CN106613531A - 一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，其中光伏光热组件与公共水网、电网及低温蓄热水箱相连，在发电的同时最大程度上利用发电废热以及未被利用的太阳辐照，提高光伏电池发电效率，并生产低温热水，可用于大棚加湿；高温蓄热水箱通过热泵机组与低温蓄热水箱连接，生产并存储用于大棚空间加热的高温热水；热泵机组后设有地源换热器，可抽取季节性存储的地下热源用以高温蓄热水箱的辅助加热。本发明通过光热在空间、时间上的转移，可实现温室大棚的加湿以及夜晚和冬季条件下的空间加温；另外，还可实现电能自给、并网发电，是一种有效降低能源消耗，提高太阳能综合利用效率的光伏光热一体化循环系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，属于太阳光电、光热技术综合应用领域。
背景技术
随着我国传统农业向现代农业的转型推进，规模化温室大棚的应用获得了迅速发展。但是目前其能源利用方式仍以电网电能及化石燃料为主（煤、石油、燃气等），费用昂贵，而且由于废弃物的排放会产生环境污染。随着人们节能环保意识的提高，通过利用清洁能源打造新型的绿色、生态农业模式已成为当下人们推崇的潮流。
太阳能作为一种重要的一次能源以及可再生能源，资源丰富，取之不尽、用之不竭，又无需运输，清洁无污染，为人类创造了一种新的能源利用方式，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。太阳能的利用方式一般分为两种：太阳能光电利用和光热利用。近年来，随着光伏电池和太阳能集热器效率的提高，太阳能光伏光热技术（PVT）作为一种光电/光热综合利用技术得到了迅速发展，并在农业温室大棚中有一定应用，如授权公告号为CN 103986414 B的发明专利说明书，公开了一种光伏光热建筑一体化系统实现生活热水供给；授权公告号为CN 104025947 B的发明专利说明书，公开了一种自循环温室大棚，利用雨水作为光伏光热组件的传热工质，通过保温前墙和地下保温层实现温室的热循环以及电能自给。
然而，以上利用的PVT系统的运行模式较为单一，无法进行季节性运行模式的切换，导致光热的综合利用效率不高；另外在极端气候条件下，难以保证大棚内的恒温恒湿条件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种可实现季节性运行模式的切换、提高热利用效率的用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，不需要外加辅助加热设备实现热电的自供给。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，包括光伏光热组件1，低温蓄热水箱2，热泵机组6，高温蓄热水箱9，地源换热器10，风机盘管11，湿度传感器3，空气加湿器4，循环水泵12。所述光伏光热组件1的集热管道入口通过循环水泵12与公共水网相连，集热管道出口与低温蓄热水箱2相连，光伏光热组件1在加热公共水网的冷水的同时降低了电池表面温度，利于提高发电效率，同时得到了低温热水，存储于低温蓄热水箱2中。低温蓄热水箱2末端连接湿度传感器3和空气加湿器4，用于温室大棚内的湿度检测和空气加湿。所述高温蓄热水箱9进水口与低温蓄热水箱2连接，在热泵机组6的作用下不断将低温蓄热水箱2的热量泵取至高温蓄热水箱9中，生产并存储用于大棚空间加热的高温热水。所述热泵机组6后高温蓄热水箱9进水口前设有地源换热器10，可按照季节变化存储/抽取热量，用以辅助高温蓄热水箱的空间加热。
进一步，前述高温蓄热水箱9末端与风机盘管11相连，高温热水流入盘管通过换热作用加热空气；同时，高温蓄热水箱9末端与公共水网相连，用于排出经换热后温度变低的高温热水。
进一步，该用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统具有季节性运行模式，可以根据季节变化，有效地保持大棚内部环境的恒温恒湿。
当前述系统处于春秋运行模式时，白天热泵机组6开启，低温蓄热水箱2的低温位热能经热泵机组6提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱9中存储；夜晚热泵机组6关闭，由高温蓄热水箱9释放的热量用于大棚加热。
当前述系统处于夏季运行模式时，白天热泵机组6关闭，高温蓄热水箱9进水口与低温蓄热水箱2直接连接，低温蓄热水箱2的热量一部分直接存于高温蓄热水箱9中，另一部分通过地源换热器10存于地下；夜晚仅由高温蓄热水箱9释放热量用于大棚加热。
当前述系统处于冬季运行模式时，白天热泵机组6开启，低温蓄热水箱2的低温位热能经热泵机组6提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱9中存储；夜晚热泵机组6关闭，地源换热器10开启，由高温蓄热水箱9和夏季存储于地下的热量共同用于大棚空间加热。
进一步，上述风机盘管11采用四管制，其中热盘管的进出口管道与高温蓄热水箱9连接，冷盘管的进出口管道与公共水网直接连接。在极端炎热气候下，热盘管的进出口管道关闭，冷盘管的进出口管道开启，公共水网的冷水将直接通入风机盘管11进行大棚内降温。
附图说明
图1为本发明的用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统示意图。
图2为本发明的热电循环、输出原理图。
