CN119063304A - 基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法 - Google Patents

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CN119063304A CN202411393970.2A CN202411393970A CN119063304A CN 119063304 A CN119063304 A CN 119063304A CN 202411393970 A CN202411393970 A CN 202411393970A CN 119063304 A CN119063304 A CN 119063304A
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Abstract

本发明公开了基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，解决了现有的吸收式热泵系统运行方法不合理导致的能源消耗较大的技术问题。本发明具有多种运行模式，可以实现供暖、供冷、供生活热水及供电，根据太阳能光伏余热系统的出水温度和室外平均温度，通过多层控制逻辑适应性选择最低能耗的运行模式，实现能源的充分利用，降低综合能源四联供系统的能源消耗，适用性强，为太阳能、地热能、空气能的综合高效利用提供了途径，并实现了零碳排放，PV/T组件产出的电能可直接供本发明的热泵、水泵等耗电设备使用，异常断电时保证耗电设备正常运行，通过连接电网，在非供暖季，产生的多余电能还可并网销售，实现清洁能源的充分利用。

Description

基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法
技术领域
本发明涉及清洁能源利用技术领域，特别是指基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法。
背景技术
授权公告日为2016.01.13、授权公告号为CN 103604248 B的中国发明专利公开了一种三用型地源吸收式热泵系统及运行方法，所述系统包括吸收式热泵、地埋管、生活热水箱、板式换热器、切换泵及多个阀门。所述方法基于燃料燃烧的供热系统与地源吸收式热泵结合，并增设了热回收环路和切换装置，提供冬季采暖、夏季空调和全年生活热水。根据不同季节、不同需求的负荷特征，通过切换能实现多种不同的运行模式。在夏季制冷的同时回收吸收器排热和（或）冷凝器排热用于制取生活热水。相比于传统的电热泵，吸收式热泵制热时从土壤取热较少量、制冷时向土壤排热较大，而全年生活热水的需求能进一步增加取热量，夏季热回收能进一步减少排热量，故能有效缩小全年热不平衡率，既可提高传统系统的一次能源效率，又能长年维持稳定可靠的供热空调性能。
但上述系统仍存在以下问题：一是总体能效不高，燃料燃烧供热系统会造成较大的能源消耗，并造成环境污染，二是可运行功能模式少，不能满足各种条件下的供热或供冷需求，三是需要额外供电，增加能源消耗，如异常断电，系统则陷于瘫痪状态。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，解决了现有的吸收式热泵系统运行方法不合理导致的能源消耗较大的技术问题。
本申请的技术方案为：
基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，通过太阳能光伏余热系统进行供电，在供暖季，太阳能光伏余热系统的出水温度大于阈值一时，优先选取太阳能光伏余热系统作为热源，太阳能光伏余热系统的出水温度小于阈值一和室外平均温度大于阈值二时，优先选取空气源热泵机组作为热源，在供暖季其他时段，优先选取地埋管换热器作为热源；在供冷季，室外平均温度小于阈值三时，选取空气源热泵机组作为冷源，室外平均温度大于阈值三时，选取地埋管换热器作为冷源；在供生活热水时，太阳能光伏余热系统的出水温度大于阈值一时，选取太阳能光伏余热系统作为热源，太阳能光伏余热系统的出水温度小于阈值一时，空气源热泵机组作为热源；所述冷源、热源分别单独运行或并联运行。
具体工作时，在供暖季，例如在冬季，首先根据太阳能光伏余热系统的出水温度判断是否优先由太阳能光伏余热系统作为热源，最大程度利用太阳能，当太阳能光伏余热系统的出水温度不符合条件时，再判断室外平均温度是否大于阈值二，当室外平均温度低于阈值二时，由地埋管换热器作为热源。对于冬季供暖季节，由于室外空气温度较低，而地埋管换热器的出水温度较高，土壤源热泵的供热效率要远远高于空气源热泵的供热效率，使用地埋管换热器作为热源可以尽可能的降低能源损耗，实现最大程度的节能；为增加供暖的稳定性，当太阳能光伏余热系统的出水温度大于地埋管换热器的出水温度时，将太阳能光伏余热系统和地埋管换热器同时作为热源，当太阳能光伏余热系统的出水温度等于地埋管换热器的出水温度时，将太阳能光伏余热系统联合空气源热泵机组共同作为热源，当太阳能光伏余热系统的出水温度小于地埋管换热器的出水温度时，将地埋管换热器联合空气源热泵机组共同作为热源。
