CN215765325U - 一种pvt热泵与水源热泵结合的供热系统 - Google Patents

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马光柏
袁婉丽
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Abstract

本实用新型要解决的技术问题是提供一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统，供热系统在发电的同时可提供热量供热，满足采暖季供暖需求，非采暖季热水需求，实现了太阳能热电联产的效果，其包括PVT热泵机组、PVT板组件、水源热泵机组、蓄热水箱和缓冲水箱；所述PVT板组件的换热通道连通到所述PVT热泵机组的介质循环管路上充当蒸发器，所述PVT热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述蓄热水箱并加热；所述蓄热水箱的一侧设有换向管路，通过换向管路的换向调节所述蓄热水箱可交替接通所述水源热泵机组的蒸发换热器和缓冲水箱；所述水源热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱。

Description

一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统
技术领域
本实用新型属于新能源光电光热一体化应用领域，具体涉及一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统。
背景技术
目前，针对传统光伏组件工作温度高导致的发电转换效率低的情况，出现了一种新型PVT板（光伏（PV）和光热（PT）一体化），这种PVT 板是在光伏组件的基础上增加换热微流道，并与光伏组件有机地结合在一起，通过循环在换热微通道内的介质将光伏组件表面的热量转化为可利用的热量，同时可以有效降低光伏组件表面的温度，进而提升光伏组件的电转换率。
通常情况下，由于光照条件限制，光伏组件表面产生的热量不稳定，温度不高，不能持续供应，限制了这部分热量的直接应用，无法通过供热系统持续、高效、广泛的应用这部分热量，无法兼容满足采暖季供暖需求和非采暖季热水需求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统，供热系统在发电的同时可提供热量供热，满足采暖季供暖需求，非采暖季热水需求，实现了太阳能热电联产的效果。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统，包括PVT热泵机组、PVT板组件、水源热泵机组、蓄热水箱和缓冲水箱；
所述PVT板组件的换热通道连通到所述PVT热泵机组的介质循环管路上充当蒸发器，所述PVT热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述蓄热水箱并加热；
所述蓄热水箱的一侧设有换向管路，通过换向管路的换向调节所述蓄热水箱可交替接通所述水源热泵机组的蒸发换热器和缓冲水箱；
所述水源热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱。
进一步的，还包括生活热水箱，所述蓄热水箱通过循环管路连通所述生活热水箱并加热。
进一步的，所述水源热泵机组的供热侧通过由第一管道和第二管道组成的循环管路连通所述缓冲水箱，所述水源热泵机组的蒸发换热器通过第三管道和第四管道接通所述换向管路；
所述换向管路包括第五管道、第六管道电动三通阀Ⅰ和电动三通阀Ⅱ，所述第五管道通过电动三通阀Ⅰ连通所述第二管道上，所述第四管道连通所述第五管道侧壁上；所述第六管道连通所述第一管道的侧壁上，所述第三管道通过电动三通阀Ⅱ连通所述第六管道上。
进一步的，还包括辅助空气源热泵机组，所述辅助空气源热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱。
进一步的，所述蓄热水箱和缓冲水箱均设有接通自来水的补水管道。
本实用新型所述供热系统为直膨式PVT热泵与水源热泵结合的综合应用系统，采用PVT板组件发电，并充分利用光伏组件的表面的热量进行供热，供热系统运行优势明显，本实用新型与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、PVT板组件发电，PVT板组件的换热通道连通到PVT热泵机组的介质循环管路上充当蒸发器，从而能够吸收PVT板组件的表面的热量，可以有效降低光伏组件表面的温度，进而提升光伏组件的电转换率；
蓄热水箱可以充分将白天光伏组件表面的热量转化利用或存储起来，最大限度地降低光伏组件表面温度；
当蓄热水箱内的热水温度不足以满足缓冲水箱的需求用于供暖时，通过换向管路可作为水源热泵机组的热源，继续通过水源热泵机组提升热量用于供热；
2、本系统带有生活热水箱，可实现供暖季供暖、非供暖季供热水的全年运行模式，可全年保证提升光伏组件的电转换率；
3、本系统可提供热量供热，能够兼容满足采暖季供暖需求，非采暖季热水需求，值得推广。
附图说明
图1为本实用新型所述PVT热泵与水源热泵结合的供热系统结构示意图；
图2为本实用新型所述换向管路相关结构示意图；
图3为实用新型所述换向管路一种连接状态示意图；
