CN220269483U - 一种pv/t热水循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PV/T热水循环系统，涉及太阳能技术领域，一种PV/T热水循环系统，包括PV/T集热器，PV/T集热器包括光伏板和用于吸收光伏板热量的集热管，集热管的出水口通过第一循环管与冷却水箱的进水口连接，集热管的进水口通过第二循环管与冷却水箱的出水口连接，第二循环管上设有冷却循环泵，其中，所述第一循环管上设有第一排空管，第一循环管和第一排空管的连接处设有第一三通阀，第一排空管与送风设备连接，所述第二循环管上设有第二排空管，第二排空管与第二循环管的连接处设有第二三通阀。本实用新型能够提高防冻效果，延长使用寿命，节省维护成本。

Description

一种PV/T热水循环系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，具体涉及一种PV/T热水循环系统。

背景技术

随着化石燃料耗量的增加以及全球气候变暖现象的加剧，作为清洁能源的太阳能技术得到极大的关注。目前，不仅太阳能光热利用和太阳能光伏利用在我国已得到广泛应用，PV/T(太阳能光伏光热一体化技术)也得以发展。

在申请号为CN202121846093.1的中国专利中，公开了《PVT家庭热电联产中心系统》，该系统示包括PVT耦合双源热泵、PVT光电光热板组、蓄热水箱、PVT循环泵、换热循环泵、地暖。PVT耦合双源热泵内设置有水源换热器、空气源换热器、第一换热器。PVT光电光热板组的出口管道连接水源换热器的进口，水源换热器的出口管道连接至PVT光电光热板组的进口，且水源换热器的出口与PVT光电光热板组的进口连接管道上设置有PVT循环泵。第一换热器的出口连接蓄热水箱底部的换热进水口，蓄热水箱中上部的换热出水口连接第一换热器的进口，且第一换热器的出口与蓄热水箱的换热进水口的连接管路上设置有换热循环泵。蓄热水箱底部的热水出口管路分两路：一路连接地暖进水口，一路作为生活热水供水口。所述蓄热水箱顶部设置有补水管路。

在上述系统中，水能在PVT循环泵的抽送下，在PVT光电光热板组和水源换热器之间循环，来吸收PVT光电光热板组的热量。但是，在寒冷天气下，上述循环管路中的水会冷冻凝固，容易导致循环管路的破裂，缩短了使用寿命，增加了维护成本。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种PV/T热水循环系统，本实用新型能够提高防冻效果，延长使用寿命，节省维护成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种PV/T热水循环系统，包括PV/T集热器，PV/T集热器包括光伏板和用于吸收光伏板热量的集热管，集热管的出水口通过第一循环管与冷却水箱的进水口连接，集热管的进水口通过第二循环管与冷却水箱的出水口连接，第二循环管上设有冷却循环泵，其中，所述第一循环管上设有第一排空管，第一循环管和第一排空管的连接处设有第一三通阀，第一排空管与送风设备连接，所述第二循环管上设有第二排空管，第二排空管与第二循环管的连接处设有第二三通阀。

进一步的，所述冷却水箱连接有补水管路。

进一步的，所述冷却水箱通过连通管连接储热水箱，连通管上设有连通泵。

进一步的，所述储热水箱与供热管路的始端和末端连接，供热管路上设有用户端，供热管路的始端设有供热循环泵。

进一步的，所述储热水箱内设有电加热器，电加热器与所述光伏板电连接。

进一步的，所述储热水箱与热泵连接。

进一步的，还包括控制柜，所述第一循环管上设有第一温度传感器，所述第二循环管上设有第二温度传感器，所述补水管路上设有第一电磁阀，所述供热管路的末端设有第三温度传感器和第二电磁阀，所述冷却水箱内设有第四温度传感器，所述储热水箱内设有第五温度传感器和水位传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、水位传感器、所述热泵、所述冷却循环泵、所述连通泵、所述供热循环泵、所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述送风设备均与控制柜电连接。

本实用新型具有的有益效果：

1、在本实用新型中，第一三通阀的设置可调节送风设备和集热管的出水口以及冷却水箱的进水口之间的连通状态，第二三通阀的设置可调节集热管的进水口和冷却水箱的出水口以及外界之间的连通状态，以便于利用送风设备将集热管内的低温水排放到外界或者送回冷却水箱，以便于将集热管排空。

当集热管内的低温水排空后，能够防止集热管内的低温水在低温环境下冻住，降低了集热管被冻裂的风险，提高防冻效果，有利于延长集热管的使用寿命，节省维护成本。

2、当集热管排空后，能够方便对集热管进行更换维修操作，便于维护，有利于提高维护效率。

3、补水管路的设置，可方便往冷却水箱内补充自来水。连通管和连通泵的设置，可方便将冷却水箱内的上层高温水输送到储热水箱内储存。电加热器和热泵的设置，可便于辅助加热储热水箱内的水。