在供冷季，例如在夏季，当室外平均温度较低时，选取空气源热泵机组作为冷源，降低空气源热泵机组的运行负荷，降低能耗，当室外平均温度较高时，选取地埋管换热器作为冷源，充分利用土壤热量，实现最大程度的节能，或者空气源热泵机组联合地埋管换热器共同作为冷源，增加供冷的稳定性。
在供生活热水时，首先根据太阳能光伏余热系统的出水温度判断是否优先由太阳能光伏余热系统作为热源，最大程度利用太阳能，当太阳能光伏余热系统的出水温度不符合条件时，再运行空气源热泵机组作为热源制取一定温度的热水，用以生活热水的稳定供应。
优选地，所述工作方法包括PV/T-热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供冷模式、空气源热泵供暖模式、空气源热泵供冷模式、PV/T-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T-换热器供生活热水模式、空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T土壤补热模式、发电模式；各供暖模式单独运行或并联运行，各供冷模式单独运行或并联运行。
具体地，在供暖季，当太阳能光伏余热系统的出水温度大于10℃时，所述PV/T-热泵供暖模式运行，PV/T-热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统、地源热泵机组和用户末端。
进一步地，太阳能光伏余热系统包括与PV/T组件并联的集热罐，集热罐通过若干个阀门和水泵五与地源热泵机组的蒸发器二连通，地源热泵机组还包括分别通过节流阀二、串联的压缩机二和四通换向阀一与蒸发器二并联的冷凝器二，冷凝器二通过若干个阀门和水泵六与用户末端连通。通过开启集热罐与地源热泵机组的蒸发器二之间的若干个阀门和水泵五，PV/T组件不断向集热罐中蓄热，当集热罐中的水温大于10℃时，集热罐依次与所述地源热泵机组和所述用户末端连通，实现对用户末端的供暖。
具体地，在供暖季，所述地埋管-地源热泵供暖模式均可运行，地埋管-地源热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的地埋管换热器、地源热泵机组和用户末端；在供冷季，地埋管-地源热泵供暖模式通过四通换向阀一切换至所述地埋管-地源热泵供冷模式。
进一步地，地埋管换热器通过若干个阀门和水泵五与地源热泵机组的蒸发器二连通，蒸发器二通过并联的冷凝器二与用户末端连通，地埋管-地源热泵供暖模式和所述地埋管-地源热泵供冷模式通过四通换向阀一切换。地源热泵通过地埋管换热，利用土壤内的稳定温度完成对用户末端的供热或供冷，具有更高的能源利用率和更低的运行成本。
具体地，在供暖季，当太阳能光伏余热系统的出水温度小于10℃且室外平均温度大于3℃时，所述空气源热泵供暖模式运行，空气源热泵供暖模式通过空气源热泵机组连接用户末端；在供冷季，当室外平均温度小于32℃时，所述空气源热泵供冷模式运行。通过四通换向阀二切换空气源热泵供暖模式和空气源热泵供冷模式。
进一步地，空气源热泵机组包括分别通过节流阀三、串联的压缩机三和四通换向阀二并联的蒸发器三与冷凝器三，冷凝器三通过若干个阀门和水泵六与用户末端连通，空气源热泵供暖模式和所述空气源热泵供冷模式通过四通换向阀二切换。
具体地，当太阳能光伏余热系统的出水温度大于10℃且小于45℃时，所述PV/T-生活热水热泵供生活热水模式运行，PV/T-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统、生活热水热泵机组和生活水箱。
进一步地，PV/T-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统、生活热水热泵机组和生活水箱，集热罐通过若干个阀门和水泵三与生活热水热泵机组的蒸发器一连通，生活热水热泵机组还包括分别通过节流阀一、压缩机一与所述蒸发器一并联的冷凝器一，冷凝器一通过若干个阀门和水泵四与生活水箱连通。所述PV/T-生活热水热泵供生活热水模式在全年太阳能辐照度较高时均可运行，PV/T组件不断向集热罐中蓄热，通过开启集热罐与生活热水热泵机组之间的若干个阀门和水泵三，生活热水热泵机组即向生活水箱中储存生活热水供使用。
具体地，当太阳能光伏余热系统的出水温度大于45℃时，所述PV/T-换热器供生活热水模式运行，PV/T-换热器供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统、换热器和生活水箱。
进一步地，PV/T-换热器供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统、换热器和生活水箱，集热罐通过若干个阀门和水泵二与换热器连通，换热器又通过若干个阀门和水泵四与生活水箱连通。所述PV/T-换热器供生活热水模式在非供暖季太阳能辐照度较高时运行，集热罐中水温需大于45℃。PV/T组件不断向集热罐中蓄热，当集热罐中水温水温大于45℃时，通过开启集热罐与换热器，换热器与生活水箱之间的若干个阀门、水泵二和水泵四，换热器即向生活水箱中储存生活热水供使用。
