CN220958648U - 一种光伏光热户用供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏光热户用供暖装置，包括光热供暖机、光伏组件、空气源热泵、缓冲储能水箱、风机盘管、第一循环泵、第二循环泵、板式换热器、MPPT控制器、直流转换模块、交流电箱、智能电表与控制器，空气源热泵、风机盘管、缓冲储能水箱、第一循环泵与板式换热器通过第一循环管路连接，光热供暖机、板式换热器与第二循环泵通过第二循环管路连接，光伏组件、MPPT控制器、直流转换模块与空气源热泵通过直流电路相连，空气源热泵还通过交流电箱、智能电表与交流电网相连。本实用新型可以使用太阳能提供冬季供暖与夏季制冷需求，且可直接利用光伏直流电，提高了能源使用效率，解决了户用光伏电网接入难的问题，提高了可再生能源就地消纳能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及农村户用清洁供暖技术领域，尤其是涉及一种光伏光热户用供暖装置。
背景技术
太阳能是新能源中应用最为广泛的能源种类之一，利用太阳能进行蓄热储能可以解决光热发电中的能源储备问题。随着大量分布式光伏发电的并网，导致了电网无法消纳，影响电网的安全，由于光伏发电技术自身具有波动性、间歇性等缺陷，会对电网产生较大的影响，亟需解决就地消纳难题。
我国北方地区太阳能辐射资源较丰富，适合推广光伏发电，需要一种技术既能满足分布式光伏发电的就地消纳，又能满足建筑的清洁能源供暖、制冷与生活热水需求，并能减轻用户经济负担，提高分布式光伏发电系统的经济性。
目前，随着分布式光伏的大幅发展，很多地区农村电网变压器容量与消纳能力不足，新增光伏装机量与电网接入难问题亟待解决，现有户用光伏自发自用系统需要安装防逆流装置，光伏直流电通过逆变器转化为交流电，在并网点安装电流传感器，当检测到有电流流向电网时，通过逆变器动态调节输出功率来控制，能源使用效率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种光伏光热户用供暖装置，利用太阳能提供农村建筑的供暖、制冷及生活热水需求，太阳能光伏发电供直流负载直接利用，使用电网交流电进行补充，克服了光伏发电电网接入难的问题，提高了光伏发电的使用效率，提高户用光伏发电的经济性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种光伏光热户用供暖装置，包括光热供暖机、光伏组件、空气源热泵、缓冲储能水箱、风机盘管、第一循环泵、第二循环泵、板式换热器、电磁阀、补水装置、MPPT控制器、直流转换模块、交流电箱、智能电表与控制器，所述空气源热泵、风机盘管、缓冲储能水箱、第一循环泵与板式换热器通过第一循环管路连接，所述光热供暖机、板式换热器与第二循环泵通过第二循环管路连接，所述光伏组件、MPPT控制器、直流转换模块与空气源热泵通过直流电路相连。
优选的，所述空气源热泵内部设置有直流电源单元、变频驱动单元、直流风扇单元、直流压缩机单元。
优选的，所述第二循环管路上设置所述电磁阀。
优选的，所述第一循环泵与所述缓冲储能水箱之间设置有补水装置。
优选的，所述第一循环管路与第二循环管路通过板式换热器相连，所述第一循环管路与第二循环管路循环介质是水或防冻液。
本实用新型采用上述一种光伏光热户用供暖装置的有益效果是：
(1)通过一种光热光伏户用供暖装置的配置，实现了农村建筑利用太阳能实现冬季供暖、夏季制冷与生活热水需求。
(2)通过设置MPPT控制器、直流转换模块带动空气源热泵直流电器的使用，实现了光伏发电不需要逆变为交流电也可直接利用，提高了能源使用效率，提高了户用光伏发电的经济性，同时耦合交流电网，保障阴雨雪天气下空气源热泵机组的供电需求，增加了装置的适应性。
(3)通过设置空气源热泵实现了可再生能源发电的就地消纳，解决了户用农村分布式能源发电并网难的问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本实用新型一种光伏光热户用供暖装置的结构示意图；
附图标记
1、光热供暖机；2、光伏组件；3、空气源热泵；4、缓冲储能水箱；5、风机盘管；6、第一循环泵；7、第二循环泵；8、板式换热器；9、电磁阀；10、补水装置；11、MPPT控制器；12、直流转换模块；13、交流电箱；14、智能电表；15、控制器、16、生活热水管。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图所示，一种光伏光热户用供暖装置，包括光热供暖机1、光伏组件2、空气源热泵3、缓冲储能水箱4、风机盘管5、第一循环泵6、第二循环泵7、板式换热器8、电磁阀9、补水装置10、MPPT控制器11、直流转换模块12、交流电箱13、智能电表14、控制器15。
