[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

本發明公開了一種太陽能或空氣能熱電聯供系統及方法，屬于供熱及太陽應用領域。所述系統包括源側組件、用戶側組件和雙源復合熱泵。源側組件設置高溫水箱和低溫水箱，水管路上并聯設置太陽能取熱支路、低溫水箱支路、熱泵蒸發器支路和高溫水箱支路；用戶側組件包括用戶供熱支路和熱泵冷凝器支路；雙源復合熱泵設置水源蒸發器支路和空氣源蒸發器支路。該系統結構緊湊、調節靈活、安全可靠，具有廣闊的應用前景。供熱方法通過水路和制冷劑支路的切換，可實現太陽能低溫水箱蓄熱、太陽能高溫水箱蓄熱、空氣源高溫水箱蓄熱3種蓄熱模式，以及水源熱泵供熱和空氣源熱泵供熱兩種供熱模式，同時實現光伏背板高效冷卻，提高供熱保障率和太陽能利用率。

技術領域

本發明涉及太陽能綜合能量利用領域，尤其涉及一種太陽能或空氣能熱電聯供系統及其方法。

背景技術

太陽能是一種清潔、高效的可再生能源，充分利用太陽能可切實降低對化石燃料的依賴，緩解能源危機和環境污染問題。太陽能的利用一般分為自然采光、光電（光伏）和光熱，其中光電和光熱是應用最廣泛的形式。近年來發展出的光伏光熱一體化（PV/T）技術可綜合利用光伏和光熱，同時降低光伏電池組件背板溫度，提高光伏發電效率，切實提高太陽能綜合利用效率。

現有技術中有一種PV/T-空氣能雙熱源熱泵供熱方案，雙熱源復合熱泵同時具有水冷蒸發器和空氣源蒸發器，光伏光熱一體化組件通過水路與水冷蒸發器連接，水路上設置一個蓄熱水箱；當太陽輻射較強時，吸收水路中太陽能熱量供熱；太陽輻射較弱時，吸收空氣中熱量用于供熱。但該系統存在以下問題：1）當白天太陽輻射較強但室內無供熱需求時，蓄熱水箱水溫逐漸升高（甚至超過40℃），導致光伏發電效率大幅降低；2）當白天太陽輻射較弱，但氣溫較高時，此時空氣源熱泵機組COP較高，但現有方案未考慮白天利用高溫空氣蓄能，導致現有熱泵機組選型較大、初投資較高；3）現有方案該系統只針對供暖季光熱利用，未充分考慮非供暖季光伏電池溫度控制問題，非供暖季時光伏電池背板溫度異常升高（可到80℃），導致發電效率大幅降低。

綜上,現有技術中缺乏一種太陽能-空氣能熱電聯供系統,能夠在供暖季利用太陽能和空氣高效蓄熱和供熱，同時兼顧光伏發電效率，在非供暖季控制光伏背板溫度，且結構緊湊,調節方便。

發明內容

本發明提供一種太陽能或空氣能熱電聯供系統及其方法，能夠在供暖季同時利用太陽能和空氣進行蓄熱和供熱，提高供熱保障率和太陽能利用率；在非供暖季降低背板溫度，提高光伏發電效率；同時結構緊湊、調節靈活、初投資低。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種太陽能或空氣能熱電聯供系統，包含熱源側組件、用戶側組件和雙源熱泵機組。

熱源側組件包括水管路上并聯設置的太陽能取熱支路、低溫水箱支路、熱泵蒸發器支路和高溫水箱支路。

太陽能取熱支路上設置光伏光熱一體化組件，光伏光熱一體化組件進口連接第一閥門，出口連接第出二閥門。

低溫水箱支路上設置低溫水箱，低溫水箱進口連接第三閥門，低溫水箱出口分為兩路，一路上設置源側水泵且與太陽能取熱支路和熱泵蒸發器支路連接，另一路上設置第四閥門并與高溫水箱支路連接。

第一閥門和第三閥門連接，源側水泵分別和第二閥門連接。

熱泵蒸發器支路上設置水冷蒸發器的水側連接，進口處設置第五閥門，第五閥門和源側水泵連接。

高溫水箱支路上設置高溫水箱，高溫水箱進口連接第六閥門，出口連接第七閥門，高溫水箱支路進口處與第六閥門之間通過第八閥門連接。

用戶側組件包括并聯設置的用戶供熱支路和熱泵冷凝器支路。

用戶供熱支路上設置若干組供熱末端裝置，用戶供熱支路進口連接第九閥門，出口連接第十閥門；熱泵冷凝器支路上設置用戶側水泵，且與水冷冷凝器水側連接。