具体地，当太阳能光伏余热系统的出水温度小于10℃时，所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式运行，空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的空气源热泵机组、储热罐、生活热水热泵机组和生活水箱。
进一步地，所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的空气源热泵机组、储热罐、生活热水热泵机组和生活水箱，冷凝器三通过若干个阀门和水泵七与储热罐连通，储热罐通过若干个阀门和水泵三与蒸发器一连通，与蒸发器一并联的冷凝器一通过若干个阀门和水泵四与生活水箱连通。所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式在采暖季阴雨天太阳能热量不足或太阳能辐照度较低时，集热罐中水温小于10℃时，由空气源热泵机组制取一定温度的热水储存在储热罐中作为生活热水热泵机组的低温热源以制取生活热水。
具体地，在非供暖季，当太阳能光伏余热系统的出水温度达到设定温度时，所述PV/T土壤补热模式运行，PV/T土壤补热模式包括连通的太阳能光伏余热系统与地埋管换热器。
进一步地，PV/T土壤补热模式包括通过若干个阀门和水泵五连通的太阳能光伏余热系统与与地埋管换热器。所述PV/T土壤补热模式在非供暖季运行，PV/T组件不断向集热罐中蓄热，当达到需要的温度时，开启各阀门和水泵五通过地埋管换热器向取热过多造成冷热失衡的土壤补热。
具体地，在非供暖季，所述发电模式的光伏并网发电模式运行，在供暖季，所述发电模式的光伏离网发电模式运行；光伏并网发电模式通过PV/T组件连接供电系统的电网，电网分别连接水泵组件、生活热水热泵机组、地源热泵机组及空气源热泵机组；光伏离网发电模式通过PV/T组件分别连接水泵组件、生活热水热泵机组、地源热泵机组及空气源热泵机组。
进一步地，所述发电模式包括光伏并网发电模式和光伏离网发电模式，光伏并网发电模式通过PV/T组件连接供电系统的电网，电网分别连接水泵组件、生活热水热泵机组、地源热泵机组及空气源热泵机组；光伏离网发电模式通过PV/T组件分别连接水泵组件、生活热水热泵机组、地源热泵机组及空气源热泵机组。光伏并网发电模式是将PV/T组件产出的电能汇集至电网，再从电网取电供各热泵机组、水泵等耗电设备使用；光伏离网发电模式是将PV/T组件产出的电能直接供热泵、水泵等耗电设备使用。光伏并网发电模式主要在非供暖季使用，产生的多余电能可以并网销售；光伏离网发电模式主要在供暖季使用，产生的电能主要供热泵、水泵等耗电设备使用。
与现有技术相比，本发明所公开的技术方案具有以下有益效果：
1.本发明具有多种运行模式，可以实现供暖、供冷、供生活热水及供电，根据太阳能光伏余热系统的出水温度和室外平均温度，通过多层控制逻辑适应性选择最低能耗的运行模式，实现能源的充分利用，降低综合能源四联供系统的能源消耗，适用性强，为太阳能、地热能、空气能的综合高效利用提供了途径，并实现了零碳排放；
2.本发明的多种供暖模式和多种供冷模式均可并联运行，增加了供暖和供冷的稳定性，根据太阳能光伏余热系统的出水温度和地埋管换热器的出水温度对比，将太阳能光伏余热系统或地埋管换热器联合空气源热泵机组共同作为热源，在能源充分利用的基础上，实现供暖、供冷、供电及生活热水的稳定供应；
3.本发明的PV/T组件发电产生的余热可作为地源热泵机组、生活热水热泵机组的低温热源，也可储存在土壤中解决因取热多于储热造成的土壤冷热失衡问题，同时可提高太阳能的利用率；PV/T组件产出的电能可直接供综合能源四联供系统的热泵、水泵等耗电设备使用，异常断电时保证综合能源四联供系统的正常运行，而且PV/T组件连接有电网，在非供暖季时，产生的多余电能还可并网销售，实现清洁能源的充分利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的四联供系统的整体工作原理图；
图2是本发明的四联供系统的PV/T-热泵供暖模式；
图3是本发明的四联供系统的地埋管-地源热泵供暖模式；
图4是本发明的四联供系统的空气源热泵供暖模式；
图5是本发明的四联供系统的PV/T-地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式；
图6是本发明的四联供系统的PV/T-地源热泵联合空气源热泵供暖模式；
图7是本发明的四联供系统的地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖/供冷模式；
图8是本发明的四联供系统的PV/T-生活热水热泵供生活热水模式；
图9是本发明的四联供系统的PV/T-换热器供生活热水模式；
图10是本发明的四联供系统的空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式；
图11是本发明的四联供系统的PV/T土壤补热模式；
图12是本发明的四联供系统的发电模式。
附图标号说明：
