CN115076759A - 一种非热泵式光伏光热能量互补系统及其互补方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能综合利用领域，具体涉及一种非热泵式光伏光热能量互补系统，系统包括能量基础单元、光伏光热太阳能系统、供电供暖补偿系统和供暖系统，能量基础单元，用于进行地热交换；光伏光热太阳能系统，用于将太阳能转化为热能，进行建筑室内供暖补偿或/和地热补偿，同时将太阳能转化为电能；光伏光热太阳能系统的热能存储单元分别与能量基础单元和供暖系统连接；光伏太阳能板与太阳能电力系统的储电装置连接，供暖系统与能量基础单元连接，用于进行建筑室内供暖或制冷，本发明通过光伏光热太阳能系统分别与供暖系统和能量基础连接，光伏光热太阳能系统的热能存储单元与能量基础连接，可以对地热能进行补热，实现能源互补。

Description

一种非热泵式光伏光热能量互补系统及其互补方法
技术领域
本发明涉及太阳能综合利用领域，具体涉及一种非热泵式光伏光热能量互补系统及其互补方法。
背景技术
目前房屋建筑目前采暖严重依赖化石能源，能源濒临短缺的问题促使国家倡导绿色新型能源供给；利用地热能的能量基础技术目前有着较好的发展，但单靠地热能无法满足建筑室内供暖，而太阳能又有晚上无法补能的弊端；
因此急需一种多能互补式的供暖、制冷系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种非热泵式光伏光热能量互补系统及其互补方法。
本发明提供了一种非热泵式光伏光热能量互补系统，所述系统包括能量基础单元、光伏光热太阳能系统、供电供暖补偿系统和供暖系统，
所述能量基础单元，用于进行地热交换；
所述光伏光热太阳能系统，用于将太阳能转化为热能，进行建筑室内供暖补偿或/和地热补偿，同时将太阳能转化为电能；所述光伏光热太阳能系统的热能转换单元与热能存储单元连接，所述热能存储单元分别与所述能量基础单元和所述供暖系统连接；所述光伏光热太阳能系统包括光伏太阳能板，所述光伏太阳能板与太阳能电力系统输入端连接；太阳能电力系统输出端与所述供暖系统连接；供暖系统输出端连接有保温水箱，所述保温水箱输出端连接有循环水泵，循环水泵输出端与能量基础输入端连接；
所述供电供暖补偿系统与供暖系统或/和照明系统连接，用于建筑室内照明补偿或/和建筑室内供热补偿；
所述供暖系统与所述能量基础单元连接，用于进行建筑室内供暖或制冷；
进一步，所述能量基础单元包括基础以及基础内预埋的换热管；换热管输入端与循环水泵输出端连接,所述光伏光热太阳能系统的热能存储单元与换热管输出端连接；
进一步，所述太阳能电力系统包括输电线路、储电装置；所述电能转换单元与所述储电装置输入端通过输电线路连接，储电装置输出端与所述供暖系统连接；
进一步，所述输电线路上连接有稳压器，所述稳压器与循环水泵连接；
进一步，所述供电供暖补偿系统包括低价谷点供电网和供电电路；所述低价谷点供电网与供暖系统通过供电电路电连接；
一种非热泵式光伏光热能量互补方法为：
采集地热，利用所述地热与室内换热，进行室内供暖或制冷；
在所述地热无法满足室内供暖需求的情况下，若光照情况良好，利用太阳能转化的热量进行室内供暖补偿，同时将未完全利用的太阳能转化的所述热量进行地热补偿；若光照不足，利用电能加热供暖介质，进行夜晚室内供暖补偿。
进一步，若光照不足，利用电能加热供暖介质，所述电能包括太阳能转化的电能和低价谷电，用于进行夜晚室内供暖补偿；
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明非热泵式光伏光热能量互补系统，通过设置能量基础，利用所述地热与室内换热，用于室内供暖或制冷；通过光伏光热太阳能系统分别与供暖系统和能量基础连接，光伏光热太阳能系统的热能存储单元与能量基础连接，可以对地热能进行补热，实现能源互补，使地热能进行补充；光伏光热太阳能系统的光伏太阳能板与太阳能电力系统连接，将太阳能以热能方式储存在建筑基底，满足春、秋、冬季建筑供暖需求；将太阳能以电能方式存储在储电装置中，满足室内夜晚供暖，该系统可以减少化石能源的消耗，利用绿色能源的互补进行建筑能源供给。
