CN113063180A - 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统 - Google Patents

增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113063180A
CN113063180A CN202110545762.XA CN202110545762A CN113063180A CN 113063180 A CN113063180 A CN 113063180A CN 202110545762 A CN202110545762 A CN 202110545762A CN 113063180 A CN113063180 A CN 113063180A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hot water
heating
pvt
cooling
enthalpy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110545762.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113063180B (zh
Inventor
张吉礼
郭晓超
米培源
韩友华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN202110545762.XA priority Critical patent/CN113063180B/zh
Publication of CN113063180A publication Critical patent/CN113063180A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113063180B publication Critical patent/CN113063180B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/001—Compression cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/06—Superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/272—Solar heating or cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明涉及一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和供电系统，可实现供暖和电、供冷和电、供生活热水和电、供冷和生活热水及电、供暖和生活热水及电五种功能，为单元家庭夏季供冷、冬季供暖、全年供生活热水和电。本发明以清洁可再生能源太阳能作为系统的冷热源，能源结构合理；以补气型压缩机作为系统的驱动力，对太阳能光伏光热的综合利用进行深度开发，系统节能高效、供能稳定可靠；一机多用，设备使用率高，运行成本低，具有良好的工程应用价值和社会经济效益，促进非化石能源利用、能源结构调整、节能减排事业发展，助力建设清洁低碳社会、实现能源可持续发展。

Description

增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统
技术领域
本发明属于太阳能光伏光热深度综合利用技术领域，尤其是一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统。
背景技术
太阳能是一种清洁、高效、永不衰竭的可再生能源，其利用方式多种多样，因此太阳能利用是解决建筑领域能源短缺与环境污染问题的有效途径。而当前太阳能利用主要集中于太阳能光热利用和太阳能光伏利用。太阳能光热利用效率较高，技术成本低，但受太阳能周期性强、稳定性差、能量密度低且不均匀等特点影响，太阳能光热利用稳定性、可靠性低；太阳能光伏利用通过光伏效应可直接获得高品质的电能，但光伏电池效率不到20％，这意味着大部分太阳能被反射或转化成热量释放，且随着太阳辐射照度增强，电池片温度升高，光伏电池效率降低。此外，现有的太阳能光热利用和光伏发电技术功能单一，无法满足单元家庭中热电冷多样化用能需求。因此，任何一种单一的太阳能利用形式均存在能源利用效率低、设备使用率低、组件占地面积大等问题。因此，针对上述问题，近年来，研究人员提出了许多方案。
专利号为“201611152964.3”，名称是“一种制冷剂泵驱动的太阳能PVT热电联供系统”，公开号为“CN106766357A”，该技术通过以制冷剂为循环工质、以制冷剂泵为驱动力，实现了太阳能光伏光热的综合利用，但仅能供生活热水和电，未能满足单元家庭中供暖和供冷的用能需求。
专利号为“CN202020771924.2”，名称是“一种新型太阳能智能热电联供系统”，公开号为“CN212081395U”，同时利用太阳能光伏发电技术和光热产热技术，实现供电供暖一体化，提高了太阳能光伏光热的综合利用率，但仅能供暖和电，未能满足单元家庭中供生活热水和供冷的用能需求。
专利号为“201710653981.3”，名称是“一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的PVT热泵系统”，公开号为“CN107401855A”，该技术通过太阳能光伏光热技术与热泵技术相结合，实现了太阳能光伏光热的综合利用，非最不利工况下基本满足单元家庭中供暖、供冷、全年供生活热水和电的用能需求。