附图说明

图1是一种PV/T热水循环系统的示意图。

附图标记说明：

1-PV/T集热器，2-第一循环管，3-冷却水箱，4-冷却循环泵，5-第二循环管，6-补水管路，7-连通管，8-储热水箱，9-连通泵，10-供热管路，11-用户端，12-供热循环泵，13-空气源热泵，14-直流加热管，15-第一排空管，16-第一三通阀，17-轴流风机，18-第二排空管，19-第二三通阀，20-控制柜，21-排空总管，22-总三通阀，

PT1-第一温度传感器，PT2-第二温度传感器，PT3-第三温度传感器，PT4-第四温度传感器，PT5-第五温度传感器，

PW-水位传感器，

DF1-第一电磁阀，DF2-第二电磁阀。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型进行进一步的阐述。值得注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

如图1所示，一种PV/T热水循环系统，包括PV/T集热器1，PV/T集热器1包括光伏板和用于吸收光伏板热量的集热管。集热管可设置在光伏板的背侧。

集热管的出水口通过第一循环管2与冷却水箱3的进水口连接，集热管的进水口通过第二循环管5与冷却水箱3的出水口连接，第二循环管5上设有冷却循环泵4。当冷却循环泵4启动后，冷却循环泵4能够将冷却水箱3内的低温水抽送到集热管内，集热管内的低温水与光伏板热交换，光伏板的温度降低，集热管内的低温水升温成为高温水，高温水通过第一循环管2回到冷却水箱3。

冷却水箱3的出水口设于冷却水箱3的进水口的下方，以便于利用高温水比低温水密度低的性质，让高温水主要分布于低温水的上方。

冷却水箱3上连接有补水管路6，补水管路6用于往冷却水箱3内补充自来水作为冷却水箱3内的低温水。

冷却水箱3还通过连通管7连接储热水箱8，连通管7设于冷却水箱3的上部，连通管7上设有连通泵9。当连通泵9启动后，连通泵9可将冷却水箱3内处于上层的高温水抽送到储热水箱8内进行储存。

储热水箱8与供热管路10的始端和末端连接，供热管路10上设有用户端11，供热管路10的始端设有供热循环泵12。在供热循环泵12启动时，可将储热水箱8内的高温水送入供热管路10，供热管路10内的低温水被高温水顶回储热水箱8，以便于让用户端11的用户可以取用供热管路10上的高温水。

为了辅助加热储热水箱8内的高温水，储热水箱8与热泵连接，热泵可采用空气源热泵13。此外，储热水箱8内设有电加热器，电加热器可采用直流加热管14，电加热器与光伏板电连接，可利用光伏板收集的电能给电加热器供电，利用电加热器给储热水箱8辅助加热。

第一循环管2上设有第一排空管15，第一循环管2和第一排空管15的连接处设有第一三通阀16，第一排空管15与送风设备连接，送风设备可采用轴流风机17。第二循环管5上设有第二排空管18，第二排空管18与第二循环管5的连接处设有第二三通阀19。

情况一：当第二三通阀19连通冷却水箱3的出水口到第二循环管5再到集热管的进水口这一路径、第一三通阀16连通集热管的出水口到第一循环管2再到冷却水箱3的进水口这一路径时，可使用冷却循环泵4将冷却水箱3内的低温水送入集热管收集来自光伏板的热量，集热管内的低温水升温后回到冷却水箱3。

情况二：当第一三通阀16连通送风设备到第一排空管15再到集热管的出水口这一路径、第二三通阀19连通集热管的进水口到第二循环管5再到冷却水箱3的出水口到这一路径时，可利用送风设备提供风力，推动集热管内的低温水回到冷却水箱3，将集热管内的低温水排空。

情况三：当第一三通阀16连通送风设备到第一排空管15再到集热管的出水口这一路径、第二三通阀19连通集热管的出水口到第二排空管18再到外界这一路径时，可利用送风设备提供风力，推动集热管内的低温水排放到外界，将集热管内的低温水排空。

通过情况二和情况三的介绍可知，第一三通阀16的设置可调节送风设备和集热管的出水口以及冷却水箱3的进水口之间的连通状态，第二三通阀19的设置可调节集热管的进水口和冷却水箱3的出水口以及外界之间的连通状态，以便于利用送风设备将集热管内的低温水排放到外界或者送回冷却水箱3，以便于将集热管排空。

