[發明專利]一種太陽能或空氣能熱電聯供系統及其方法

有效

• 申請號: 201910207323.0
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN110068038B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張大林;陸啟航;張朋磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F24S20/40;F25B5/02;H02S40/42;H02S40/44
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種太陽能或空氣能熱電聯供系統，包含熱源側組件（1）、用戶側組件（2）和雙源熱泵機組（3）；

熱源側組件（1）包括水管路上并聯設置的太陽能取熱支路（11）、低溫水箱支路（12）、熱泵蒸發器支路（13）和高溫水箱支路（14）；

太陽能取熱支路（11）上設置光伏光熱一體化組件（111），光伏光熱一體化組件（111）一端連接第一閥門（112），另一端連接第二閥門（113）；

低溫水箱支路（12）上設置低溫水箱（121），低溫水箱（121）進口連接第三閥門（122），低溫水箱（121）出口分為兩路，一路上設置源側水泵（123）且與太陽能取熱支路（11）和熱泵蒸發器支路（13）連接，另一路上設置第四閥門（124）并與高溫水箱支路（14）連接；

第一閥門（112）和第三閥門（122）連接，源側水泵（123）和第二閥門（113）連接；

熱泵蒸發器支路（13）上設置水冷蒸發器（311）的水側連接，水冷蒸發器（311）的進口端連接到第五閥門（131），第五閥門（131）的另一端和源側水泵（123）連接，水冷蒸發器（311）的出口端連接到第三閥門（122）和第八閥門（144）之間；

高溫水箱支路（14）上設置高溫水箱（141），高溫水箱（141）進口連接第六閥門（142），出口連接第七閥門（143），第七閥門（143）分別連接第四閥門（124）和用戶側組件（2），高溫水箱支路（14）的一端與第六閥門（142）之間通過第八閥門（144）連接，第六閥門（142）和第八閥門（144）的連接處和用戶供熱支路（21）的一端連接；

用戶側組件（2）包括并聯設置的用戶供熱支路（21）和熱泵冷凝器支路（22）；

用戶供熱支路（21）上設置若干組供熱末端裝置（211），用戶供熱支路（21）進口連接第九閥門（212），出口連接第十閥門（213）；熱泵冷凝器支路（22）上設置用戶側水泵（221），且與水冷冷凝器（302）水側連接；

水冷冷凝器（302）水側還連接第九閥門（212），用戶側水泵（221）還連接第十閥門（213），用戶側水泵（221）和第十閥門（213）的連接處還和第七閥門（143）的一端連接；

雙源熱泵機組（3）包括并聯設置的水冷冷凝器（302）、水冷蒸發器支路（31）、空氣源蒸發器支路（32）；

水冷蒸發器支路（31）上設置水冷蒸發器（311）和第一電磁閥（312）；空氣源蒸發器支路上設置空氣源蒸發器（321）和第二電磁閥（322）；水冷冷凝器（302）的進口連接壓縮機（301），出口連接節流閥（303）；

壓縮機（301）分別和水冷蒸發器（311）、空氣源蒸發器（321）連接，節流閥（303）分別和第一電磁閥（312）、第二電磁閥（322）連接；

所述連接均采用水路連接。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，光伏光熱一體化組件（111）包含背板集熱器，背板集熱器為銅管埋管式集熱器、多孔平行流扁管集熱器、熱管式集熱器中的一種。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，供熱末端裝置（211）為散熱器、風機盤管、地板輻射中的一種或多種的組合。

4.一種太陽能或空氣能熱電聯供方法，適用于權利要求1所述的系統，其特征在于，包括以下八種運行模式：

1）當白天太陽輻射較強、無供熱需求、且低溫水箱（121）溫度低于環境溫度時，運行于太陽能低溫水箱蓄熱模式；

此時第四閥門（124）、第五閥門（131）、第六閥門（142）、第七閥門（143）、第八閥門（144）、第九閥門（212）和第十閥門（213）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）和第三閥門（122）打開；

源側水泵（123）運行，用戶側水泵（221）關閉，雙源熱泵機組（3）停止工作；循環水從光伏光熱一體化組件（111）取熱后存儲在低溫水箱（121）中；

2）當白天太陽輻射較強、無供熱需求、且低溫水箱（121）溫度高于環境溫度時，運行于太陽能高溫水箱蓄熱模式；

此時第四閥門（124）、第八閥門（144）、第九閥門（212）和第十閥門（213）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）、第三閥門（122）、第五閥門（131）、第六閥門（142）和第七閥門（143）打開，源側水泵（123）和用戶側水泵（221）同時工作；