1太阳能光伏余热系统、101 PV/T组件、2生活热水热泵机组、201蒸发器一、202压缩机一、203冷凝器一、204节流阀一、3地源热泵机组、301蒸发器二、302压缩机二、303冷凝器二、304节流阀二、305四通换向阀一、4空气源热泵机组、401蒸发器三、402压缩机三、403冷凝器三、404节流阀三、405四通换向阀二、5地埋管换热器、6换热器、7用户末端、8供电系统、801电表、802逆变器、803电网、9阀门组件、901阀门一、902阀门二、903阀门三、904阀门四、905阀门五、906阀门六、907阀门七、908阀门八、909阀门九、910阀门十、911阀门十一、912阀门十二、913阀门十三、914阀门十四、915阀门十五、916阀门十六、917阀门十七、918阀门十八、919阀门十九、10水泵组件、1001水泵一、1002水泵二、1003水泵三、1004水泵四、1005水泵五、1006水泵六、1007水泵七、1101集热罐、1102生活水箱、1103储热罐。
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。基于本发明的核心构思及以下实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例1，基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，通过太阳能光伏余热系统1进行供电，在供暖季，太阳能光伏余热系统1的出水温度大于阈值一时，优先选取太阳能光伏余热系统1作为热源，太阳能光伏余热系统1的出水温度小于阈值一和室外平均温度大于阈值二时，优先选取空气源热泵机组4作为热源，在供暖季其他时段，优先选取地埋管换热器5作为热源；在供冷季，室外平均温度小于阈值三时，选取空气源热泵机组4作为冷源，室外平均温度大于阈值三时，选取地埋管换热器5作为冷源；在供生活热水时，太阳能光伏余热系统1的出水温度大于阈值一时，选取太阳能光伏余热系统1作为热源，太阳能光伏余热系统1的出水温度小于阈值一时，空气源热泵机组4作为热源；所述冷源、热源分别单独运行或并联运行。
具体工作时，在供暖季，例如在冬季，首先根据太阳能光伏余热系统1的出水温度判断是否优先由太阳能光伏余热系统1作为热源，最大程度利用太阳能，当太阳能光伏余热系统1的出水温度不符合条件时，再根据室外平均温度判断是否由空气源热泵机组4作为热源，尽可能的降低能源损耗，实现最大程度的节能，当空气源热泵机组4不适合作为单独热源时，再通过地埋管换热器5作为热源；为减少能源损耗，增加供暖的稳定性，当太阳能光伏余热系统1的出水温度大于地埋管换热器5的出水温度时，将太阳能光伏余热系统1和地埋管换热器5同时作为热源，当太阳能光伏余热系统1的出水温度等于地埋管换热器5的出水温度时，将太阳能光伏余热系统1联合空气源热泵机组4共同作为热源，当太阳能光伏余热系统1的出水温度小于地埋管换热器5的出水温度时，将地埋管换热器5联合空气源热泵机组4共同作为热源。
在供冷季，例如在夏季，当室外平均温度较低时，选取空气源热泵机组4作为冷源，降低空气源热泵机组4的运行负荷，降低能耗，当室外平均温度较高时，选取地埋管换热器5作为冷源，充分利用土壤热量，实现最大程度的节能，或者空气源热泵机组4联合地埋管换热器5共同作为冷源，增加供冷的稳定性。
在供生活热水时，首先根据太阳能光伏余热系统1的出水温度判断是否优先由太阳能光伏余热系统1作为热源，最大程度利用太阳能，当太阳能光伏余热系统1的出水温度不符合条件时，再运行空气源热泵机组4作为热源制取一定温度的热水，用以生活热水的稳定供应。
具体地，如图1所示，太阳能光伏余热系统1包括通过阀门一901和水泵一1001连通的PV/T组件101和集热罐1101，生活热水热泵机组2包括通过节流阀一204和压缩机一202连通的蒸发器一201与冷凝器一203，地源热泵机组3包括通过节流阀二304、串联的压缩机二302和四通换向阀一305连通的蒸发器二301和冷凝器二303，空气源热泵机组4包括通过节流阀三404、串联的压缩机三402和四通换向阀二405连通的蒸发器三401与冷凝器三403。供电系统8包括与PV/T组件101连接的电表801，电表801依次连接有逆变器802、电网803。太阳能光伏余热系统1在产生的电能可以供所述系统的各个热泵机组、水泵等耗电设备使用。太阳能光伏余热系统1、生活热水热泵机组2、地源热泵机组3、空气源热泵机组4、通过地埋管换热器5或换热器6给用户末端7提供稳定的供暖、供冷或供生活热水。
所述系统利用水为传热介质，通过各个热泵机组、太阳能光伏余热系统1及所述管路将热量或冷量输送至用户末端7，所述太阳能光伏余热系统1既可以发电，也可以作为热源，PV/T组件101发电产生的余热可以作为地源热泵机组3、生活热水热泵机组2的低温热源，也可以储存在土壤中解决土壤冷热失衡问题，同时可以提高太阳能的利用率；所述系统具有多种运行模式，通过不同的控制方式可以实现供暖、供冷、供电及生活热水的稳定供应，为太阳能、地热能、空气能的综合高效利用提供了途径，并能实现零碳排放。
