CN218583267U - 一种pvt热泵储热供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PVT热泵储热供热系统，包括压缩机、冷凝换热器、加热水箱、节流装置、PVT组件、储热水箱组和光伏控制系统；压缩机、冷凝换热器、节流装置和PVT组件依次连接，构成一个循环制热系统，为加热水箱内的自来水加热；加热水箱设置在冷凝换热器内，加热水箱的进水口与冷水管道连接，加热水箱的出水口与储热水箱组连接；储热水箱组包括多个串联的储热水箱，储热水箱组通过输水管道与末端用户用水口连接，输水管道的末端与冷水管道连接；光伏控制系统分别与压缩机和PVT组件电连接。本实用新型系统简单，安装灵活，不受空间和承重限制，能耗低，热效率高，能够保证热水不与空气接触，保温效果好且避免了水质污染。

Description

一种PVT热泵储热供热系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏光热技术领域，具体涉及一种PVT 热泵储热供热系统。

背景技术

太阳能以其分布广泛、容易获取、蕴藏能量大、清洁无污染等特点逐渐成为化石能源的重要替代物，太阳能的综合利用是解决能源问题和环境污染问题的有效途径之一。

目前，PVT组件能够将太阳能的光伏和光热在同一结构内集成为一体化，同时将太阳能转化为电能和热能。在PVT组件中，不仅PVT组件的正面要作为产生电流的装置，PVT组件的背面还要充当集热翅片式蒸发器，进而使得PVT组件可以同时将太阳能转化为电能和热能。在PVT组件中，光伏电池将一部分的太用能辐射转化为电能，而其他的光伏板在发电过程中会使电池内部产生大量的废热，使得光伏电池温度升高，导致光电效率下降。而光伏光热技术正好可以将电池内产生的废热导出并加以回收利用，在给光伏电池降温，保证光电转换效率在理想状态下的同时，提供了一种更全面、效率更高的太用能利用方式。

随着经济的发展和人们生活水平的提高，PVT组件系统得到越来越广泛的应用，PVT组件系统在生活中的应用之一是为用户提供热水。

现有技术中，供热系统为开式系统，开式系统主要包括循环式热泵、开式水箱、增压泵、变频器、补水液位探头浮球阀、压力流量开关等，系统配件多，运行能耗大，且系统故障率高，同时开式系统还会导致配水点忽冷忽热，储热能力不足。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的是提供一种PVT热泵储热供热系统，系统简单，安装灵活，不受空间和承重限制，且能耗低、热效率高。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种PVT热泵储热供热系统，包括压缩机、冷凝换热器、加热水箱、节流装置、PVT组件、储热水箱组和光伏控制系统；所述压缩机、所述冷凝换热器、所述节流装置和所述PVT组件依次连接，构成一个循环制热系统，为所述加热水箱内的自来水加热；所述加热水箱设置在所述冷凝换热器内，所述加热水箱的进水口与冷水管道连接，所述加热水箱的出水口与所述储热水箱组连接；所述储热水箱组包括多个串联的储热水箱，所述储热水箱组通过输水管道与末端用户用水口连接，所述输水管道的末端与所述冷水管道连接；所述加热水箱、所述输水管道、所述储热水箱组和所述冷水管道串联成一个环形输水管网；所述光伏控制系统分别与所述压缩机和所述 PVT组件电连接。

进一步地，所述循环制热系统还包括油分离器；所述油分离器设置在所述压缩机出口与所述冷凝换热器之间的连接管道上；所述油分离器具有一个出油口，所述出油口连接有回油管道，所述回油管道与所述PVT组件和所述压缩机入口之间的连接管道连接。

进一步地，所述循环制热系统还包括回油毛细管；所述回油毛细管设置在所述回油管道上。

进一步地，所述循环制热系统还包括储液器；所述储液器设置在所述PVT组件与所述压缩机入口之间的连接管道上。

进一步地，所述循环制热系统还包括第一截止阀和第二截止阀；所述第一截止阀设置在所述节流装置与所述PVT组件之间的连接管道上，所述第二截止阀设置在所述PVT组件与所述压缩机入口之间的连接管道上。

进一步地，所述冷水管道与自来水管连接；所述自来水管上设有第三单向阀。

进一步地，所述输水管道的末端依次安装有第一电磁阀、回水泵和第一单向阀。

进一步地，所述冷水管道上设置有动力循环泵，所述加热水箱和所述储热水箱内设有温度传感器；所述光伏控制系统与所述动力循环泵和所述温度传感器电连接，所述光伏控制系统接收所述温度传感器测得的水温，并根据水温和系统设定控制所述压缩机、所述 PVT组件和所述动力循环泵的启停。

当所述加热水箱的水温达到设定水温并与所述储热水箱组中的末端储热水箱的水温相差大于5℃时，所述动力循环泵启动，所述加热水箱、所述输水管道、所述储热水箱组和所述冷水管道串联成一个闭环，进行持续循环加热；