但在上述专利中，由于受太阳能周期性强、稳定性差、能量密度低且不均匀等特点的影响，PVT热泵系统供能稳定性和运行可靠性低，在最不利工况下难以满足单元家庭冷热需求，比如，在冬季太阳辐射照度较弱时，系统制热性能差，难以满足室内热负荷需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于依托补气型压缩机驱动的热泵补气增焓技术，以可再生能源太阳能作为系统的冷热源，节能高效、稳定可靠的为单元家庭夏季夜间制冷、冬季供暖、全年供生活热水和电。
为实现上述目的，本发明的技术方案：
一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统；
所述的制冷剂系统主要由补气型压缩机1、油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4、供暖/冷换热器5、干燥过滤器6、储液器7、中间冷却器10、多个电子膨胀阀、PVT阵列12、气液分离/回热器8和多个单向阀组成；补气型压缩机1排气管依次连接油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4，经四通阀4分出两路，一路依次连接供暖/冷换热器5、单向阀一13、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8，经气液分离/回热器8又分出两路，一路依次连接电子膨胀阀一9、中间冷却器10、单向阀五17、补气型压缩机1补气口，而另一路依次连接中间冷却器10、电子膨胀阀二11、单向阀四16、PVT阵列12、四通阀4、气液分离/回热器8、补气型压缩机1吸气口；经四通阀4分出的另一路依次连接PVT阵列12、单向阀三15、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8。
所述的制冷剂系统的工作模式，具体包括以下两种：
模式一、生活热水换热器3和供暖/冷换热器5作为冷凝器、PVT阵列作为蒸发器，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9和电子膨胀阀二11启动；
模式二、生活热水换热器3和PVT阵列12作为冷凝器、供暖/冷换热器5作为蒸发器，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9和电子膨胀阀二11启动。
所述的PVT阵列12用于吸收日间太阳辐射能制热和发电，以及夜间天空长波冷辐射能制冷；所述的PVT阵列12由多个PVT组件构成，其组合形式可以是串联，还可以是并联；
所述的PVT组件从上至下由钢化玻璃、EVA胶膜、光伏电池片、EVA胶膜、集热板、EVA胶膜、吹胀铝板层压而成；
所述的补气型压缩机1用于将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气体，此外，通过补气增焓技术提高系统制热效率、稳定性和可靠性，所述补气型压缩机1的类型包括转子式、涡旋式等；
所述的生活热水换热器3用于制备生活热水，所述生活热水换热器3的类型包括板换式、套管式、壳管式；
所述的电子膨胀阀可以被热力膨胀阀替代。
所述的生活热水系统主要由水泵、生活热水换热器和电动阀组成；水泵一18、生活热水换热器3和电动阀一20经水管路相连接组成；
所述的供暖/冷水系统主要由水泵、供暖/冷换热器5和电动阀组成；水泵二19、供暖/冷换热器5和电动阀二21经水管路相连接组成。
所述的生活热水系统和供暖/冷水系统的工作模式，具体包括以下三种：
模式一、当系统供生活热水时，水泵一18和电动阀一20开启；
模式二、当系统供暖/冷时，水泵二19和电动阀二21开启；
模式三、当系统供暖/冷和生活热水时，水泵一18、水泵二19、电动阀一20和电动阀二21开启。
所述的电力系统主要由PVT阵列12、逆变器22和市政电网经电路相连接组成。
所述的电力系统利用太阳能光生伏特效应将光能转换为直流电能，经逆变器转换为交流电能，所述的电力系统类型包括光伏并网发电系统和光伏离网发电系统，光伏并网发电系统是将系统产出的交流电能并入国家电网，再从国家电网取电供给用户负载使用；光伏离网发电系统是将系统产出的直流电能储存到蓄电池中，再经逆变器将蓄电池中直流电能转换为交流电能供给用户负载使用。
通过控制制冷剂系统中补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀、生活热水系统和供暖/冷水系统中水泵的启停以及电动阀的开闭，增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统最终实现以下5种运行模式的切换：
模式一、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵一18启动，电动阀一20开启，实现增焓型PVT热泵户用供生活热水和电功能；
模式二、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵二19启动，电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和电功能；
模式三、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18和水泵二19启动，电动阀一20和电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和生活热水及电功能；
模式四、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵二19启动，电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供冷和电功能；
模式五、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18和水泵二19启动，电动阀一20和电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供冷和生活热水及电功能。