实施例2，在实施例1的基础上，基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，包括PV/T-热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供冷模式、空气源热泵供暖模式、空气源热泵供冷模式、PV/T-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T-换热器供生活热水模式、空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T土壤补热模式、发电模式；各供暖模式单独运行或并联运行，各供冷模式单独运行或并联运行，本实施例提供了可以稳定供暖、供冷、供电及供生活热水的多种工作模式，适用于各种外界环境和用户末端的需求，根据外界环境温度或太阳光强弱可选择最适合的工作模式，降低所述系统的能源消耗。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了PV/T-热泵供暖模式的实施方式，所述PV/T-热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统1、地源热泵机组3和用户末端7，太阳能光伏余热系统1包括与PV/T组件101并联的集热罐1101，集热罐1101通过若干个阀门和水泵五1005与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3还包括分别通过节流阀二304、串联的压缩机二302和四通换向阀一305与蒸发器二301并联的冷凝器二303，冷凝器二303通过若干个阀门和水泵六1006与用户末端7连通。
具体地，PV/T-热泵供暖模式模式在供暖季太阳能辐照度较高时运行，集热罐1101温度大于10℃时，如图2所示，集热罐1101分别通过依次串联的阀门二902、阀门三903、阀门十二912、水泵五1005及阀门十三913、依次串联的阀门六906、阀门十910、阀门十五915、阀门十六916与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3还包括分别通过节流阀二304、串联的压缩机二302和四通换向阀一305与蒸发器二301并联的冷凝器二303，冷凝器二303分别通过阀门十四914、串联的阀门十七917和水泵六1006连接用户末端7。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了地埋管-地源热泵供暖模式的实施方式，所述地埋管-地源热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的地埋管换热器5、地源热泵机组3和用户末端7，地埋管换热器5通过若干个阀门和水泵五1005与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，蒸发器二301通过并联的冷凝器二303与用户末端7连通，地埋管-地源热泵供暖模式和所述地埋管-地源热泵供冷模式通过四通换向阀一305切换。地埋管-地源热泵供暖模式在供暖季、供冷季任何时段均可运行。地源热泵通过地埋管换热，利用土壤内的稳定温度完成对用户末端7的供热或供冷，具有更高的能源利用率和更低的运行成本。
具体地，如图3所示，地埋管换热器5分别通过依次串联的阀门十一911、阀门十二912、水泵五1005及阀门十三913、依次串联的阀门十五915、阀门十六916与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3还包括分别通过节流阀二304、串联的压缩机二302和四通换向阀一305与蒸发器二301并联的冷凝器二303，冷凝器二303分别通过阀门十四914、串联的阀门十七917和水泵六1006连接用户末端7，地埋管-地源热泵供暖模式和所述地埋管-地源热泵供冷模式通过四通换向阀一305切换。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了空气源热泵供暖模式的实施方式，所述空气源热泵供暖模式包括空气源热泵机组4，空气源热泵机组4包括分别通过节流阀三404、串联的压缩机三402和四通换向阀二405并联的蒸发器三401与冷凝器三403，冷凝器三403通过若干个阀门和水泵六1006与用户末端7连通，空气源热泵供暖模式和所述空气源热泵供冷模式通过四通换向阀二405切换。所述空气源热泵供暖模式在供暖季太阳能光伏余热系统的出水温度小于10℃且室外平均温度大于3℃时运行；在供冷季，所述空气源热泵供冷模式在供冷季室外平均温度低于32℃时运行。