当所述加热水箱的水温达到设定水温，且与所述储热水箱组中的末端储热水箱水温相差小于2℃时，所述动力循环泵，停止运行；

当所述加热水箱的水温高于设计值2℃时，所述压缩机和PVT 组件停止运行。

进一步地，所述冷水管道上设有第二电磁阀和第二单向阀；所述动力循环泵位于所述第二电磁阀和所述第二单向阀之间。

进一步地，所述储热水箱设有自动排气阀和水箱泄压阀；所述自动排气阀设置在所述储热水箱的顶部。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

一、由于储存热水的储热水箱组由多个储热水箱串联而成，多个储热水箱可任意组合，占地面积小，安装灵活，可安装在各种狭小空间中，如楼顶、地下室、储物室等狭长空间或密闭空间中，不受空间和承重的限制，省去了建设承重基础的费用；

二、储热水箱组向末端用户供水主要借助环形输水管网中来自冷水管道网中压力，省掉了增压水泵、补水液位探头浮球阀、压力流量开关等配件，简化了储热供热系统，降低了系统的运行能耗和系统故障率，提高了水利用率；

三、通过光伏控制系统控制压缩机和PVT组件的启停，能够实现能源的最大化利用和系统的人性化设定，在一天中光照充足的时段定时自动制取热水，避免了压缩机的频繁启停，节能且热效率高；

四、加热水箱、输水管道、储热水箱组和冷水管道可串联成一个闭式的环，进行持续循环加热，使储热供热系统24h温降小于 3℃。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中PVT热泵储热供热系统的结构示意图。

其中：1、压缩机1；2、冷凝换热器；3、节流装置；4、PVT 组件；5、加热水箱；6、储热水箱组；7、光伏控制系统；8、油分离器；9、回油毛细管；10、储液器；11、第一截止阀；12、第二截止阀；13、冷水管道；14、第二电磁阀；15、动力循环泵；16、第二单向阀；17、输水管道；18、末端用户用水口；19、第一电磁阀；20、回水泵；21、第一单向阀；22、自来水管；23、第三单向阀；61、水箱泄压阀；62、自动排气阀。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便与充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同与在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

请参照图1，一种PVT热泵储热供热系统，包括压缩机1、冷凝换热器2、加热水箱5、节流装置3、PVT组件4、储热水箱组6 和光伏控制系统7。

压缩机1、冷凝换热器2、节流装置3和PVT组件4依次连接，构成一个循环制热系统，为加热水箱5内的自来水加热。该循环制热系统的循序制热过程如下：压缩机1将制冷剂压缩成高温高压的气态，高温高压的气态制冷剂从压缩机1出口流出并进入冷凝换热器2，在冷凝换热器2中释放热量，变成低温高压的液态，低温高压的液态制冷剂从冷凝换热器2中流出后，依次经过节流装置3的降压和PVT组件4的加热变成低压气态制冷剂后，从压缩机1入口进入压缩机1内，进行再次循环。

上述循环制热系统还包括油分离器8、回油毛细管9、储液器 10、第一截止阀11和第二截止阀12。

油分离器8设置在压缩机1出口与冷凝换热器2之间的连接管道上，油分离器8具有一个出油口，出油口连接有回油管道，该回油管道与PVT组件4和压缩机1入口之间的连接管道连接。油分离器8用于将一同从压缩机1出口流出的制冷剂与润滑油分离，分离后的润滑油流回压缩机1继续使用；而分离后的制冷剂则流向冷凝换热器2进行换热。

回油毛细管9设置在油分离器8的回油管道上，回油毛细管9 用于给高压润滑油降压，使高压润滑油变成压缩机1能够使用的低压润滑油。

储液器10设置在PVT组件4与压缩机1入口之间的连接管道上，储液器10一方面可以储存部分多余的制冷剂，另一方面可保证流回压缩机1的制冷剂为气态，防止液击现象。

第一截止阀11安装在节流装置3与PVT组件4之间的连接管道上，第二截止阀12安装在PVT组件4与储液器10之间的连接管道上。

加热水箱5设置在冷凝换热器2中，冷凝换热器2的热媒管道缠绕在加热水箱5的外壁上。在制热时，热媒管道内的高温高压气态制冷剂与加热水箱5内的自来水进行热交换，将热量传递给自来水，从而对自来水加热，使自来水变成热水。加热水箱5具有进水口和出水口，其中进水口与冷水管道13连接，冷水管道13内的自来水自进水口流入加热水箱5内；出水口与储热水箱组6连接，经换热后的热水自出水口流入储热水箱组6中。

加热水箱5内还设有温度传感器，用于测量加热水箱5内的水温。

储热水箱组6包括多个串联的储热水箱，储热水箱设有自动排气阀62和水箱泄压阀61，其中，自动排气阀62设置在储热水箱的顶部。储热水箱还配置有温度传感器，用于测量水箱内的水温。

