CN204704909U - 光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统属于空气源热泵供热系统技术领域，尤其涉及一种光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统。本实用新型提供一种节能、运行稳定的光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统。本实用新型包括光伏阵列、直流升压模块、第一电力二极管、第二电力二极管、市电电源、变压器、整流器、逆变器、配电箱、空气源热泵、循环泵、蓄热水箱、供热水泵和风机盘管，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与第一电力二极管正极相连，第一电力二极管负极分别与第二电力二极管负极、逆变器输入端相连。

Description

光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统

技术领域

本实用新型属于空气源热泵供热系统技术领域，尤其涉及一种光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，能源消耗与日俱增。为了缓解能源需求压力，世界各国都大力提倡开发利用可再生能源，预计到2020年，美国和欧盟开发利用可再生能源的比例将达到总能源消费的20%。中国也提出，2020年应用可再生能源的比例要达到总能源消费的15%。作为可再生能源，太阳能具有分布范围广并且适合就地开发利用的优点，大力提倡使用太阳能已经成为世界各国解决能源与环境危机的主要措施。

建筑能耗指民用建筑运行过程中消耗的能源，即民用建筑采暖、通风、空调、照明、生活热水、炊事、家用电器以及其他在建筑中安装使用的设备的运行能耗。在建筑能耗中建筑采暖、空调所消耗的能量又占有相当大的份额，约占建筑总能耗的55％。国际能源机构指出，建筑是能源消耗中的重要组成部分，社会总用电的50%以上以及30%以上的天然气均用于建筑，建筑能耗释放的温室气体达到30%以上。据统计估测，目前中国建筑能耗与全国总能耗的百分比接近30%，到2020 年，该比例将可能高达35%。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种节能、运行稳定的光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括光伏阵列、直流升压模块、第一电力二极管、第二电力二极管、市电电源、变压器、整流器、逆变器、配电箱、空气源热泵、循环泵、蓄热水箱、供热水泵和风机盘管，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与第一电力二极管正极相连，第一电力二极管负极分别与第二电力二极管负极、逆变器输入端相连，第二电力二极管正极与整流器输出端相连，整流器输入端与变压器副边相连，变压器原边与市电电源相连；所述逆变器输出端与配电箱输入端口相连，配电箱输出端口分别与空气源热泵的电源输入端口、循环泵的电源输入端口、供热水泵的电源输入端口相连，空气源热泵的出水口通过循环泵与蓄热水箱的循环水管进水口相连，蓄热水箱的循环水管出水口与空气源热泵的进水口相连；蓄热水箱的出水口依次通过供热水泵、风机盘管与蓄热水箱的回水口相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述空气源热泵包括空气压缩机、空气源热泵外壳、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器，空气压缩机、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器设置在空气源热泵外壳内，空气压缩机的电源输入端口与配电箱输出端口相连，空气压缩机的进口与蒸发器的出口相连，蒸发器的进口依次通过储液罐、过滤器、膨胀阀与冷凝器的出口相连，冷凝器的进口与空气压缩机的出口相连，冷凝器的换热出口为空气源热泵的出水口，冷凝器的换热进口为空气源热泵的进水口。

本实用新型有益效果。

本发明能够充分利用太阳能资源，用光伏发电装置和市电共同提供电力来驱动空气源热泵吸收空气中的能量，提供大量的热能。

本实用新型将光伏阵列和配电网同时作为负荷的两路电源，利用二极管的单向导电性，引入直流电源竞争输入机制，在太阳辐射量充足时负荷由光伏阵列提供电能，当太阳辐射变弱时，电网电能平滑切入补充，大大简化了切换条件的判断机制；达到太阳能发电即发即用的目的，有效实现太阳能的就地消纳利用。

本发明模式革除了带蓄电池的储能环节，在很大程度上降低了光伏发电系统的初始投资和运行管理成本，也不存在蓄电池回收所产生的二次污染问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型结构示意图。

图中，1为光伏阵列、2为直流升压模块、3为第一电力二极管、4为市电电源、5为变压器、6为整流器、7为第二电力二极管、8为逆变器、9为配电箱、10为空气压缩机、11为空气源热泵外壳、12为蒸发器、13为储液罐、14为过滤器、15为膨胀阀、16为冷凝器、17为循环泵、19为蓄热水箱、20为供热水泵、22为风机盘管。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括光伏阵列、直流升压模块、第一电力二极管、第二电力二极管、市电电源、变压器、整流器、逆变器、配电箱、空气源热泵、循环泵、蓄热水箱、供热水泵和风机盘管，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与第一电力二极管正极相连，第一电力二极管负极分别与第二电力二极管负极、逆变器输入端相连，第二电力二极管正极与整流器输出端相连，整流器输入端与变压器副边相连，变压器原边与市电电源相连；所述逆变器输出端与配电箱输入端口相连，配电箱输出端口分别与空气源热泵的电源输入端口、循环泵的电源输入端口、供热水泵的电源输入端口相连，空气源热泵的出水口通过循环泵与蓄热水箱的循环水管进水口相连，蓄热水箱的循环水管出水口与空气源热泵的进水口相连；蓄热水箱的出水口依次通过供热水泵、风机盘管与蓄热水箱的回水口相连。

