本发明专利技术涉及一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统，属于能源与环境技术领域。该系统包括太阳能光伏发电系统，太阳能电池板余热回收系统，空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统，空调冷热水循环回路和地源储热换热循环系统。首先通过单晶硅或多晶硅太阳能电池板将太阳能转变成电量输出并储存，电池板的余热通过余热回收系统对储热水箱中的冷水进行加热以供热水或供暖，空气能和地热能则在太阳辐射不足时辅助加热热水；其次夏季可回收利用空调供冷时的冷凝排热，实现能量的高效利用。太阳辐射较强时，地源补热泵则将多余的热量通过地埋管储存于地下，提高土壤温度，以便冬季取热。
【技术实现步骤摘要】
一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统
本专利技术涉及一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统，属于能源与环境
技术介绍
供热、供冷与供电在现代生产生活中扮演着越来越重要的角色。一个世纪以来，供热、供冷与供电严重依赖于化石燃料。虽然近年来随着超临界朗肯循环等技术的应用，煤电效率逐步提高（现在世界上最新技术已经能达到近50%的热效率），但电力工业依然是二氧化碳及二氧化硫严重污染物主要的排放源，同时随着石化燃料的枯竭，开采的成本和难度会越来越大，因此加大新能源开发的力度，减少对化石燃料的依赖，使用更清洁的能源是目前人类的必然选择。太阳作为世界上最丰富的永久能源，辐射功率达3.8x1023kW，其中，地球截取的太阳辐射能通量为1.7x1014kW，比核能、地热能和引力能储量总和还要大5000多倍。我国属太阳能资源相当丰富的国家，国土面积的2/3地区年日照时数大于2200h，单位面积太阳能辐射总量高达5016MJ/m2。因此，研究太阳能发电技术对我国乃至全人类的持续发展有重要意义。按转换方式的不同，可分为光伏发电及光-热-电两种方式。随着光伏材料（晶材料或非晶材料）生产工艺的日臻完善，光伏发电系统的成本逐渐降低，光伏发电技术也得到越来越多的产业化应用，但一般光伏发电的效率均在10%以内，因此加强对光伏发电系统余热的回收利用，提高太阳能的综合利用效率已成必然选择。地热能、空气源能与太阳能一样，是一种新的清洁能源，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，地热量为973万亿千焦。相比空气源，地源场的温度相对稳定，尤其在寒冷或严寒地区，很多时候热泵系统不能用空气源作为低温热源，此时地源将是热泵取热热源的最佳选择。此外，在普通供能系统中，夏季空调时均将冷凝排热直接排外，造成较大能量浪费。因此如何合理综合利用太阳能、地热能、空气能及空调冷凝余热、构建高效供能系统依然是一个重大课题。本专利技术专利利用光伏电池板的余热辅以空气热源和地热源耦合热泵，辅助加热热泵的取热热源能在空气源和土壤源之间进行切换，空调冷凝余热可用于加热热水，利用一套装置，根据不同的需要实现生活供电、冬季供暖、夏季空调供冷及卫生热水供应，同时有效避免冬季室外余热回收装置冻裂。当前我国正进行新农村城镇化建设，该系统十分适合我国广大村镇（尤其是普通太阳能冬季易发生冻裂的地区）、林牧区等地区因地制宜建设分布式供能系统。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统。首先通过单晶硅或多晶硅太阳能电池板将太阳能转变成电量输出并储存，电池板的余热通过余热回收系统对储热水箱中的冷水进行加热以供热水或供暖，空气能和地热能则在太阳辐射不足时辅助加热热水；其次夏季可回收利用空调供冷时的冷凝排热，实现能量的高效利用。太阳辐射较强时，地源补热泵则将多余的热量通过地埋管储存于地下，提高土壤温度，以便冬季取热。本专利技术通过以下技术方案实现。一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统，包括太阳能光伏发电系统，太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件1、控制器2、蓄电池3、逆变器4以及连接线路和附件组成，太阳能电池组件1通过控制器2分别连接蓄电池3、直流电用户和逆变器4，逆变器4与交流电用户连接，还包括太阳能电池板余热回收系统，空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统，空调冷热水循环回路，地源储热换热循环系统；所述太阳能电池板余热回收系统由太阳能电池组件1、低沸点工质蒸汽蒸发器5、自来水补水箱6、储热水箱7、低沸点工质蒸汽凝结器38以及连接管道和附件组成，太阳能电池组件1通过陶瓷导热胶与低沸点工质蒸汽蒸发器5连接，低沸点工质蒸汽蒸发器5热端出口与低沸点工质蒸汽凝结器38进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器38冷端出口与低沸点工质蒸汽蒸发器5进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器38盘管置于储热水箱7内，储热水箱7冷端连接自来水补水箱6；所述空