当集热管内的低温水排空后，能够防止集热管内的低温水在低温环境下冻住，降低了集热管被冻裂的风险，提高防冻效果，有利于延长集热管的使用寿命，节省维护成本。

并且，当集热管排空后，能够方便对集热管进行更换维修操作，便于维护，有利于提高维护效率。

进一步的，如图1所示，当PV/T集热器1并联多个时，所有第一排空管15在远离集热管出水口的一端汇集为一路连接到轴流风机17，所有第二排空管18在远离集热管进水口的一端汇集到排空总管21，排空总管21连接到第二循环管5，排空总管21与第二循环管5的连接处设有总三通阀22，总三通阀22用于调节排空总管21、第二循环管5以及外界的连通状态。

情况四：当第一三通阀16连通送风设备到第一排空管15再到集热管的出水口这一路径、第二三通阀19连通集热管的出水口到第二排空管18这一路径、总三通阀22连通排空总管21到外界这一路径时，可允许集热管内的低温水排放到外界。

情况五：当第一三通阀16连通送风设备到第一排空管15再到集热管的出水口这一路径、第二三通阀19连通集热管的进水口到第二循环管5再到冷却水箱3的出水口这一路径、总三通阀22连通第二循环管5和排空总管21时，可允许集热管内的低温水排到冷却水箱3。

情况六：当总三通阀22连通第二循环管5和排空总管21、第二三通阀19连通冷却水箱3的出水口到第二循环管5再到集热管的进水口这一路径、第一三通阀16连通集热管的出水口到第一循环管2再到冷却水箱3的进水口这一路径时，可使用冷却循环泵4将冷却水箱3内的低温水送入集热管收集来自光伏板的热量，集热管内的低温水升温后回到冷却水箱3。

实施例2：

本实施例2在实施例1的基础上进一步改进：如图1所示，本实施例2还包括控制柜20。第一循环管2上设有第一温度传感器PT1。第二循环管5上设有第二温度传感器PT2。供热管路10的末端上设有第三温度传感器PT3和第二电磁阀DF2。冷却水箱3内设有第四温度传感器PT4。补水管路6上设有第一电磁阀DF1。储热水箱8内设有第五温度传感器PT5和水位传感器PW。

第一温度传感器PT1、第二温度传感器PT2、第三温度传感器PT3、第四温度传感器PT4、第五温度传感器PT5、水位传感器PW均与控制柜20的输入端电连接。

第一电磁阀DF1、第二电磁阀DF2、热泵、供热循环泵12、连通泵9、冷却循环泵4、第一三通阀16、第二三通阀19、送风设备均与控制柜20的输出端电连接。

本实施例的一种PV/T热水循环系统有以下工作状态：

(1)温差循环：

PV/T集热器1中的光伏板在收集太阳辐射能并转化为电能的同时，光伏板背部会产生热能，并将热能交换给PV/T集热器1中的集热管内的低温水，低温水来自第二循环管5，低温水升温成为高温水，高温水流向第一循环管2；

第一温度传感器PT1用于检测第一循环管2内的高温水的温度，第四温度传感器PT4用于检测冷却水箱3内的水温；当控制柜20接收到来自第一温度传感器PT1和第四温度传感器PT4检测的水温信号时，通过比对第一温度传感器PT1和第四温度传感器PT4检测的水温，控制冷却循环泵4的启闭；

当第一温度传感器PT1的检测温度高出第四温度传感器PT4检测温度6℃时，冷却循环泵4启动；

当第一温度传感器PT1的检测温度不高出第四温度传感器PT4检测温度2℃时，冷却循环泵4关闭；

光伏板再次收集太阳辐射能以达到冷却循环泵4启动条件，如此往复循环。

(2)防冻循环：

第二温度传感器PT2用于检测第二循环管5内的低温水的温度，第二温度传感器PT2优选安装在第二循环管5靠近集热管的进水口的位置，此位置方便第二温度传感器PT2检测到最不利点温度；当控制柜20接收到来自第二温度传感器PT2检测的水温信号时，通过比对第二温度传感器PT2检测的水温和设定温度，控制冷却循环泵4的启闭；

控制柜20设定了两个温度用于与第二温度传感器PT2的检测温度比对，设定温度分别为2℃和5℃。当第二温度传感器PT2检测到的水温低于2℃时，冷却循环泵4启动，冷却循环泵4将冷却水箱3中的低温水输送至集热管，原本在集热管中的低温水被新的低温水顶入冷却水箱3；当第二温度传感器PT2检测到的温度高于设定温度5℃时，冷却循环泵4关闭。

在上述过程中，冷却水箱3内的低温水温度要比集热管内的未吸收热量的低温水温度高，当把集热管内的低温水顶回到冷却水箱3后，能用冷却水箱3内的低温水替换掉集热管内的低温水，避免集热管因为水温过低而冻住。