图中附图标记为：1-光伏光热组件，2-低温蓄热水箱，3-湿度传感器，4-空气加湿器，5-第一调节阀，6-热泵机组，7-第三调节阀，8-第二调节阀，9-高温蓄热水箱，10-地源换热器，11-风机盘管，12-循环水泵。
具体实施方式
为了更好阐述本发明采用的技术手段及效果，以下结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
如图1所示，本发明提出的一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，包括光伏光热组件1，低温蓄热水箱2，热泵机组6，高温蓄热水箱9，地源换热器10，风机盘管11，湿度传感器3，空气加湿器4，循环水泵12。
具体地，光伏光热组件1的集热管道入口通过循环水泵12与公共水网相连，集热管道出口与低温蓄热水箱2相连，光伏光热组件1在加热公共水网的冷水的同时降低了电池表面温度，利于提高发电效率，同时得到了低温热水，存储于低温蓄热水箱2中。低温蓄热水箱2末端连接湿度传感器3和空气加湿器4，用于温室大棚内的湿度检测和空气加湿。所述高温蓄热水箱9进水口与低温蓄热水箱2连接，在热泵机组6的作用下不断将低温蓄热水箱2的热量泵取至高温蓄热水箱9中，生产并存储用于大棚空间加热的高温热水。所述热泵机组6后高温蓄热水箱9进水口前设有地源换热器10，可按照季节变化存储/抽取热源，用以辅助高温蓄热水箱的空间加热。
如图2所示，本发明的用于温室大棚的光伏光热一体化系统的控制方式为：
该循环系统具有季节性运行模式，可以根据季节变化，有效地保持大棚内部环境的恒温恒湿。
春秋运行模式：白天热泵机组6开启，第一调节阀5、第二调节阀8开启，第三调节阀7关闭。低温蓄热水箱2的低温位热能经热泵机组6提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱9中存储；夜晚热泵机组6关闭，第一调节阀5、第二调节阀8、第三调节阀7均关闭。由高温蓄热水箱9释放热量用于大棚加热。
夏季运行模式：白天热泵机组6关闭，第一调节阀5、第二调节阀8、第三调节阀7均开启。高温蓄热水箱9进水口与低温蓄热水箱2直接连接，低温蓄热水箱2的热量一部分直接存于高温蓄热水箱9中，另一部分通过地源换热器10存于地下；夜晚第一调节阀5、第二调节阀8、第三调节阀7均关闭，仅由高温蓄热水箱9释放热量用于大棚加热。
冬季运行模式：白天热泵机组6开启，第一调节阀5、第二调节阀8开启，第三调节阀7关闭。低温蓄热水箱2的低温位热能经热泵机组6提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱9中存储；夜晚热泵机组6、第一调节阀5关闭，第二调节阀8、第三调节阀7、地源换热器10开启，由高温蓄热水箱9和夏季存储于地下的热量共同用于大棚空间加热。
在极端炎热气候下，风机盘管11的热盘管的进出口管道关闭，冷盘管的进出口管道开启，公共水网的冷水将直接通入风机盘管11进行大棚内降温。
Claims (3)
1.一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，包括光伏光热组件（1），低温蓄热水箱（2），热泵机组（6），高温蓄热水箱（9），地源换热器（10），风机盘管（11），湿度传感器（3），空气加湿器（4），循环水泵（12）；其特征在于，所述光伏光热组件（1）的集热管道入口通过循环水泵（12）与公共水网相连，出口与低温蓄热水箱（2）相连，低温蓄热水箱（2）末端连接湿度传感器（3）和空气加湿器（4），用以温室大棚的加湿；所述高温蓄热水箱（9）进水口连接低温蓄热水箱（2），在热泵机组（6）的作用下不断将低温蓄热水箱（2）的热量泵取至高温蓄热水箱（9）生产并存储用于大棚空间加热的高温热水；所述热泵机组（6）后，高温蓄热水箱（9）前设有地源换热器（10），可抽取季节性存储的地下热源用以辅助高温蓄热水箱（9）的空间加热。
2.根据权利要求1所述的一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，其特征在于该系统具有季节性运行模式，可以根据季节变化，有效地保持大棚内部环境的恒温恒湿：当处于春秋运行模式时，白天低温蓄热水箱（2）的低温位热能经热泵机组（6）提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱（9）中存储；夜晚高温蓄热水箱（9）释放热量用于空间加热；当处于夏季运行模式时，白天热泵机组（6）关闭，低温蓄热水箱（2）的热量一部分直接存于高温蓄热水箱（9）中，另一部分通过地源换热器（10）存于地下；夜晚仅由高温蓄热水箱（9）释放热量用于大棚加热；当处于冬季运行模式时，白天低温蓄热水箱（2）的低温位热能经热泵机组（6）提升为高温位热能，将热量泵取至高温蓄热水箱（9）中存储；夜晚开启地源换热器（10），由高温蓄热水箱（9）和夏季存储于地下的热量共同用于大棚空间加热。
3.根据权利要求1所述的一种用于温室大棚的光伏光热一体化循环系统，其特征在于上述风机盘管（11）采用四管制，其中热盘管的进出口管道与高温蓄热水箱（9）连接，冷盘管的进出口管道与公共水网直接连接；在极端炎热气候下，可将公共水网的冷水通入冷盘管进行大棚内降温。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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