体装置、3是吸收式制冷装置、4是热泵装置、5是风冷装置、6是储水装置、7是换热器、8是空调末端装置、9是热水使用装置、1-1是循环介质进口、1-2是循环介质出口、2-1是光伏板冷却水进口、2-2是光伏板冷却水出口、3-1是发生器热源进口、3-2是发生器热源出口、3-3是冷却水进口、3-4是冷却水出口、3-5是冷冻水进口、3-6是冷冻水出口、4-1是吸热侧进口、4-2是吸热侧出口、4-3是产热侧进口、4-4是产热侧出口、5-1是介质进口、介质出口、6-1是热源第一进口、6-2是热源第一出口、6-3是热源第二进口、6-4是热源第二出口、6-5是第一供热进口、6-6是第一供热出口、6-7是第二供热出口、6-8是第二供热回水口、7-1是换热器热侧进口、7-2是换热器热侧出口、7-3是换热器冷侧进口、7-4是换热器冷侧出口、8-1是空调末端热源进口、8-2是空调末端热源出口、8-3是空调末端冷源进口、8-4是空调末端冷源出口、9-1是热水进口、9-2是热水回水口、10-1是第一调节阀门、10-2是第二调节阀门、10-3是第三调节阀门、10-4是第四调节阀门、10-5是第五调节阀门、10-6是第六调节阀门。
具体实施方式
参见图1，该系统包括太阳能中温集热装置1、太阳能光伏光热一体装置2、吸收式制冷装置3、热泵装置4、风冷装置5、储水装置6、换热器7、空调末端装置8、热水使用装置9、阀门10；太阳能中温集热装置1的循环介质出口1-2分别与换热器7的换热器热侧进口7-1及吸收式制冷装置3的发生器热源进口3-1联接，太阳能中温集热装置1的循环介质进口1-1分别与换热器7的换热器热侧出口7-2及吸收式制冷装置3的发生器热源出口3-2联接，循环介质进口1-1与换热器热侧出口7-2之间设置有第一调节阀门10-1，循环介质进口1-2与发生器热源出口3-2之间设置有第二调节阀门10-2，太阳能光伏光热一体装置2的光伏板冷却水出口2-2与热泵装置4的吸热侧进口4-1联接，太阳能光伏光热一体装置2的光伏板冷却水进口2-1与吸收式制冷装置3的冷却水出口3-4联接，光伏板冷却水进口2-1与光伏板冷却水出口2-2之间设置有第三调节阀门10-3，吸收式制冷装置3的冷却水进口3-3与风冷装置5的介质出口5-2联接，冷却水进口3-3与冷却水出口3-4之间设置有第四调节阀门10-4，风冷装置5的介质进口5-1与热泵装置4的吸热侧出口4-2联接，介质进口5-1与介质出口5-2之间设置有第五调节阀门10-5，吸热侧进口4-1与吸热侧出口4-2之间设置有第六调节阀门10-6，热泵装置4的产热侧出口4-4与储水装置6的热源第一进口6-1联接，热泵装置4的产热侧进口4-3与储水装置6的热源第一出口6-2联接，换热器7的换热器冷侧出口7-4与储水装置6的热源第二进口6-3联接，换热器7的换热器冷侧进口7-3与储水装置6的热源第二出口6-4联接，储水装置6的第一供热出口6-6与空调末端装置8的空调末端热源进口8-1联接，储水装置6的第一供热进口6-5与空调末端装置8的空调末端热源出口8-2联接，吸收式制冷装置3的冷冻水出口3-6与空调末端装置8的空调末端冷源进口8-3联接，吸收式制冷装置3的冷冻水进口3-5与空调末端装置8的空调末端冷源出口8-4联接，储水装置6的第二供热出口6-7与热水使用装置9的热水进口9-1联接。储水装置6的第二供热回水口6-8与热水回水口9-2联接。
太阳能光伏光热一体装置2所产生的电能可用来提供该系统中运行所需要的电能。太阳能光伏光热一体装置2为带有聚光装置的太阳能光伏光热一体装置。吸收式制冷装置3采用单效吸收式制冷剂。循环介质进口1-1的设定温度为70℃、循环介质出口1-2的设定温度为90℃、光伏板冷却水进口2-1设定温度为37℃、光伏板冷却水出口2-2设定温度为45℃、冷却水进口3-3设定温度为32℃、冷却水出口3-4设定温度为37℃、产热侧出口4-4设定温度为65℃。
本专利还可以有其它实施方式，凡依据本专利的技术实质所采用的任何细微修改、等效变换、替代所形成的技术方案，均落在本专利要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，其特征在于该系统包括太阳能中温集热装置、太阳能光伏光热一体装置、吸收式制冷装置、热泵装置、风冷装置、储水装置、换热器、空调末端装置、热水使用装置、阀门；太阳能中温集热装置的循环介质出口分别与换热器的换热器热侧进口及吸收式制冷装置的发生器热源进口联接，太阳能中温集热装置的循环介质进口分别与换热器的换热器热侧出口及吸收式制冷装置的发生器热源出口联接，循环介质进口与换热器热侧出口之间设置有第一调节阀门，循环介质进口与发生器热源出口之间设置有第二调节阀门，太阳能光伏光热一体装置的光伏板冷却水出口与热泵装置的吸热侧进口联接，太阳能光伏光热一体装置的光伏板冷却水进口与吸收式制冷装置的冷却水出口联接，光伏板冷却水进口与光伏板冷却水出口之间设置有第三调节阀门，吸收式制冷装置的冷却水进口与风冷装置的介质出口联接，冷却水进口与冷却水出口之间设置有第四调节阀门，风冷装置的介质进口与热泵装置的吸热侧出口联接，介质进口与介质出口之间设置有第五调节阀门，吸热侧进口与吸热侧出口之间设置有第六调节阀门，热泵装置的产热侧出口与储水装置的热源第一进口联接，热泵装置的产热侧进口与储水装置的热源第一出口联接，换热器的换热器冷侧出口与储水装置的热源第二进口联接，换热器的换热器冷侧进口与储水装置的热源第二出口联接，储水装置的第一供热出口与空调末端装置的空调末端热源进口联接，储水装置的第一供热进口与空调末端装置的空调末端热源出口联接，吸收式制冷装置的冷冻水出口与空调末端装置的空调末端冷源进口联接，吸收式制冷装置的冷冻水进口与空调末端装置的空调末端冷源出口联接，储水装置的第二供热出口与热水使用装置的热水进口联接。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，其特征在于所述的储水装置还包括第二供热回水口、热水使用装置还包括热水回水口，第二供热回水口与热水回水口联接。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，其特征在于所述的太阳能光伏光热一体装置所产生的电能可用来提供本系统中运行所需要的电能。
4.根据权利要求1所述的基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，其特征在于所述的太阳能光伏光热一体装置为带有聚光装置的太阳能光伏光热一体装置。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统，其特征在于所述的换热器冷侧出口和换热器冷侧进口可以连接蒸汽管道，用以产生蒸汽。
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