具体地，如图4所示，空气源热泵机组4包括分别通过节流阀三404、串联的压缩机三402和四通换向阀二405并联的蒸发器三401与冷凝器三403，冷凝器三403分别通过依次串联的阀门十八918和阀门十四914、依次串联的阀门十九919、阀门十七917及水泵六1006连接用户末端7，空气源热泵供暖模式和所述空气源热泵供冷模式通过四通换向阀二405切换。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了PV/T-生活热水热泵供生活热水模式的实施方式，所述PV/T-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统1、生活热水热泵机组2和生活水箱1102，集热罐1101通过若干个阀门和水泵三1003与生活热水热泵机组2的蒸发器一201连通，生活热水热泵机组2还包括分别通过节流阀一204、压缩机一202与所述蒸发器一201并联的冷凝器一203，冷凝器一203通过若干个阀门和水泵四1004与生活水箱1102连通。所述PV/T-生活热水热泵供生活热水模式在全年太阳能辐照度较高时均可运行，集热罐1101中水温需大于10℃且小于45℃。PV/T组件101不断向集热罐中蓄热，当集热罐1101中水温水温大于10℃且小于45℃时，通过开启集热罐1101与生活热水热泵机组2之间的若干个阀门和水泵三1003，生活热水热泵机组2即向生活水箱1102中储存生活热水供使用。
具体地，如图8所示，集热罐1101温度大于10℃且小于45℃时，集热罐1101分别通过依次串联的阀门二902、阀门三903、阀门四904及水泵三1003、依次串联的阀门六906、阀门七907、阀门八908与生活热水热泵机组2的蒸发器一201连通，生活热水热泵机组2还包括分别通过节流阀一204和压缩机一202与蒸发器一201并联的冷凝器一203，冷凝器一203分别通过阀门五905、串联的阀门九909和水泵四1004连接生活水箱1102。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了PV/T-换热器供生活热水模式的实施方式，所述PV/T-换热器供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统1、换热器6和生活水箱1102，集热罐1101通过若干个阀门和水泵二1002与换热器6连通，换热器6又通过若干个阀门和水泵四1004与生活水箱1102连通。所述PV/T-换热器供生活热水模式在非供暖季太阳能辐照度较高时运行，集热罐中水温需大于45℃。PV/T组件101不断向集热罐1101中蓄热，当集热罐1101中水温水温大于45℃时，通过开启集热罐1101与换热器6，换热器6与生活水箱1102之间的若干个阀门、水泵二1002和水泵四1004，换热器6即向生活水箱1102中储存生活热水供使用。
具体地，如图9所示，集热罐1101温度大于45℃时，集热罐1101分别通过依次串联的阀门二902和水泵二1002、依次串联的阀门六906、阀门七907、阀门八908与换热器6并联，换热器6分别通过阀门五905、串联的阀门九909和水泵四1004连接生活水箱1102。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式的实施方式，所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的空气源热泵机组4、储热罐1103、生活热水热泵机组2和生活水箱1102，冷凝器三403通过若干个阀门和水泵七1007与储热罐1103连通，储热罐1103通过若干个阀门和水泵三1003与蒸发器一201连通，与蒸发器一201并联的冷凝器一203通过若干个阀门和水泵四1004与生活水箱1102连通。所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式在采暖季阴雨天太阳能热量不足或太阳能辐照度较低时，集热罐1101中水温小于10℃时，由空气源热泵机组4制取一定温度的热水储存在储热罐1103中作为生活热水热泵机组2的低温热源以制取生活热水。
具体地，如图10所示，冷凝器三403分别通过阀门十八918、依次串联的阀门十九919及水泵七1007连接储热罐1103，储热罐1103分别通过依次串联的阀门四904和水泵三1003、依次串联的阀门七907和阀门八908与生活热水热泵机组2的蒸发器一201连通，蒸发器一201分别通过节流阀一204、压缩机一202与冷凝器一203并联，冷凝器一203分别通过阀门五905、串联的阀门九909和水泵四1004连接生活水箱1102。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了PV/T土壤补热模式的实施方式，所述PV/T土壤补热模式包括通过若干个阀门和水泵五1005连通的太阳能光伏余热系统1与与地埋管换热器5。所述PV/T土壤补热模式在非供暖季运行，PV/T组件101不断向集热罐1101中蓄热，当达到需要的温度时，开启各阀门和水泵五1005通过地埋管换热器5向土壤补热。
具体地，如图11所示，集热罐1101通过依次串联的阀门二902、阀门三903、阀门十二912、水泵五1005、阀门十三913、阀门十六916、阀门十五915、依次串联的阀门六906、阀门十910、阀门十一911与地埋管换热器5连通。
在上述实施方式的基础上，本实施例提供了所述发电模式的实施方式，发电模式包括光伏并网发电模式和光伏离网发电模式，光伏并网发电模式通过PV/T组件101连接供电系统8的电网803，电网803分别连接水泵组件10、生活热水热泵机组2、地源热泵机组3及空气源热泵机组4；光伏离网发电模式通过PV/T组件101分别连接水泵组件10、生活热水热泵机组2、地源热泵机组3及空气源热泵机组4。