所述空气源热泵包括空气压缩机、空气源热泵外壳、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器，空气压缩机、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器设置在空气源热泵外壳内，空气压缩机的电源输入端口与配电箱输出端口相连，空气压缩机的进口与蒸发器的出口相连，蒸发器的进口依次通过储液罐、过滤器、膨胀阀与冷凝器的出口相连，冷凝器的进口与空气压缩机的出口相连，冷凝器的换热出口为空气源热泵的出水口，冷凝器的换热进口为空气源热泵的进水口。空气源热泵使吸热介质冷媒在不断循环中实现了从空气中吸收热能的目的，大大提高了光伏发电系统和市电的电能利用效率。

本发明光伏阵列输出电压经直流升压模块升压后的电压高于配电网电源经整流器整流后输出的电压，以此实现将配电网整流输出电压作为光伏阵列输出门限电压的目的。当光伏阵列发电充足，经直流升压模块输出的电压高于配电网经整流器后的输出电压，在电力二极管作用下只有光伏阵列经直流升压模块输出的电压输入逆变器入口，由配电箱供电的负载优先使用光伏阵列发出的电能，以此达到光伏发电即发即用的目的，有效实现太阳能的就地消纳利用。当光伏发电阵列发电不足时，光伏阵列经直流升压模块输出的电压低于市电电源的整流输出电压，在电力二极管作用下，市电电源经整流后输出电压输入逆变器入口，由配电箱供电的负载使用电网电能。

下面结合附图说明本实用新型的工作过程。

太阳光照射光伏阵列产生的电流通过导线进入直流升压模块，进行升压变换。

来自市电电源的交流电经变压器进行电压变换后被输入到整流器中进行整流，所产生的直流电与光伏阵列发电能力最低时的电压等值。

光伏阵列产生的直流电与来自市电电源的电能经整流后所产生的直流电在电力二极管的输出端汇合，由于电力二极管具有单向导电性，两路直流电源竞争输入唯一的逆变器直流母线入口，电压相对较高的一方准入。当光伏阵列经直流升压模块输出的电压相对较高时，光伏阵列所产生的直流电将优先通过逆变器，被转化为三相交流电供给负载使用。当光伏阵列经直流升压模块输出的电压较低时，光伏阵列停止输出，由市电电源经整流逆变后为负载供电。

空气源热泵工作时，蒸发器从环境中吸收热能使得其中的冷媒被汽化，然后该气体经过压缩机被压缩成高温高压气体并送入冷凝器中，该高温高压气体在冷凝器中凝结成低温高压的液体，与此同时以释放出的热量来制取热水。然后低温高压液体经膨胀阀节流后变成低温低压液体，该低温低压液体经过滤器进入储液罐，当储液罐中的液体冷媒再次进入蒸发器内时又吸收外界环境热量并被蒸发，变成低温低压的气体，又开始新一轮同样的工作过程。这样的循环工作过程连续不断，从而就达到了持续制热的目的。

循环泵实现蓄热水箱与冷凝器之间的水循环，供热水泵实现蓄热水箱向风机盘管输送热水，风机盘管将热水的热能传递给室内空气。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统，包括光伏阵列、直流升压模块、第一电力二极管、第二电力二极管、市电电源、变压器、整流器、逆变器、配电箱、空气源热泵、循环泵、蓄热水箱、供热水泵和风机盘管，其特征在于光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与第一电力二极管正极相连，第一电力二极管负极分别与第二电力二极管负极、逆变器输入端相连，第二电力二极管正极与整流器输出端相连，整流器输入端与变压器副边相连，变压器原边与市电电源相连；所述逆变器输出端与配电箱输入端口相连，配电箱输出端口分别与空气源热泵的电源输入端口、循环泵的电源输入端口、供热水泵的电源输入端口相连，空气源热泵的出水口通过循环泵与蓄热水箱的循环水管进水口相连，蓄热水箱的循环水管出水口与空气源热泵的进水口相连；蓄热水箱的出水口依次通过供热水泵、风机盘管与蓄热水箱的回水口相连。

2.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统，其特征在于所述空气源热泵包括空气压缩机、空气源热泵外壳、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器，空气压缩机、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀和冷凝器设置在空气源热泵外壳内，空气压缩机的电源输入端口与配电箱输出端口相连，空气压缩机的进口与蒸发器的出口相连，蒸发器的进口依次通过储液罐、过滤器、膨胀阀与冷凝器的出口相连，冷凝器的进口与空气压缩机的出口相连，冷凝器的换热出口为空气源热泵的出水口，冷凝器的换热进口为空气源热泵的进水口。