本发明的有益效果：
本发明以可再生能源太阳能作为热泵系统的冷热源，绿色环保；
本发明对太阳能光伏光热综合利用进行了深度开发，提高了太阳能综合利用效率；
本发明供电稳定、清洁，输出灵活，运行成本低，使用寿命长；
本发明将补气增焓技术应用到PVT热泵系统中，提高了系统在最不利工况下运行的稳定性，保障了系统在最不利工况下的供能能力；
本发明可为单元家庭夏季供冷、冬季供暖、全年供生活热水和电，实现一机多用，提高了设备利用率。
附图说明
图1为本发明的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统原理图；
图2为本发明增焓型PVT热泵户用供电和生活热水运行模式原理图；
图3为本发明增焓型PVT热泵户用供暖和电运行模式原理图；
图4为本发明增焓型PVT热泵户用供暖和电及生活热水运行模式原理图；
图5为本发明增焓型PVT热泵户用供冷和电运行模式原理图；
图6为本发明增焓型PVT热泵户用供冷和电及生活热水运行模式原理图；
图中：1-补气型压缩机，2-油分离器，3-生活热水换热器，4-四通阀，5-供暖/冷换热器，6-干燥过滤器，7-储液器，8-气液分离/回热器，9-电子膨胀阀一，10-中间冷却器，11-电子膨胀阀二，12-PVT组件，13-单向阀一，14-单向阀二，15-单向阀三，16-单向阀四，17-单向阀五，18-水泵一，19-水泵二，20-电动阀一，21-电动阀二，22-逆变器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该实施例中，一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统。
制冷剂系统主要由补气型压缩机1、油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4、供暖/冷换热器5、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8、电子膨胀阀一9、中间冷却器10、电子膨胀阀二11、PVT阵列12、单向阀一13，单向阀二14，单向阀三15，单向阀四16和单向阀五17经制冷剂管路相连接组成；
生活热水系统由水泵一18、生活热水换热器3、电动阀一20经水管路相连接组成；
供暖/冷水系统由水泵二19、供暖/冷换热器5、电动阀二21经水管路相连接组成；
电力系统由PVT阵列12、逆变器22、市政电网经电路相连接组成。
本实施例，可通过补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18、水泵二19的启停，以及电动阀一20、二21的开闭，可实现供暖/冷、生活热水和电力供应的功能，达到一机多用。
(1)增焓型PVT热泵户用供电和生活热水模式运行时，补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵一18启动，电动阀一20开启。此时，如图2所示，其工作原理如下：低温低压气态制冷剂被补气型压缩机1压缩为高温高压的气态制冷剂，经油分离器2进入生活热水换热器3将热量释放到生活热水系统中，高温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，后经四通阀4、供暖/冷换热器5、单向阀一13、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8后分两路：一路经电子膨胀阀一9节流为中低温中压气液两相态制冷剂，其中液态制冷剂经中间冷却器10吸热蒸发为气态，纯气态制冷剂进入补气型压缩机1补气口；另一路经中间冷却器10冷却后进入电子膨胀阀二11节流为低温低压气液两相态制冷剂，接着经单向阀四16进入PVT阵列12吸收太阳能蒸发为气态制冷剂，最后经四通阀4、气液分离/回热器8进入补气型压缩机1吸气口。生活热水在水泵一18的驱动下进入生活热水换热器3吸热，并以此循环，生活热水不断被加热。此外，PVT阵列12将太阳能中紫外、可见、近红外光波转化为直流电，后经逆变器22转变为交流电并入市政电网中。
(2)增焓型PVT热泵户用供暖和电模式运行时，补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵二19启动，电动阀二21开启。此时，如图3所示，其工作原理如下：低温低压气态制冷剂被补气型压缩机1压缩为高温高压的气态制冷剂，后依次经油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4进入供暖/冷换热器5将热量释放到供暖水系统中，高温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，接着依次经单向阀一13、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8后分两路：一路经电子膨胀阀一9节流为中低温中压气液两相态制冷剂，其中液态制冷剂经中间冷却器10吸热蒸发为气态，纯气态制冷剂进入补气型压缩机1补气口；另一路经中间冷却器10冷却后进入电子膨胀阀二11节流为低温低压气液两相态制冷剂，接着经单向阀四16进入PVT阵列12吸收太阳能蒸发为气态制冷剂，最后经四通阀4、气液分离/回热器8进入补气型压缩机1吸气口。供暖热水在水泵二19的驱动下进入供暖/冷换热器5吸热，并以此循环，供暖热水被加热。此外，PVT阵列12将太阳能中紫外、可见、近红外光波转化为直流电，后经逆变器22转变为交流电并入市政电网中。
