基于太阳能的冷热电水联产联供系统

本发明涉及光伏光热综合利用，具体来说是基于一体式pvt板的太阳能光电光热与空气源热泵综合能源利用系统，实现冷热电水联产联供，更具体涉及基于太阳能的冷热电水联产联供系统。

背景技术：

1、太阳能是清洁能源，且具有可再生性、广泛分布、环保低碳、技术成熟及灵活性等特点，能够有效地应对能源短缺问题。随着技术的进步和应用的推广，太阳能在全球能源转型中发挥着重要的作用。

2、当前太阳能的利用主要分别集中在太阳能的光热应用或太阳能的光伏应用上，单一利用太阳能的系统存在能源利用率低的问题。一体式pvt太阳能光伏板更高效地利用太阳能，既将太阳能转变为电能，满足供电需求，同时还能产生大量的高温热水，但是，大量光热所产生的高温热水应用受到使用条件的制约，从而导致大量的太阳能热水无法实际利用。然而在人们的现实的生产生活中存在冷、热、电以及热水的多方面需求，尤其是一年四季热水的需求，所以利用一体pvt太阳能板解决单一利用太阳能系统的能源利用率低的问题变得迫在眉睫。

3、随着技术发展与进步，目前通过太阳能光伏光热pvt、相变蓄能耦合热泵技术的三联供系统虽然解决单一太阳能能源利用率低的问题，但是该三联供系统不仅复杂，同时还存在的能源利用率低的问题，未能合理地利用空气源热泵制冷时的热回收与生活热水的热回收及其耦合效能，因此设计一种利用太阳能的光电光热与空气源热泵制冷制热及同时产生卫生热水的功能耦合的联产联供系统变得十分有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供基于太阳能的冷热电水联产联供系统，系统简单经济能够集供电、供暖、供冷、生活热水、蓄能于一体，并设计了应急保障体统，该套系统在正常情况下，可以做到系统内部零外能输入、零碳排放。

2、本发明给出基于太阳能的冷热电水联产联供系统，包括pvt光伏组件和蓄热水箱，pvt光伏组件和蓄热水箱连接，还包括：

3、空气源热泵的供暖-供冷-热水系统，用于满足冬季取暖和夏季制冷的同时还能制取热水，包括通过管路与蓄热水箱连通的板式换热器，板式换热器与压缩机连接，压缩机通过四通换向阀连接蒸发器，蒸发器通过壳管换热器与节流装置连接，蒸发器还能直接连接节流装置，节流装置与冷凝器连接，冷凝器与板式换热器连接，壳管换热器还与蓄热水箱连通；蒸发器还与用户供暖/供冷的循环管路连通；

4、四通换向阀对应两种模式，制热时，太阳能板制备的大量热水送入蓄热水箱，并与冷凝器送出的工质在板式换热器内进行换热，换热后工质经压缩机压缩升温后，通过蒸发器送入用户供暖/供冷的循环管路内，用于供暖，蒸发器送出工质的热量经壳管换热器换热后送入蓄热水箱，用于调控蓄热水箱水温并制取热水；制冷时，蒸发器内的工质吸收热量后经四通转向阀送入压缩机内压缩，再经板式换热器进行工质换热，换热后的工质经冷凝器和节流装置再次降温后送入蒸发器内，并经蒸发器将冷量送入用户供暖/供冷的循环管路，用于制冷，板式换热器壳程内工质与板式换热器管程内工质换热后，从而完成板式热回收制取热水。

5、优选地，所述蓄热水箱与用户通过生活热水管路连通，用于全季供应生活热水。

6、优选地，所述板式换热器的管程入口通过管路与蓄热水箱连通，所述板式换热器的管程出口通过管路和双向循环水泵与蓄热水箱连通。

7、优选地，所述板式换热器的管程入口所连通的管路上还设有第一三向调节阀，所述第一三向调节阀的一个出口连接管路和双向循环水泵，所述的板式换热器的管程出口所连通的管路上设有第二三向调节阀，第二三向调节阀的一出口通过管路连接蓄热水箱，蓄热水箱内连接板式换热器的管程入口和管程出口的管路形成闭合回路，用于实现冬季直接利用蓄热水箱的热水作为热泵的热源水进入板式换热器进行制热模式。

8、优选地，第一三调节阀的另一出口通过管路与蓄热水箱连通，所述第二三向调节阀的另一出口通过管路连接有冷水输送管，用于实现夏季板式换热器直接连通冷水输送管进行板式热回收。

9、优选地，所述蓄热水箱的顶部通过管路和第二阀门直接为用户供暖，所述蓄热水箱内设有温度传感器，所述蓄热水箱的顶部与用户取暖所连通的管路上设有调控阀，所述调控阀与温度传感器通过蓄热水箱所设置的控制器连接，所述控制器、调控阀和温度传感器连接。

10、优选地，所述pvt光伏组件入口与预热器的管程出口连接，预热器的管程入口与冷水输送管连接，预热器的壳程入口通过热水废水输送管路与用户连通，所述预热器的壳程出口连接外排管。