图4为实用新型所述换向管路另一种连接状态示意图；
图中：1、PVT热泵机组，2、PVT板组件，3、水源热泵机组，4、蓄热水箱，5、缓冲水箱，6、辅助空气源热泵机组，7、生活热水箱，8、第一管道，9、第二管道，10、第三管道，11、第四管道，12、第五管道，13、第六管道，14、电动三通阀Ⅰ，15、电动三通阀Ⅱ。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本实用新型所述PVT热泵与水源热泵结合的供热系统进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本实施例公开一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统，包括PVT热泵机组1、PVT板组件2、水源热泵机组3、蓄热水箱4、缓冲水箱5、辅助空气源热泵机组6、换向管路和生活热水箱7。
PVT板组件2包括光伏板和设置在光伏板下表面的换热通道，该换热通道用于循环介质，因为属于常规技术手段在此不详细描述。PVT板组件2的换热通道连通到PVT热泵机组1的介质循环管路上充当蒸发器，从而使PVT热泵机组1以光伏的热量为热源进行提升热量。PVT热泵机组1的供热侧通过循环管路连通蓄热水箱4的内部，在该循环管路上安装有热泵循环泵P1，在热泵循环泵P1的作用下，PVT热泵机组1产生的热量持续的换热到蓄热水箱4内进行存储。
蓄热水箱4通过循环管连通生活热水箱7的内部，在该循环管路上安装有循环泵P4，通过循环泵P4的循环作用，将蓄热水箱4内的热量传递到生活热水箱7内，生活热水箱7内的热水用于满足日常生活的热水需求。
水源热泵机组3的供热侧通过由第一管道8和第二管道9组成的循环管路连通缓冲水箱5，水源热泵机组3的蒸发换热器通过第三管道10和第四管道11接通换向管路。
如图2所示，换向管路包括第五管道12、第六管道13、电动三通阀Ⅰ14和电动三通阀Ⅱ15，第五管道12通过电动三通阀Ⅰ14连通第二管道9上，第四管道11连通第五管道12侧壁上；第六管道13连通第一管道8的侧壁上，第三管道10通过电动三通阀Ⅱ15连通第六管道13上。如此设计，通过电动三通阀Ⅰ14和电动三通阀Ⅱ15的换向调节，可以实现热水箱可交替接通水源热泵机组3的蒸发换热器和缓冲水箱5。在第二管道9上设置有循环泵P2，循环泵P2位于电动三通阀Ⅰ14和缓冲水箱5之间，在第四管道11上设置有循环泵P3。
为了保证缓冲水箱5足够热水，辅助空气源热泵机组6的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱5，当PVT热泵机组1吸取光伏组件表面的热量不足且水源热泵机组3提供的热量不足以用于供热时，可启动辅助热源空气源热泵机组进行供暖。蓄热水箱4和缓冲水箱5均设有接通自来水的补水管道，补水管道通过自来水进行及时补充。
本实用新型所述PVT热泵与水源热泵结合的供热系统具体工作过程如下：
在设定时段内，当PVT热泵机组回水温度T1＜35℃（可设定），PVT热泵机组和热泵循环泵P1启动， PVT板组件的换热通道连通到PVT热泵机组的介质循环管路上充当蒸发器，PVT板组件在发电时，产生的热量被PVT热泵的蒸发器吸收，有效降低光伏组件表面的温度，进而提升光伏组件的电转换率；PVT热泵机组对蓄热水箱加热，当T1≥40℃（可设定），PVT热泵机组关闭，停止对蓄热水箱的加热。
如图3所示，当蓄热水箱温度T2＞缓冲水箱温度T3且T2≥40℃（可设定），使电动三通阀Ⅰ接通第五管道和第二管道，使电动三通阀Ⅱ阻断第三管道和第六管道的连通。从而使蓄热水箱通过循环管路直接接通缓冲水箱，循环泵P2启动，蓄热水箱通过循环管路为缓冲水箱加热，当缓冲水箱温度T3≥45℃（可设定），循环泵P2关闭。
如图4所示，当40℃（可设定）＞蓄热水箱温度T2≥10℃（可设定），使电动三通阀Ⅰ断开第五管道和第二管道的接通，使电动三通阀Ⅱ接通第三管道和第六管道。从而使蓄热水箱通过循环管路直接接通水源热泵机组的蒸发换热器，循环泵P2启动，
水源热泵机组将蓄热水箱内的热量提升后输送到缓冲水箱内用于供暖。当蓄热水箱温度T2＜10℃（可设定），循环泵P2关闭。
当PVT热泵机组吸取光伏组件表面的热量不足且水源热泵机组提供的热量不足以用于供热时，可启动辅助热源空气源热泵机组进行供暖；辅助空气源热泵回水温度T5＜33℃（可设定）时，辅助空气源热泵机组开启，对缓冲水箱循环加热；当辅助空气源热泵机组回水温度T5≥38℃（可设定）时，辅助空气源热泵机组开启关闭。
值得注意的是，在供暖季节时，缓冲水箱用于和供暖用户端循环连通进行供暖，在非供暖季，水源热泵机组和辅助空气源热泵机组都关机，当蓄热水箱温度T2＞生活热水箱温度T4且T2≥40℃（可设定），循环泵P4启动，为生活热水箱加热，当生活热水箱温度T4≥45℃（可设定），循环泵P4关闭。
本实用新型所述PVT热泵与水源热泵结合的供热系统将PVT组件作为PVT热泵机组的蒸发器，传热介质吸收光伏组件发电产生的余热蒸发，蒸发温度高，PVT热泵机组能效更高。同时可以有效降低光伏组件表面的温度，进而提升光伏组件的电转换率。该系统在发电的同时可提供热量供热，满足采暖季供暖需求，非采暖季热水需求，实现了太阳能的热电联产。该系统带有水源热泵机组作为二次能源提升装置，可快速实现供热，并通过蓄热充分利用光伏组件产生的热量，从而提高系统综合效率。