(2)本发明非热泵式光伏光热能量互补系统，通过光伏光热太阳能系统与太阳能电力系统连接，将太阳能以电能方式储存在储电装置，储电装置与供暖系统连接，以备不时之需，满足夜晚室内的供暖；同时利用电网中峰谷电价差，采用低价谷电进行夜晚室内的供暖补给。
附图说明
以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：
图1：为本发明整体结构示意图；
图中：1-能量基础，1-2-基础，1-1-换热管，2-光伏光热太阳能系统，2-1-光伏太阳能板，2-2-热能转换单元，3-保温水箱，4-循环水泵，5-太阳能电力系统，5-1-输电线路，5-2-稳压器，5-3-储电装置，6-供电供暖补偿系统，6-1-低价谷点供电网，6-2-供电电路,7-供暖系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种非热泵式光伏光热能量互补系统，该系统包括能量基础1，用于进行地热交换；所述光伏光热太阳能系统2，用于将太阳能转化为热能，进行建筑室内供暖补偿或/和地热补偿，同时将太阳能转化为电能；所述光伏光热太阳能系统2的热能转换单元2-2与热能存储单元连接，所述热能存储单元分别与所述能量基础单元1和所述供暖系统7连接；所述光伏光热太阳能系统2包括光伏太阳能板2-1，所述光伏太阳能板2-1与太阳能电力系统5输入端连接；太阳能电力系统(5)输出端与所述供暖系统7连接；供暖系统7输出端连接有保温水箱3，所述保温水箱3输出端连接有循环水泵4，循环水泵4输出端与能量基础1输入端连接；
所述供电供暖补偿系统6与供暖系统7或/和照明系统连接，用于建筑室内照明补偿或/和建筑室内供热补偿；
所述供暖系统7与所述能量基础单元1连接，用于进行建筑室内供暖或制冷；
需要说明的是，供暖系统7为建筑供暖装置，该建筑供暖装置可以为地热能式水冷空调，为室内提供温度，供电供暖补偿系统6为低价谷点供电系统，为供暖系统7提供电力，使室内温度提升；
所述非热泵式光伏光热能量互补方法：
采集地热，利用所述地热与室内换热，进行室内供暖或制冷；
在所述地热无法满足室内供暖需求的情况下，若光照情况良好，利用太阳能转化的热量进行室内供暖补偿，同时将未完全利用的太阳能转化的所述热量进行地热补偿；若光照不足，利用电能加热供暖介质，进行夜晚室内供暖补偿，所述电能包括太阳能转化的电能和低价谷电，用于进行夜晚室内供暖补偿；
若光照不足，利用电能加热供暖介质，所述电能包括太阳能转化的电能和低价谷电，用于进行夜晚室内供暖补偿；
具体实施中，当冬季室内需要供暖时，由于冬季室内温度在零下℃，地热中的水常年恒温15℃左右，利用地热水温与室内温度换热，首先将室外冷水经过能量基础中基础埋深处的地热能进行升温，此时有较明显的温度升幅(3℃变为10～12℃)，但是仍无法满足冬季室内供暖，因此需要进一步经过光伏光热太阳能系统的进行二次升温，光照良好的情况下，此时温度较容易升到25～27℃，通过光伏光热太阳能系统分别与供暖系统和能量基础连接，光伏光热太阳能系统的热能存储单元与能量基础连接，可以对地热能进行补热，实现能源互补，使地热能进行补充；光伏光热太阳能系统的光伏太阳能板与太阳能电力系统连接，将太阳能以热能方式储存在建筑基底，满足春、秋、冬季建筑供暖需求；同时在夜晚光照较差的环境下，可以利用电网中峰谷电价差，采用低价电用于夜晚室内的供暖补给；整个系统具有低能耗，无污染等绿色环保特点；
当夏季室内需要制冷时，由于室内温度在30℃以上，地热中的水常年恒温15℃左右，利用地热与室内换热，将室外冷水经过能量基础中基础埋深处的地热能进行制冷，利用地热能可以较好的实现室内制冷；
其中，所述能量基础单元1包括基础1-2以及基础内预埋的换热管1-1；换热管1-1输入端与循环水泵4输出端连接,所述光伏光热太阳能系统2的热能存储单元与换热管1-1输出端连接；
需要说明的是，所述能量基础1不限制基础1-2形式，基础1-2可以为筏板基础、灌注桩基础、PHC管桩基础、CFG基础等，都可利用基础埋深处的地热能源，并通过基础内预埋的换热管1-1将导热液将其带出；
其中，所述的太阳能电力系统5包括输电线路5-1、储电装置5-3；光伏太阳能板2-1另一输出端与所述储电装置5-3通过输电线路5-1连接，储电装置5-3输出端与所述供暖系统7连接；
需要说明的是，通过光伏光热太阳能系统与太阳能电力系统连接，将太阳能以电能方式储存在储电装置，储电装置与供暖系统连接，满足夜晚室内的供暖；