(3)增焓型PVT热泵户用供暖和生活热水及电模式运行时，补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18和水泵二19启动，电动阀一20和电动阀二21开启。此时，如图4所示，其工作原理如下：低温低压气态制冷剂被补气型压缩机1压缩为高温高压的气态制冷剂，经油分离器2进入生活热水换热器3和供暖/冷换热器5将热量分别释放到生活热水和供暖热水系统中，高温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，后经四通阀4进入供暖/冷换热器5将热量释放到供暖水系统中，中温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，接着依次经单向阀一13、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8后分两路：一路经电子膨胀阀9节流为中低温中压气液两相态制冷剂，其中液态制冷剂经中间冷却器10吸热蒸发为气态，纯气态制冷剂进入补气型压缩机1补气口；另一路经中间冷却器10冷却后进入电子膨胀阀二11节流为低温低压气液两相态制冷剂，接着经单向阀四16进入PVT阵列12吸收太阳能蒸发为气态制冷剂，最后经四通阀4、气液分离/回热器8进入补气型压缩机1吸气口。生活热水在水泵一18的驱动下进入生活热水换热器3吸热，并以此循环，生活热水不断被加热；供暖热水在水泵二19的驱动下进入供暖/冷换热器5吸热，并以此循环，供暖热水被加热。此外，PVT阵列12将太阳能中紫外、可见、近红外光波转化为直流电，后经逆变器22转变为交流电并入市政电网中。
(4)增焓型PVT热泵户用供冷和电模式运行时，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二1和水泵二19启动，电动阀二21开启。此时，如图5所示，其工作原理如下：低温低压气态制冷剂被补气型压缩机1压缩为高温高压的气态制冷剂，后经油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4进入PVT阵列12将热量释放到外界，高温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，接着依次经单向阀三15、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8后分两路：一路经电子膨胀阀9节流为中低温中压气液两相态制冷剂，其中液态制冷剂经中间冷却器10吸热蒸发为气态，纯气态制冷剂进入补气型压缩机1补气口；另一路经中间冷却器10冷却后进入电子膨胀阀二11节流为低温低压气液两相态制冷剂，接着经单向阀二14进入供暖/冷换热器5吸热蒸发为气态制冷剂，最后经四通阀4、气液分离/回热器8进入补气型压缩机1吸气口。供冷冷冻水在水泵二19的驱动下进入供暖/冷换热器5放热，并以此循环，供冷冷冻水不断被冷却。此外，PVT阵列12将太阳能中紫外、可见、近红外光波转化为直流电，后经逆变器22转变为交流电并入市政电网中。
(5)增焓型PVT热泵户用供冷和生活热水及电模式运行时，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18和水泵二19启动，电动阀一20和电动阀二21开启。此时，如图6所示，其工作原理如下：低温低压气态制冷剂被补气型压缩机1压缩为高温高压的气态制冷剂，后经油分离器2进入生活热水换热器3和PVT阵列11中，分别将热量释放到生活热水系统和外界，高温高压气态制冷剂进而被冷凝为中温高压液态制冷剂，接着依次经单向阀三15、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8后分两路：一路经电子膨胀阀9节流为中低温中压气液两相态制冷剂，其中液态制冷剂经中间冷却器10吸热蒸发为气态，纯气态制冷剂进入补气型压缩机1补气口；另一路经中间冷却器10冷却后进入电子膨胀阀二11节流为低温低压气液两相态制冷剂，接着经单向阀二14进入供暖/冷换热器5吸热蒸发为气态制冷剂，最后经四通阀4、气液分离/回热器8进入补气型压缩机1吸气口。生活热水在水泵一18的驱动下进入生活热水换热器3吸热，并以此循环，生活热水不断被加热；供冷冷冻水在水泵二19的驱动下进入供暖/冷换热器5放热，并以此循环，供冷冷冻水不断被冷却。此外，PVT阵列12将太阳能中紫外、可见、近红外光波转化为直流电，后经逆变器22转变为交流电并入市政电网中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于，所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统；
所述的制冷剂系统主要由补气型压缩机(1)、油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)、供暖/冷换热器(5)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、中间冷却器(10)、多个电子膨胀阀、PVT阵列(12)、气液分离/回热器(8)和多个单向阀组成；补气型压缩机(1)排气管依次连接油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)，经四通阀(4)分出两路，一路依次连接供暖/冷换热器(5)、单向阀一(13)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)，经气液分离/回热器(8)又分出两路，一路依次连接电子膨胀阀一(9)、中间冷却器(10)、单向阀五(17)、补气型压缩机(1)补气口，而另一路依次连接中间冷却器(10)、电子膨胀阀二(11)、单向阀四(16)、PVT阵列(12)、四通阀(4)、气液分离/回热器(8)、补气型压缩机(1)吸气口；经四通阀(4)分出的另一路依次连接PVT阵列(12)、单向阀三(15)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)；