Claims (5)

1.一种PVT热泵与水源热泵结合的供热系统，其特征在于，包括PVT热泵机组、PVT板组件、水源热泵机组、蓄热水箱和缓冲水箱；
所述PVT板组件的换热通道连通到所述PVT热泵机组的介质循环管路上充当蒸发器，所述PVT热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述蓄热水箱并加热；
所述蓄热水箱的一侧设有换向管路，通过换向管路的换向调节所述蓄热水箱可交替接通所述水源热泵机组的蒸发换热器和缓冲水箱；
所述水源热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱。
2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，还包括生活热水箱，所述蓄热水箱通过循环管路连通所述生活热水箱并加热。
3.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述水源热泵机组的供热侧通过由第一管道和第二管道组成的循环管路连通所述缓冲水箱，所述水源热泵机组的蒸发换热器通过第三管道和第四管道接通所述换向管路；
所述换向管路包括第五管道、第六管道电动三通阀Ⅰ和电动三通阀Ⅱ，所述第五管道通过电动三通阀Ⅰ连通所述第二管道上，所述第四管道连通所述第五管道侧壁上；所述第六管道连通所述第一管道的侧壁上，所述第三管道通过电动三通阀Ⅱ连通所述第六管道上。
4.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，还包括辅助空气源热泵机组，所述辅助空气源热泵机组的供热侧通过循环管路连通所述缓冲水箱。
5.根据权利要求1-4任一项所述的供热系统，其特征在于，所述蓄热水箱和缓冲水箱均设有接通自来水的补水管道。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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