空气源热泵3、风机盘管5、缓冲储能水箱4、第一循环泵6与板式换热器8通过第一循环管路连接，所述光热供暖机1、板式换热器8与第二循环泵7通过第二循环管路连接，所述光伏组件2、MPPT控制器11、直流转换模块12与空气源热泵3通过直流电路相连。
本实用新型的主要工艺流程如下：
(一)冬季供暖
当太阳能辐照度较强时，光热供暖机1工作，将太阳能转化为热能，并储存在光热供暖机1中，温度传感器实施检测温度数据并反馈给控制器15，当温度达到设定温度时，控制器15通过开启第二循环泵7将高温热水循环至板式换热器8，此时控制器15开启第一循环泵6，将低温热水循环至板式换热器8，经过换热后通过空气源热泵3及第一循环管路输送至风机盘管5，风机盘管5通过对流散热，满足房间的供暖需求，当光热供暖机1不能满足供暖需求时，控制器15通过与空气源热泵3进行RS485通讯开启空气源热泵机组3，提供热量供房间的供暖需求，缓冲储能水箱4起到蓄热储能作用，可以平稳供暖的舒适性，并储存热量供夜间使用。
光伏组件2吸收太阳能进行发电，通过MPPT控制器11转换后，形成稳定的直流电，并通过直流转换模块12升压后驱动空气源热泵3工作，带动空气源热泵3内部的压缩机、风扇及变频驱动单元工作，当太阳能辐照度较弱、夜间或因雨雪天气时，通过交流电箱13、智能电表14连接交流电网进行补充或切换。
在第二循环管路上设置有电磁阀9，当检测到光热供暖机1水位不满足要求时，控制器15及时打开电磁阀9给第一循环管路补水。在第一循环泵6与储能缓冲水箱4之间第二循环管路上设置有补水装置10，可以给第二循环管路系统进行补水及定压。
(二)夏季制冷及春夏秋三季生活热水
光伏组件2吸收太阳能进行发电，通过MPPT控制器11转换后，形成稳定的直流电，并通过直流转换模块12升压后驱动空气源热泵3工作制冷，带动空气源热泵3内部的压缩机、风扇及变频驱动单元工作，当太阳能辐照度较弱、夜间或因雨雪天气时，通过交流电箱13、智能电表14连接交流电网进行补充或切换。此时控制器15开启第一循环泵6，将空气源热泵3制冷的7-12℃低温水通过第一循环管路输送至风机盘管5，风机盘管5通过对流制冷，满足房间的制冷需求。当太阳能辐照度较弱、夜间或因雨雪天气时，通过交流电箱13、智能电表14连接交流电网进行补充或切换，通过市电交流电驱动空气源热泵3制冷，缓冲储能水箱4起到蓄冷储能作用，可以平稳制冷的舒适性，供夜间使用。这样光光伏组件2发的直流电不需要通过逆变器转化为交流电接入电网，可以直接使用，提高了能源使用效率。
在非供暖季，当建筑需要生活热水时，通过控制器15关闭第二循环泵7，开启生活热水管16的阀门，这样可以将高温热水输送至混水阀，通过与混水阀处冷水混合后，供日常生活热水使用。
因此，本实用新型采用上述一种光热光伏户用供暖装置，通过光热、光伏、空气能与储能相结合，克服了光伏发电的波动性、间歇性等缺点，提高了电网的稳定性，既实现了分布式光伏发电的就近消纳，又满足了建筑的清洁能源供暖、制冷和生活热水的需求，并能减轻用户经济负担，提高分布式光伏发电的经济性，实现了电网无法消纳与接入的地区也可以安装户用光伏系统，且实现了光伏发电不需要逆变交流电也可直接利用，提高了系统的能源使用效率，增加了系统的适应性，提高了户用光热光伏发电的经济性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种光伏光热户用供暖装置，其特征在于：包括光热供暖机(1)、光伏组件(2)、空气源热泵(3)、缓冲储能水箱(4)、风机盘管(5)、第一循环泵(6)、第二循环泵(7)、板式换热器(8)、电磁阀(9)、补水装置(10)、MPPT控制器(11)、直流转换模块(12)、交流电箱(13)、智能电表(14)与控制器(15)，所述空气源热泵(3)、风机盘管(5)、缓冲储能水箱(4)、第一循环泵(6)与板式换热器(8)通过第一循环管路连接，所述光热供暖机(1)、板式换热器(8)与第二循环泵(7)通过第二循环管路连接，所述光伏组件(2)、MPPT控制器(11)、直流转换模块(12)与空气源热泵(3)通过直流电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种光伏光热户用供暖装置，其特征在于：所述空气源热泵(3)内部设置有直流电源单元、变频驱动单元、直流风扇单元、直流压缩机单元。
3.根据权利要求1所述的一种光伏光热户用供暖装置，其特征在于：所述第二循环管路上设置所述电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种光伏光热户用供暖装置，其特征在于：所述第一循环泵(6)与所述缓冲储能水箱(4)之间设置有补水装置。
5.根据权利要求1所述的一种光伏光热户用供暖装置，其特征在于：所述第一循环管路与第二循环管路通过板式换热器相连，所述第一循环管路与第二循环管路循环介质是水或防冻液。
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