具体地，如图12所示，光伏并网发电模式是将PV/T组件101产出的电能汇集至电网803，再从电网803取电供各热泵机组、水泵等耗电设备使用；光伏离网发电模式是将PV/T组件101产出的电能直接供热泵、水泵等耗电设备使用。光伏并网发电模式主要在非供暖季使用，产生的多余电能可以并网销售；光伏离网发电模式主要在供暖季使用，产生的电能主要供热泵、水泵等耗电设备使用。
实施例3，在上述实施例的基础上，本实施例提供了3种组合式供暖模式和3种组合式供冷模式，具体地，3种组合式供暖模式为PV/T-地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式、PV/T-地源热泵联合空气源热泵供暖模式和地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式，各组合式供暖模式可通过调整热泵机组内的四通换向阀切换至供冷模式。
为减少能源损耗，增加供暖的稳定性，当太阳能光伏余热系统1的出水温度大于地埋管换热器5的出水温度时，将太阳能光伏余热系统1和地埋管换热器5同时作为热源，PV/T-地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式运行，当太阳能光伏余热系统1的出水温度小于或等于地埋管换热器5的出水温度时，将太阳能光伏余热系统1联合空气源热泵机组4共同作为热源，PV/T-地源热泵联合空气源热泵供暖模式运行，当太阳能光伏余热系统1的出水温度小于地埋管换热器5的出水温度时，将地埋管换热器5联合空气源热泵机组4共同作为热源，地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式运行。
所述PV/T-地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式，如图5所示，包括沿热量输送的管路依次连接的太阳能光伏余热系统1、地源热泵机组3、空气源热泵机组4、地埋管换热器5及用户末端7，PV/T组件101通过阀门一901和水泵1001与集热罐1101连通，集热罐1101内水温达到一定温度时，又通过依次串联的阀门二902、阀门三903、阀门十二912、阀门十一911，依次串联的阀门六906、阀门十910、阀门十五915与地埋管换热器5连通，地埋管换热器5通过依次串联的阀门十一911、阀门十二912、水泵五1005、阀门十三913，依次串联的阀门十五915、阀门十六916与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3的冷凝器二303与空气源热泵机组4的冷凝器三403通过依次串联的阀门十四914、阀门十八918，依次串联的阀门十七917、阀门十九919连通后，再通过水泵六1006连接用户末端7。
所述PV/T-地源热泵联合空气源热泵供暖模式，如图6所示，包括沿热量输送的管路依次连接的太阳能光伏余热系统1、地源热泵机组3、空气源热泵机组4及用户末端7，PV/T组件101通过阀门一901和水泵1001与集热罐1101连通，集热罐1101内水温达到一定温度时，又通过依次串联的阀门二902、阀门三903、阀门十二912、水泵五1005、阀门十三913，依次串联的阀门六906、阀门十910、阀门十五915、阀门十六916与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3与空气源热泵机组4并联后由水泵六1006连接用户末端7。
所述地埋管-地源热泵联合空气源热泵供暖模式，如图7所示，包括沿热量输送的管路依次连接的地源热泵机组3、空气源热泵机组4、地埋管换热器5及用户末端7，地埋管换热器5通过依次串联的阀门十一911、阀门十二912、水泵五1005、阀门十三913，依次串联的阀门十五915、阀门十六916与地源热泵机组3的蒸发器二301连通，地源热泵机组3的冷凝器二303与空气源热泵机组4的冷凝器三403通过依次串联的阀门十四914、阀门十八918，依次串联的阀门十七917、阀门十九919连通后，再通过水泵六1006连接用户末端7。
综上所述，本发明根据外部环境温度和太阳光的辐射强度适应性的切换各冷热源和换热器的连接方式，实现了稳定的供电、供暖、供冷及供生活热水，降低能源消耗，充分利用清洁能源，避免污染环境，实现太阳能、地热能、空气能的综合高效利用。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的有益效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：通过太阳能光伏余热系统（1）进行供电，在供暖季，太阳能光伏余热系统（1）的出水温度大于阈值一时，优先选取太阳能光伏余热系统（1）作为热源，太阳能光伏余热系统（1）的出水温度小于阈值一和室外平均温度大于阈值二时，优先选取空气源热泵机组（4）作为热源，在供暖季其他时段，优先选取地埋管换热器（5）作为热源；在供冷季，室外平均温度小于阈值三时，选取空气源热泵机组（4）作为冷源，室外平均温度大于阈值三时，选取地埋管换热器（5）作为冷源；在供生活热水时，太阳能光伏余热系统（1）的出水温度大于阈值一时，选取太阳能光伏余热系统（1）作为热源，太阳能光伏余热系统（1）的出水温度小于阈值一时，空气源热泵机组（4）作为热源；所述冷源、热源分别单独运行或并联运行。