其中，所述输电线路5-1上连接有稳压器5-2，所述稳压器5-2与循环水泵4连接；
其中，所述的供电供暖补偿系统6包括低价谷点供电网6-1和供电电路6-2；所述低价谷点供电网6-1与供暖系统7通过供电电路6-2电连接；
需要说明的是，利用电网中峰谷电价差，采用低价电用于夜晚室内的供暖补给；
值得说明的是，该非热泵式光伏光热-能量基础系统，夏季制冷利用能量基础中基础埋深处的地热能与室内换热，可以较好的实现室内制冷；克服了建筑高能耗的弊端，以及能量基础及太阳能供暖效果差的缺陷，
通过光伏光热太阳能系统分别与供暖系统和能量基础连接，光伏光热太阳能系统的热能存储单元与能量基础连接，可以对地热能进行补热，实现能源互补，使地热能进行补充；光伏光热太阳能系统的光伏太阳能板与太阳能电力系统连接，将太阳能以热能方式储存在建筑基底，满足春、秋、冬季建筑供暖需求；同时在夜晚光照较差的环境下，可以利用电网中峰谷电价差，采用低价电用于夜晚室内的供暖补给；通过光伏光热太阳能系统与太阳能电力系统连接，将太阳能以电能方式储存在储电装置，储电装置与供暖系统连接，以备不时之需，满足夜晚室内的供暖；同时利用电网中峰谷电价差，采用低价谷电进行夜晚室内的供暖补给；该系统可以减少化石能源的消耗，利用绿色能源的互补进行建筑能源供给。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种非热泵式光伏光热能量互补系统，其特征在于，所述系统包括能量基础单元(1)、光伏光热太阳能系统(2)、供电供暖补偿系统(6)和供暖系统(7)，
所述能量基础单元(1)，用于进行地热交换；
所述光伏光热太阳能系统(2)，用于将太阳能转化为热能，进行建筑室内供暖补偿或/和地热补偿，同时将太阳能转化为电能；所述光伏光热太阳能系统(2)的热能转换单元(2-2)与热能存储单元连接，所述热能存储单元分别与所述能量基础单元(1)和所述供暖系统(7)连接；所述光伏光热太阳能系统(2)包括光伏太阳能板(2-1)，所述光伏太阳能板(2-1)与太阳能电力系统(5)输入端连接；太阳能电力系统(5)输出端与所述供暖系统(7)连接；供暖系统(7)输出端连接有保温水箱(3)，所述保温水箱(3)输出端连接有循环水泵(4)，循环水泵(4)输出端与能量基础(1)输入端连接；
所述供电供暖补偿系统(6)与供暖系统(7)或/和照明系统连接，用于建筑室内照明补偿或/和建筑室内供热补偿；
所述供暖系统(7)与所述能量基础单元(1)连接，用于进行建筑室内供暖或制冷。
2.根据权利要求1所述的非热泵式光伏光热能量互补系统，其特征在于，所述能量基础单元(1)包括基础(1-2)以及基础内预埋的换热管(1-1)；换热管(1-1)输入端与循环水泵(4)输出端连接,所述光伏光热太阳能系统(2)的热能存储单元与换热管(1-1)输出端连接。
3.根据权利要求1所述的非热泵式光伏光热能量互补系统，其特征在于，所述太阳能电力系统(5)包括输电线路(5-1)和储电装置(5-3)；所述电能转换单元(2-1)与所述储电装置(5-3)输入端通过输电线路(5-1)连接，储电装置(5-3)输出端与所述供暖系统(7)连接。
4.根据权利要求3所述的一种非热泵式光伏光热能量互补系统，其特征在于，所述输电线路(5-1)上连接有稳压器(5-2)，所述稳压器(5-2)与循环水泵(4)连接。
5.根据权利要求1所述的非热泵式光伏光热能量互补系统，其特征在于，所述供电供暖补偿系统(6)包括低价谷点供电网(6-1)和供电电路(6-2)；所述低价谷点供电网(6-1)与供暖系统(7)通过供电电路(6-2)电连接。
6.一种非热泵式光伏光热能量互补方法，其特征在于：
采集地热，利用所述地热与室内换热，进行室内供暖或制冷；
在所述地热无法满足室内供暖需求的情况下，若光照情况良好，利用太阳能转化的热量进行室内供暖补偿，同时将未完全利用的太阳能转化的所述热量进行地热补偿；若光照不足，利用电能加热供暖介质，进行夜晚室内供暖补偿。
7.根据权利要求6所述的非热泵式光伏光热能量互补方法，其特征在于：
若光照不足，利用电能加热供暖介质，所述电能包括太阳能转化的电能和低价谷电，用于进行夜晚室内供暖补偿。
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