雙源熱泵機組（3）中第二電磁閥（322）關閉，第一電磁閥（312）打開，壓縮機（301）和節流閥（303）運行，工作于水源熱泵模式；

雙源熱泵機組（3）的水冷蒸發器（311）從低溫水箱（121）吸熱，在水冷冷凝器（302）中放熱，并把熱量存儲到高溫水箱（141）中；

3）當白天太陽輻射較強、無供熱需求、且低溫水箱（121）和高溫水箱（141）溫度較高時，運行于太陽能低溫水循環散熱模式；

此時第三閥門（122）、第五閥門（131）、第六閥門（142）和第七閥門（143）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）、第四閥門（124）、第八閥門（144）、第九閥門（212）和第十閥門（213）打開；

雙源熱泵機組（3）和用戶側水泵（221）關閉、源側水泵（123）運行；低溫水箱（121）中熱量通過供熱末端裝置（211）直接散入室內，防止低溫水箱（121）溫度過高；

4）當白天太陽輻射較弱、氣溫較高、無供熱需求、且高溫水箱（141）溫度較低時，運行于空氣能高溫水箱蓄熱模式；

此時第四閥門（124）、第五閥門（131）、第八閥門（144）、第九閥門（212）和第十閥門（213）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）、第三閥門（122）、第六閥門（142）、第七閥門（143）打開,源側水泵（123）和用戶側水泵（221）同時工作；

雙源熱泵機組（3）中第一電磁閥（312）關閉，第二電磁閥（322）打開，壓縮機（301）和節流閥（303）運行，系統工作于空氣源熱泵模式；雙源熱泵機組（3）的空氣源蒸發器（321）從外界空氣吸熱，在水冷冷凝器（302）中放熱，并把熱量存儲到高溫水箱（141）中；

5）當白天太陽輻射較強、且有供熱需求時，運行于太陽能熱泵直接供熱模式；

此時第四閥門（124）、第六閥門（142）、第七閥門（143）和第八閥門（144）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）、第三閥門（122）、第五閥門（131）、第九閥門（212）和第十閥門（213）打開，源側水泵（123）和用戶側水泵（221）同時工作；

雙源熱泵機組（3）中第二電磁閥（322）關閉，第一電磁閥（312）打開，壓縮機（301）和節流閥（303）運行，雙源熱泵機組（3）工作于水源熱泵模式；雙源熱泵機組（3）的水冷蒸發器（311）從低溫水箱（121）吸熱，在水冷冷凝器（302）中放熱，并把熱量通過供熱末端裝置（211）散入室內，直接為室內供熱；

6）當夜間有供熱需求，且低溫水箱（121）溫度較高時，運行于晚間水源熱泵供熱模式；

此時第一閥門（112）、第二閥門（113）、第四閥門（124）、第六閥門（142）、第七閥門（143）和第八閥門（144）關閉，第三閥門（122）、第五閥門（131）、第九閥門（212）和第十閥門（213）打開，源側水泵（123）和用戶側水泵（221）同時工作；

雙源熱泵機組（3）中第二電磁閥（322）關閉，第一電磁閥（312）打開，壓縮機（301）和節流閥（303）運行，雙源熱泵機組（3）工作于水源熱泵模式；雙源熱泵機組（3）的水冷蒸發器（311）從低溫水箱（121）吸熱，在水冷冷凝器（302）中放熱，并把熱量通過供熱末端裝置（211）散入室內，直接為室內供熱；

7）當夜間有供熱需求，且低溫水箱（121）溫度較低時，運行于晚間空氣源熱泵供熱模式；

此時第一閥門（112）、第二閥門（113）、第三閥門（122）、第四閥門（124）、第五閥門（131）、第六閥門（142）、第七閥門（143）和第八閥門（144）關閉，第九閥門（212）和第十閥門（213）打開，源側水泵（123）關閉，用戶側水泵（221）運行；

雙源熱泵機組（3）中第一電磁閥（312）關閉，第二電磁閥（322）打開，壓縮機（301）和節流閥（303）運行，雙源熱泵機組（3）工作于空氣源熱泵模式；雙源熱泵機組（3）的空氣源蒸發器（321）從外界空氣吸熱，在水冷冷凝器（302）中放熱，并把熱量通過供熱末端裝置（211）散入室內，直接為室內供熱；

8）當非供暖季無供熱需求時，白天系統運行于水箱蓄熱模式，夜間系統運行于水箱放熱模式；

此時第四閥門（124）、第五閥門（131）、第六閥門（142）、第七閥門（143）、第八閥門（144）、第九閥門（212）和第十閥門（213）關閉，第一閥門（112）、第二閥門（113）和第三閥門（122）打開；

源側水泵（123）運行，用戶側水泵（221）關閉，雙源熱泵機組（3）停止工作；白天循環水從光伏光熱一體化組件（111）取熱后存儲在低溫水箱（121）中，水溫逐漸升高；夜間低溫水箱（121）中熱量通過光熱一體化組件（111）散入大氣中，水溫逐漸降低。