2.根据权利要求1所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：包括PV/T-热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供暖模式、地埋管-地源热泵供冷模式、空气源热泵供暖模式、空气源热泵供冷模式、PV/T-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T-换热器供生活热水模式、空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式、PV/T土壤补热模式、发电模式；各供暖模式单独运行或并联运行，各供冷模式单独运行或并联运行。
3.根据权利要求2所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：在供暖季，当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度大于10℃时，所述PV/T-热泵供暖模式运行，PV/T-热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统（1）、地源热泵机组（3）和用户末端（7）。
4.根据权利要求3所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：在供暖季，所述地埋管-地源热泵供暖模式均可运行，地埋管-地源热泵供暖模式包括沿所述管路依次连接的地埋管换热器（5）、地源热泵机组（3）和用户末端（7）；在供冷季，地埋管-地源热泵供暖模式通过四通换向阀一（305）切换至所述地埋管-地源热泵供冷模式。
5.根据权利要求4所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：在供暖季，当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度小于10℃且室外平均温度大于3℃时，所述空气源热泵供暖模式运行，空气源热泵供暖模式通过空气源热泵机组（4）连接用户末端（7）；在供冷季，当室外平均温度小于32℃时，所述空气源热泵供冷模式运行，通过四通换向阀二（405）切换空气源热泵供暖模式和空气源热泵供冷模式。
6.根据权利要求5所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度大于10℃且小于45℃时，所述PV/T-生活热水热泵供生活热水模式运行，PV/T-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统（1）、生活热水热泵机组（2）和生活水箱（1102）。
7.根据权利要求6所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度大于45℃时，所述PV/T-换热器供生活热水模式运行，PV/T-换热器供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的太阳能光伏余热系统（1）、换热器（6）和生活水箱（1102）。
8.根据权利要求7所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度小于10℃时，所述空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式运行，空气源热泵-生活热水热泵供生活热水模式包括沿所述管路依次连接的空气源热泵机组（4）、储热罐（1103）、生活热水热泵机组（2）和生活水箱（1102）。
9.根据权利要求8所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：在非供暖季，当太阳能光伏余热系统（1）的出水温度达到设定温度时，所述PV/T土壤补热模式运行，PV/T土壤补热模式包括连通的太阳能光伏余热系统（1）与地埋管换热器（5）。
10.根据权利要求9所述的基于三能源耦合的综合能源四联供系统的工作方法，其特征在于：在非供暖季，所述发电模式的光伏并网发电模式运行，在供暖季，所述发电模式的光伏离网发电模式运行；光伏并网发电模式通过PV/T组件（101）连接供电系统（8）的电网（803），电网（803）分别连接水泵组件（10）、生活热水热泵机组（2）、地源热泵机组（3）及空气源热泵机组（4）；光伏离网发电模式通过PV/T组件（101）分别连接水泵组件（10）、生活热水热泵机组（2）、地源热泵机组（3）及空气源热泵机组（4）。
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