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统由储热水箱7、冷凝器15、节流阀I16、节流阀II17、节流阀III18、电磁阀V19、电磁阀VI20、电磁阀VII21、空调水蒸发器22、电磁阀VIII23、电磁阀IX24、空气源蒸发器25、电磁阀X26、地源蒸发器28、压缩机29以及连接管道和附件组成，压缩机29出口与冷凝器15热端进口连接，冷凝器15冷端出口分三路分别与节流阀I16、节流阀II17、节流阀III18连接，节流阀I16通过电磁阀VII21与空调水蒸发器22进口连接，空调水蒸发器22出口与电磁阀VIII23连接；节流阀II17通过电磁阀VI20与空气源蒸发器25进口连接，空气源蒸发器25出口与电磁阀IX24连接；节流阀III18通过电磁阀V19与地源蒸发器28进口连接，地源蒸发器28出口与电磁阀X26连接；最后电磁阀VIII23、电磁阀IX24、电磁阀X26与压缩机29进口连接，形成一个回路；所述空调冷热水循环回路由储热水箱7、电磁阀I8、空调水膨胀水箱9、空调冷热水循环泵10、风机盘管11、电磁阀II12、电磁阀III13、电磁阀IV14、空调水蒸发器22以及连接管道和附件组成，空调冷热水循环泵10出口与风机盘管11进口连接，风机盘管11出口分两路，一路通过电磁阀IV14连接储热水箱7B1进口，另一路通过电磁阀II12与空调水蒸发器22进口连接；空调水蒸发器22出口通过电磁阀III13与空调冷热水循环泵10进口连接，储热水箱7B出口通过电磁阀I8与空调冷热水循环泵10进口连接，空调水膨胀水箱9与空调冷热水循环泵10进口连接，形成一个回路；所述地源储热换热循环系统由储热水箱7、电磁阀XI27、地源蒸发器28、地源换热场水循环泵30、地源补热换热器31、地埋管32、地源场膨胀水箱33、电磁旁通阀XII34、地源补热泵35、电磁阀XIII36、电磁阀XIV37以及连接管道和附件组成，储热水箱7A出口通过电磁阀XIII36与地源补热泵35进口连接，地源补热泵35出口与地源补热换热器31进口连接，地源补热换热器31出口与储热水箱7A1进口连接，形成一个回路；地源换热场水循环泵30出口分两路分别与电磁阀XI27、电磁旁通阀XII34连接，电磁阀XI27与地源蒸发器28进口连接，地源蒸发器28出口与电磁阀XIV37连接，电磁阀XIV37、电磁旁通阀XII34分别与地源补热换热器31进口连接，地源补热换热器31出口与地埋管32进口连接，地埋管32出口、地源场膨胀水箱33与地源换热场水循环泵30进口连接，形成一个回路；两个回路组成该系统。所述太阳能电池板余热回收系统中低沸点工质蒸汽蒸发器5，空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统中循环工质为甲醇、氨、二氧化碳、R227ea、R123、R143a、R134a、R290、R22、R152a、R245fa、R600、R600a、R601、R601a中的一种或任意比例混合物。该利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统的工作原理为：（一）太阳能光伏发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统，包括太阳能光伏发电系统，太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件（1）、控制器（2）、蓄电池（3）、逆变器（4）以及连接线路和附件组成，太阳能电池组件（1）通过控制器（2）分别连接蓄电池（3）、直流电用户和逆变器（4），逆变器（4）与交流电用户连接，其特征在于：还包括太阳能电池板余热回收系统，空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统，空调冷热水循环回路和地源储热换热循环系统；所述太阳能电池板余热回收系统由太阳能电池组件（1）、低沸点工质蒸汽蒸发器（5）、自来水补水箱（6）、储热水箱（7）、低沸点工质蒸汽凝结器（38）以及连接管道和附件组成，太阳能电池组件（1）通过陶瓷导热胶与低沸点工质蒸汽蒸发器（5）连接，低沸点工质蒸汽蒸发器（5）热端出口与低沸点工质蒸汽凝结器（38）进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器（38）冷端出口与低沸点工质蒸汽蒸发器（5）进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器（38）盘管置于储热水箱（7）内，储热水箱（7）冷端连接自来水补水箱（6）；所述空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统由储热水箱（7）、冷凝器（15）、节流阀I（16）、节流阀II（17）、节流阀III（18）、电磁阀V（19）、电磁阀VI（20）、电磁阀VII（21）、空调水蒸发器（22）、电磁阀VIII（23）、电磁阀IX（24）、空气源蒸发器（25）、电磁阀X（26）、地源蒸发器（28）、压缩机（29）以及连接管道和附件组成，压缩机（29）出口与冷凝器（15）热端进口连接，冷凝器（15）冷端出口分三路分别与节流阀I（16）、节流阀II（17）、节流阀III（18）连接，节流阀I（16）通过电磁阀VII（21）与空调水