[發明專利]主要基于太陽能與地源能的智慧多能互補的建筑供能系統

在審

• 申請號: 201910292403.0
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110030650A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 趙耀華;徐紅霞
• 申請（專利權）人: 趙耀華;徐紅霞
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24D3/10;F24D3/18;F25B30/06
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明公開了主要基于太陽能與地源能的智慧多能互補的建筑供能系統，涉及建筑供能技術領域。太陽能PV/T組件與太陽能儲熱水箱的進水口連接，太陽能儲熱水箱的出水口通過水泵與混合水箱連接，地埋管換熱器與混合水箱的進水口連接，混合水箱出水口與水源熱泵連接，水源熱泵通過水泵與供能末端連接，水源熱泵的側水箱通過太陽能儲熱水箱和水泵與太陽能PV/T組件連接形成一個循環回路，水源熱泵的側水箱通過混合水箱和水泵與地埋管換熱器連接形成一個循環的回路。本系統能高效利用太陽能、地熱能等清潔能源，通過混合溫度較低的地熱井換熱的地源熱水，保證采暖季節的水源熱泵的最優效能工作條件，實現跨季節儲能，保證地下熱量的平衡。

技術領域

本發明涉及主要基于太陽能與地源能的智慧多能互補的建筑供能系統，具體為建筑供能技術領域。

背景技術

傳統光伏組件的太陽能利用效率低，高溫發電性能差且使用壽命降低，以及熱斑效應等技術問題。目前國際上多個國家包括中國采用與傳統銅管或鋁管焊接在金屬板(相當于導熱翅片)的方法實現電池組件散熱及熱電聯產的方法，實踐證明該方法不僅成本高，溫度不均勻，運行重量大，生產工藝復雜且難以保證整板均勻貼合，長時間使用時金屬板與電池背板脫開(因熱膨脹系數差異大)，而且金屬盤管也很難保證20-25年的使用壽命等大量問題，都無法實用化。光伏組件的平均光電轉換效率較低(6％～18％)，成本過高。晶硅電池組件溫度每增加1K輸出電量減少0.5％～0.8％，太陽能電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。將微熱管陣列與光伏電池背板有機結合，實現了微熱管陣列與結實長壽命的集熱水管物理隔離，且各個微熱管陣列留有吸收熱膨脹與熱應力的縫隙，完全消除了傳統方法的弊病。電池廢熱能高效傳輸給隔離式換熱器中的媒介，從而實現太陽能電池的高效散熱及其廢熱的高效回收利用。“基于微熱管陣列的太陽能光伏熱電聯產組件”，成功解決了傳統光伏電池由于電池背板溫度高而引發的發電效率低，電池壽命短的技術瓶頸，極大提高了光伏組件的太陽能利用效率。隔離式換熱器中的媒介可采用自然對流水冷、強制循環水冷方式，都能有效地降低電池溫度，將電池的溫度控制在45℃以內，防止電池過熱、熱斑，延長電池板的壽命；提高電池組件的發電功率及發電效率10％--30％；實現50-60％左右的電池板廢熱利用，大幅提高了太陽能的綜合利用效率。該技術產品的應用，使得光伏廢熱的經濟價值超發電價值，可使光伏發電的綜合成本降低過半，是太陽能光伏發電集成技術的升級。

但電池板廢熱的有效利用，與不同地域條件及使用溫度要求密切相關，尤其針對寒冷地域的建筑采暖，電池板廢熱很難提供連續、高效、穩定與經濟的熱量，只有結合輔助能源如空氣能、地熱能等，并通過熱機如水源熱泵進行梯級提溫的方式才能實現建筑的供熱。

對于寒冷地域尤其是極寒地域，傳統地源熱泵采暖工程基本失敗，其原因是由于夏季空調時間短，地源熱泵冬季采熱多，造成地下的熱不平衡所致。采用光伏光熱一體化(熱電聯產)組件技術，在采暖季利用光伏廢熱與地源熱聯合使用，不僅可以大幅提高熱泵系統的綜合效率，其它季節的光伏廢熱可以直接存儲在地下，還提高了光伏的發電效率，一舉三得，是解決寒冷地區采暖的最佳綠色能源技術。

發明內容

本發明的目的在于提供基于太陽能與地源能的智慧多能互補的建筑供能系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于太陽能與地源能的智慧多能互補的建筑供能系統包括太陽能PV/T組件、太陽能儲熱水箱、地埋管換熱器、混合水箱、水源熱泵和供能末端，太陽能PV/T組件與太陽能儲熱水箱的進水口連接，太陽能儲熱水箱的出水口通過水泵與混合水箱連接，地埋管換熱器與混合水箱的進水口連接，混合水箱出水口與水源熱泵連接，水源熱泵通過水泵與供能末端連接，且水源熱泵的側水箱通過太陽能儲熱水箱和水泵與太陽能PV/T組件連接形成一個循環的回路，且水源熱泵的側水箱通過混合水箱和水泵與地埋管換熱器連接形成一個循環的回路。

作為優選，所述的太陽能PV/T組件中光伏電池的廢熱通過微熱管陣列的導熱傳遞給一只橫貫光伏組件的液體直管，該直管與所述多能互補供能系統的管路連接。