11、优选地，所述用户循环回路上以及壳管换热器的管程与蓄热水箱所连通的管路上均设有循环泵，pvt光伏组件所产生的光电存储在蓄电池内，所述蓄电池分别与压缩机、双向循环水泵和循环泵电连接。

12、优选地，所述外部电力与蓄电池连接。

13、优选地，所述蒸发器与用户连接的管路上设有截止阀。

14、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

15、1、本发明通过将pvt光伏光热组件、蓄热水箱，板式换热器、风冷冷凝器、压缩机、四通换向阀、蒸发器、节流装置、壳管换热器和调节阀组成基于太阳能的冷、热、电、热水联产联供系统，实现利用太阳能的光电光热进行蓄电蓄热以及与带板式热回收的双蒸发器的空气源热泵制冷制热系统耦合，解决使用绿电获取稳定的冷热负荷的同时提供一年四季的生活热水，实现局域光电热冷综合能量利用，并实现了生活热水的热回收。

16、2、本发明太阳能取热端采用pvt太阳能板，可以同时发电和制备大量热水，且可以按照冷热负荷和用电负荷计算来调整发电－热水比例及铺设面积。且系统内部自产绿电并进行电力自耗，内部实现能源自洽，实现零排放，达到减碳目的。另外本发明所给出的系统使储热和储电相对更高效更经济，加入了应急保障系统后能够保证百年不遇的连续阴天雨雪天气条件下的安全使用。

技术特征：

1.基于太阳能的冷热电水联产联供系统，包括pvt光伏组件(1)和蓄热水箱(2)，pvt光伏组件(1)和蓄热水箱(2)连接，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述蓄热水箱(2)与用户通过生活热水管路连通，用于全季供应生活热水。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述板式换热器(3)的管程入口通过管路与蓄热水箱(2)连通，所述板式换热器(3)的管程出口通过管路和双向循环水泵(10)与蓄热水箱(2)连通。

4.根据权利要求3所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述板式换热器(3)的管程入口所连通的管路上还设有第一三向调节阀(14)，所述第一三向调节阀(14)的一个出口连接管路和双向循环水泵(10)，所述的板式换热器(3)的管程出口所连通的管路上设有第二三向调节阀，第二三向调节阀的一出口通过管路连接蓄热水箱(2)，蓄热水箱(2)内连接板式换热器(3)的管程入口和管程出口的管路形成闭合回路，用于实现冬季直接利用蓄热水箱(2)的热水作为热泵的热源水进入板式换热器(3)进行制热模式。

5.根据权利要求4所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，第一三调节阀(14)的另一出口通过管路与蓄热水箱(2)连通，所述第二三向调节阀的另一出口通过管路连接有冷水输送管，用于实现夏季板式换热器(3)直接连通冷水输送管进行板式热回收。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述蓄热水箱(2)的顶部通过管路和第二阀门直接为用户供暖，所述蓄热水箱(2)内设有温度传感器(16)，所述蓄热水箱(2)的顶部与用户取暖所连通的管路上设有调控阀，所述调控阀与温度传感器(16)通过蓄热水箱(2)所设置的控制器连接，所述控制器、调控阀和温度传感器(16)连接。

7.根据权利要求3所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述pvt光伏组件(1)入口与预热器(15)的管程出口连接，预热器(15)的管程入口与冷水输送管连接，预热器(15)的壳程入口通过热水废水输送管路与用户连通，所述预热器(15)的壳程出口连接外排管。

8.根据权利要求7所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述用户循环回路上以及壳管换热器(9)的管程与蓄热水箱(2)所连通的管路上均设有循环泵(11)，pvt光伏组件(1)所产生的光电存储在蓄电池(17)内，所述蓄电池(17)分别与压缩机(5)、双向循环水泵(10)和循环泵(11)电连接。

9.根据权利要求8所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述外部电力(18)与蓄电池(17)连接。

10.根据权利要求1所述的基于太阳能的冷热电水联产联供系统，其特征在于，所述蒸发器(7)与用户连接的管路上设有截止阀(13)。

技术总结
本发明给出基于太阳能的冷、热、电、热水联产联供系统，该系统包括PVT光伏光热组件和蓄热水箱，空气源热泵、水泵阀门部件。该系统为基于PVT一体的太阳能板与带板式冷凝热回收的双蒸发型空气源热泵耦合的综合能源利用系统进行电、热、冷、热水联产联供及进行卫生热水热回收，用于满足使用绿电解决冬季取暖、夏季制冷及四季的热水供应问题，实现局域网光、电、热、冷综合能量利用，并实现了生活热水的热回收；是集供电、供暖、供冷、生活热水、蓄能于一体，同时设计了应急保障体统，实现局域能源自洽，该套系统在正常情况下，可以做到系统内部零外能输入、零碳排放。

技术研发人员：陈鹏云,张永欢,王景刚,鲍玲玲,罗景辉,任贵阳,张小雅,王雪连,郑琳,赵力
受保护的技术使用者：河北工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5