蒸发器（22）进口连接，空调水蒸发器（22）出口与电磁阀VIII（23）连接；节流阀II（17）通过电磁阀VI（20）与空气源蒸发器（25）进口连接，空气源蒸发器（25）出口与电磁阀IX（24）连接；节流阀III（18）通过电磁阀V（19）与地源蒸发器（28）进口连接，地源蒸发器（28）出口与电磁阀X（26）连接；最后电磁阀VIII（23）、电磁阀IX（24）、电磁阀X（26）与压缩机（29）进口连接，形成一个回路；所述空调冷热水循环回路由储热水箱（7）、电磁阀I（8）、空调水膨胀水箱（9）、空调冷热水循环泵（10）、风机盘管（11）、电磁阀II（12）、电磁阀III（13）、电磁阀IV（14）、空调水蒸发器（22）以及连接管道和附件组成，空调冷热水循环泵（10）出口与风机盘管（11）进口连接，风机盘管（11）出口分两路，一路通过电磁阀IV（14）连接储热水箱（7）B1进口，另一路通过电磁阀II（12）与空调水蒸发器（22）进口连接；空调水蒸发器（22）出口通过电磁阀III（13）与空调冷热水循环泵（10）进口连接，储热水箱（7）B出口通过电磁阀I（8）与空调冷热水循环泵（10）进口连接，空调水膨胀水箱（9）与空调冷热水循环泵（10）进口连接，形成一个回路；所述地源储热换热循环系统由储热水箱（7）、电磁阀XI（27）、地源蒸发器（28）、热场水循环泵（30）、地源补热换热器（31）、地埋管（32）、地源场膨胀水箱（33）、电磁旁通阀XII（34）、地源补热泵（35）、电磁阀XIII（36）、电磁阀XIV（37）以及连接管道和附件组成，储热水箱（7）A出口通过电磁阀XIII（36）与地源补热泵（35）进口连接，地源补热泵（35）出口与地源补热换热器（31）进口连接，地源补热换热器（31）出口与储热水箱（7）A1进口连接，形成一个回路；地源换热场水循环泵（30）出口分两路分别与电磁阀XI（27）、电磁旁通阀XII（34）连接，电磁阀XI（27）与地源蒸发器（28）进口连接，地源蒸发器（28）出口与电磁阀XIV（37）连接，电磁阀XIV（37）、电磁旁通阀XII（34）分别与地源补热换热器（31）进口连接，地源补热换热器（31）出口与地埋管（32）进口连接，地埋管（32）出口、地源场膨胀水箱（33）与地源换热场水循环泵（30）进口连接，形成一个回路；两个回路组成该系统。...
【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能、空气能、地热能和空调余热实现冷热电联供系统，包括太阳能光伏发电系统，太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件（1）、控制器（2）、蓄电池（3）、逆变器（4）以及连接线路和附件组成，太阳能电池组件（1）通过控制器（2）分别连接蓄电池（3）、直流电用户和逆变器（4），逆变器（4）与交流电用户连接，其特征在于：还包括太阳能电池板余热回收系统，空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统，空调冷热水循环回路和地源储热换热循环系统；所述太阳能电池板余热回收系统由太阳能电池组件（1）、低沸点工质蒸汽蒸发器（5）、自来水补水箱（6）、储热水箱（7）、低沸点工质蒸汽凝结器（38）以及连接管道和附件组成，太阳能电池组件（1）通过陶瓷导热胶与低沸点工质蒸汽蒸发器（5）连接，低沸点工质蒸汽蒸发器（5）热端出口与低沸点工质蒸汽凝结器（38）进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器（38）冷端出口与低沸点工质蒸汽蒸发器（5）进口连接，低沸点工质蒸汽凝结器（38）盘管置于储热水箱（7）内，储热水箱（7）冷端连接自来水补水箱（6）；所述空气能、地热能及空调余热耦合热泵系统由储热水箱（7）、冷凝器（15）、节流阀I（16）、节流阀II（17）、节流阀III（18）、电磁阀V（19）、电磁阀VI（20）、电磁阀VII（21）、空调水蒸发器（22）、电磁阀VIII（23）、电磁阀IX（24）、空气源蒸发器（25）、电磁阀X（26）、地源蒸发器（28）、压缩机（29）以及连接管道和附件组成，压缩机（29）出口与冷凝器（15）热端进口连接，冷凝器（15）冷端出口分三路分别与节流阀I（16）、节流阀II（17）、节流阀III（18）连接，节流阀I（16）通过电磁阀VII（21）与空调水蒸发器（22）进口连接，空调水蒸发器（22）出口与电磁阀VIII（23）连接；节流阀II（17）通过电磁阀VI（20）与空气源蒸发器（25）进口连接，空气源蒸发器（25）出口与电磁阀IX（24）连接；节流阀III（18）通过电磁阀V（19）与地源蒸发器（28）进口连接，地源蒸发器（28）出口与电磁阀X（26）连接；最后电磁阀VIII（23）、电磁阀IX（24）、电磁阀X（26）与压缩机（29）进口连接，形成一个回路；所述空调冷热水循...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，韩金蓉，王建军，朱道飞，贾炯，石磊，陈娅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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