储热水箱组6通过输水管道17与末端用户用水口18连接，输水管道17的末端与冷水管道13连接。热水箱5、储热水箱组6、输水管道17和冷水管道13形成一个环形输水管网，储水箱组6内的热水主要借助环形输水管网中来自冷水管道13网中压力向末端用户供水，省掉了增压水泵、补水液位探头浮球阀、压力流量开关等配件，简化了储热供热系统，降低了系统的运行能耗和系统故障率，提高了水利用率；同时多个储热水箱可任意组合，占地面积小，安装灵活，可安装在各种狭小空间中，如楼顶、地下室、储物室等狭长空间或密闭空间中，不受空间和承重的限制，省去了建设承重基础的费用。

输水管道17的末端依次安装有第一电磁阀19、回水泵20和第一单向阀21。

冷水管道13上依次安装有第二电磁阀14、动力循环泵15和第二单向阀16。冷水管道13与自来水管22连接，自来水管22上设置有第三单向阀23，以保证自来水管22中的自来水只能流向冷水管道13。

光伏控制系统7分别与压缩机1、PVT组件4、温度传感器和动力循环泵15电连接，光伏控制系统7接收温度传感器测得的水温，并根据水温和系统设定控制压缩机1、PVT组件4和动力循环泵15 的启停。系统设定和控制如下：在晚间关照度不足、热效率偏低时，压缩机1和PVT组件4不运行；在白天光照度较高的时段，压缩机 1和PVT组件4运行，将自来水加热并存储至储热水箱组6中，为晚间热水需求储备足够的热水。在白天压缩机1和PVT组件4时，当加热水箱5的水温达到设定水温并且与储热水箱组6中的末端储热水箱的水温相差大于5℃时，动力循环泵15启动，加热水箱5、输水管道17、储热水箱组6和冷水管道13串联成一个闭式的环，进行持续循环加热；当加热水箱5的水温达到设定水温，且与储热水箱组6中的末端储热水箱水温相差小于2℃时，动力循环泵15 停止运行，此时为静态加热；而当加热水箱5的水温高于设计值2℃时，压缩机1和PVT组件停止运行，加热完成。加热水箱5的水温设定值可根据需要设定，如55℃。

通过光伏控制系统7可实现能源的最大化利用和系统的人性化设定，在一天中光照充足的时段定时自动制取热水，避免了压缩机 1的频繁启停，节能且热效率高。同时，闭式持续循环加热能够保证热水不与空气接触，保温效果好，在同等环境温度和同等水温下，传动开式系统24h温降大于5℃，而本实用新型的储热供热系统24h 温降小于3℃。同时，闭式持续循环加热还能防止了军团杆菌的滋生，避免了水质污染，减少了水垢的产生。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对与本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制与本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

包括压缩机、冷凝换热器、加热水箱、节流装置、PVT组件、储热水箱组和光伏控制系统；

所述压缩机、所述冷凝换热器、所述节流装置和所述PVT组件依次连接，构成一个循环制热系统，为所述加热水箱内的自来水加热；

所述加热水箱设置在所述冷凝换热器内，所述加热水箱的进水口与冷水管道连接，所述加热水箱的出水口与所述储热水箱组连接；

所述储热水箱组包括多个串联的储热水箱，所述储热水箱组通过输水管道与末端用户用水口连接，所述输水管道的末端与所述冷水管道连接；

所述加热水箱、所述输水管道、所述储热水箱组和所述冷水管道串联成一个环形输水管网；

所述光伏控制系统分别与所述压缩机和所述PVT组件电连接。

2.如权利要求1所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述循环制热系统还包括油分离器；

所述油分离器设置在所述压缩机出口与所述冷凝换热器之间的连接管道上；

所述油分离器具有一个出油口，所述出油口连接有回油管道，所述回油管道与所述PVT组件和所述压缩机入口之间的连接管道连接。

3.如权利要求2所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述循环制热系统还包括回油毛细管；

所述回油毛细管设置在所述回油管道上。

4.如权利要求1所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述循环制热系统还包括储液器；

所述储液器设置在所述PVT组件与所述压缩机入口之间的连接管道上。

5.如权利要求1所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述循环制热系统还包括第一截止阀和第二截止阀；

所述第一截止阀设置在所述节流装置与所述PVT组件之间的连接管道上，所述第二截止阀设置在所述PVT组件与所述压缩机入口之间的连接管道上。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述冷水管道与自来水管连接；

所述自来水管上设有第三单向阀。

7.如权利要求1至5任一项所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述输水管道的末端依次安装有第一电磁阀、回水泵和第一单向阀。

8.如权利要求1至5任一项所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述冷水管道上设置有动力循环泵，

所述加热水箱和所述储热水箱内设有温度传感器；

所述光伏控制系统与所述动力循环泵和所述温度传感器电连接，所述光伏控制系统接收所述温度传感器测得的水温，并根据水温和系统设定控制所述压缩机、所述PVT组件和所述动力循环泵的启停。

9.如权利要求8所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述冷水管道上设有第二电磁阀和第二单向阀；

所述动力循环泵位于所述第二电磁阀和所述第二单向阀之间。

10.如权利要求1至5任一项所述的一种PVT热泵储热供热系统，其特征在于：

所述储热水箱设有自动排气阀和水箱泄压阀；

所述自动排气阀设置在所述储热水箱的顶部。

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