所述的生活热水系统主要由水泵一(18)、生活热水换热器(3)和电动阀一(20)经水管路相连接组成；
所述的供暖/冷水系统主要由水泵二(19)、供暖/冷换热器(5)和电动阀二(21)经水管路相连接组成；
所述的电力系统主要由PVT阵列(12)、逆变器(22)和市政电网经电路相连接组成。
2.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的制冷剂系统的工作模式，具体包括以下两种：
模式一、生活热水换热器(3)和供暖/冷换热器(5)作为冷凝器、PVT阵列(12)作为蒸发器，补气型压缩机(1)、四通阀(4)、电子膨胀阀一(9)和电子膨胀阀二(11)启动；
模式二、生活热水换热器(3)和PVT阵列(12)作为冷凝器、供暖/冷换热器(5)作为蒸发器，补气型压缩机(1)、四通阀(4)、电子膨胀阀一(9)和电子膨胀阀二(11)启动。
3.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的生活热水系统和供暖/冷水系统的工作模式，具体包括以下三种：
模式一、当系统供生活热水时，水泵一(18)和电动阀一(20)开启；
模式二、当系统供暖/冷时，水泵二(19)和电动阀二(21)开启；
模式三、当系统供暖/冷和生活热水时，水泵一(18)、水泵二(19)、电动阀一(20)和电动阀二(21)开启。
4.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的电力系统利用太阳能光生伏特效应将光能直接转换为直流电能，经逆变器转换为交流电能，所述的电力系统类型包括光伏并网发电系统和光伏离网发电系统。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：通过控制制冷剂系统中补气型压缩机(1)、四通阀(4)、电子膨胀阀、生活热水系统和供暖/冷水系统中水泵的启停以及电动阀的开闭，增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统最终实现以下5种运行模式的切换：
模式一、补气型压缩机(1)、电子膨胀阀一(9)、电子膨胀阀二(11)和水泵一(18)启动，电动阀一(20)开启，实现增焓型PVT热泵户用供生活热水和电功能；
模式二、补气型压缩机(1)、电子膨胀阀一(9)、电子膨胀阀二(11)和水泵二(19)启动，电动阀二(21)开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和电功能；
模式三、补气型压缩机(1)、电子膨胀阀一(9)、电子膨胀阀二(11)、水泵一(18)和水泵二(19)启动，电动阀一(20)和电动阀二(21)开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和生活热水及电功能；
模式四、补气型压缩机(1)、电子膨胀阀一(9)、电子膨胀阀二(11)、水泵二(19)启动，电动阀二(21)开启，实现增焓型PVT热泵户用供冷和电功能；
模式五、补气型压缩机(1)、电子膨胀阀一(9)、电子膨胀阀二(11)、水泵一(18)和水泵二(19)启动，电动阀一(20)和电动阀二(21)开启，实现增焓型PVT热泵户用供冷和生活热水及电功能。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的PVT阵列(12)用于吸收日间太阳辐射能制热和发电，以及夜间天空长波冷辐射能制冷；所述的PVT阵列(12)由多个PVT组件构成，其组合形式是串联或并联。
7.根据权利要求6所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的PVT组件从上至下由钢化玻璃、EVA胶膜、光伏电池片、EVA胶膜、集热板、EVA胶膜和吹胀铝板层压而成。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述补气型压缩机(1)的类型包括转子式和涡旋式。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的生活热水换热器(3)用于制备生活热水，所述生活热水换热器(3)的类型包括板换式、套管式和壳管式。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的电子膨胀阀可以被热力膨胀阀替代。
CN202110545762.XA 2021-05-19 2021-05-19 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统 Active CN113063180B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110545762.XA CN113063180B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110545762.XA CN113063180B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113063180A true CN113063180A (zh) 2021-07-02
CN113063180B CN113063180B (zh) 2022-05-10

Family

ID=76568448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110545762.XA Active CN113063180B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113063180B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008683A1 (en) * 1994-09-15 1996-03-21 Colin Francis Johnson Solar concentrator for heat and electricity