通过上述过程可知，与实施例1相比，除了采用排空集热管的方式防冻，还可采用上述防冻循环的方式防冻。

(3)恒温供水过程。

第三温度传感器PT3用于检测供热管路10末端的水温，并将水温检测信号传递给控制柜20，控制柜20通过对比第三温度传感器PT3检测的水温和设定温度，控制供热循环泵12和第二电磁阀DF2的启闭。

控制柜20设定了两个温度，用于与第三温度传感器PT3检测的水温对比，控制柜20的设定温度为45℃和50℃。当第三温度传感器PT3检测的水温低于45℃时，控制柜20控制供热循环泵12和第二电磁阀DF2开启，供热循环泵12将储热水箱8内的高温热水输送至供热管路10，将供热管路10内的低温热水顶入储热水箱8，保障用户即开既有热水使用；当第三温度传感器PT3检测的水温高于50℃时，控制柜20控制供热循环泵12和第二电磁阀DF2关闭。

(4)空气源热泵13辅助加热过程：

空气源热泵13可辅助加热储热水箱8内的热水，控制方式采用温度控制；储热水箱8内的第五温度传感器PT5用于检测储热水箱8内的水温，控制柜20通过对比第五温度传感器PT5检测的水温和设定温度，控制空气源热泵13的启闭；

控制柜20设定了两个温度，用于与第五温度传感器PT5的检测水温对比，控制柜20的设定温度为45℃和55℃。当第五温度传感器PT5的检测水温低于45℃时，控制柜20控制空气源热泵13启动；当第五温度传感器PT5的检测水温高于55℃时，空气源热泵13关闭。

(5)补水过程：

冷却水箱3与储热水箱8连通，自来水先进入冷却水箱3，再经过连通冷却水箱3和储热水箱8的连通管7进入储热水箱8；

水位传感器PW用于检测储热水箱8内的水位，当用户端11的用户使用热水时，储热水箱8内的水位不断下降，当水位传感器PW将检测到的水位信号传递给控制柜20，控制柜20将当前水位传感器PW的检测信号与控制柜20的设定水位比对，从而控制第一电磁阀DF1的开闭；

当检测信号低于设定水位的70％时，第一电磁阀DF1开启，自来水先注入冷却水箱3后再进入储热水箱8；当水位传感器PW检测到储热水箱8内的当前水位到达设定水位100％时，第一电磁阀DF1关闭，自来水补水停止。这一过程，实现了最低水位保护的过程和自来水的补水过程。

(6)排空过程：

在阴天或是夜间情况下，光伏板不能有效发电，同时光伏板背部不会有热量产生，此时，控制柜20不仅控制第一三通阀16连通送风设备到第一排空管15再到集热管的出水口这一路径、第二三通阀19连通集热管的进水口到第二循环管5再到冷却水箱3的出水口到这一路径，还控制轴流风机17启动，轴流风机17提供风力将集热管内的水排空至冷却水箱3。其中，第一三通阀16和第二三通阀19均采用电动三通阀。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种PV/T热水循环系统，包括PV/T集热器，PV/T集热器包括光伏板和用于吸收光伏板热量的集热管，集热管的出水口通过第一循环管与冷却水箱的进水口连接，集热管的进水口通过第二循环管与冷却水箱的出水口连接，第二循环管上设有冷却循环泵，其特征在于，所述第一循环管上设有第一排空管，第一循环管和第一排空管的连接处设有第一三通阀，第一排空管与送风设备连接，所述第二循环管上设有第二排空管，第二排空管与第二循环管的连接处设有第二三通阀。

2.根据权利要求1所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，所述冷却水箱连接有补水管路。

3.根据权利要求2所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，所述冷却水箱通过连通管连接储热水箱，连通管上设有连通泵。

4.根据权利要求3所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，所述储热水箱与供热管路的始端和末端连接，供热管路上设有用户端，供热管路的始端设有供热循环泵。

5.根据权利要求4所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，所述储热水箱内设有电加热器，电加热器与所述光伏板电连接。

6.根据权利要求4或5所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，所述储热水箱与热泵连接。

7.根据权利要求6所述的一种PV/T热水循环系统，其特征在于，还包括控制柜，所述第一循环管上设有第一温度传感器，所述第二循环管上设有第二温度传感器，所述补水管路上设有第一电磁阀，所述供热管路的末端设有第三温度传感器和第二电磁阀，所述冷却水箱内设有第四温度传感器，所述储热水箱内设有第五温度传感器和水位传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、水位传感器、所述热泵、所述冷却循环泵、所述连通泵、所述供热循环泵、所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述送风设备均与控制柜电连接。