CN101566406A (zh) * 2009-05-18 2009-10-28 李智虎 太阳能光伏与光热联产式混合动力热泵
CN104748407A (zh) * 2015-03-04 2015-07-01 大连理工大学 一种太阳能热电联产联供系统
CN106016771A (zh) * 2016-07-18 2016-10-12 常州海卡太阳能热泵有限公司 太阳能空气源热泵三联供系统及其控制方法
CN106958963A (zh) * 2017-05-05 2017-07-18 天津城建大学 基于有机朗肯循环及溴化锂制冷的太阳能冷热电联产系统
CN107401855A (zh) * 2017-08-03 2017-11-28 大连理工大学 一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的pvt热泵系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008683A1 (en) * 1994-09-15 1996-03-21 Colin Francis Johnson Solar concentrator for heat and electricity
CN101566406A (zh) * 2009-05-18 2009-10-28 李智虎 太阳能光伏与光热联产式混合动力热泵
CN104748407A (zh) * 2015-03-04 2015-07-01 大连理工大学 一种太阳能热电联产联供系统
CN106016771A (zh) * 2016-07-18 2016-10-12 常州海卡太阳能热泵有限公司 太阳能空气源热泵三联供系统及其控制方法
CN106958963A (zh) * 2017-05-05 2017-07-18 天津城建大学 基于有机朗肯循环及溴化锂制冷的太阳能冷热电联产系统
CN107401855A (zh) * 2017-08-03 2017-11-28 大连理工大学 一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的pvt热泵系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
时阳: "《制冷技术》", 30 June 2015, 中国轻工业出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113063180B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107401855B (zh) 一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的pvt热泵系统
CN200979260Y (zh) 太阳能电池空调系统
CN1862148A (zh) 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置
CN104716665A (zh) 一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统
CN101566406A (zh) 太阳能光伏与光热联产式混合动力热泵
CN207455948U (zh) 一种利用太阳辐射和天空冷辐射的pvt热泵系统
CN204373270U (zh) 光伏空调热泵热水器
CN213901222U (zh) 一种光伏光热一体化与太阳能复合热泵供暖系统
CN112814860B (zh) 一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法
CN101832611A (zh) 一种光、电和地热一体化空调系统装置
CN105737437B (zh) 光伏供电式太阳能喷射与直接蒸发复合制冷装置
CN200940974Y (zh) 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置
CN106839217B (zh) 脱电独立运行复合式热泵空调系统及其控制方法
CN110595107A (zh) 高聚光光伏-市电联驱的光伏光热一体化双源热泵能源系统及其运行方法
CN214700973U (zh) 机泵联驱增焓型pvt热泵户用发电供暖及热水三联供系统
CN215951770U (zh) 一种太阳能光伏变频热泵机组
CN217388579U (zh) 一种pvt光储光热型水源热泵系统
CN113063180B (zh) 增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统
CN216716614U (zh) 一种风光电热互补式冷热水双供系统
CN115540018A (zh) 光伏光热复合双源热泵的家庭热电冷联供系统及功能方法
CN211177500U (zh) 一种太阳能一体化综合利用系统
CN113028678A (zh) 一种太阳能光伏变频热泵机组
CN113063178B (zh) 机泵联驱增焓型pvt热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统
CN114739048A (zh) 一种pvt光储光热型水源热泵系统及运行方法
CN214664761U (zh) 机泵联驱增焓型pvt热泵户用发电热水二联供系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant