蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统，同时利用了光伏发电技术和PVT热泵技术，二者之间在功能上相对独立而又互相促进。系统的主要能量来源为太阳辐射能和天空长波冷辐射能，分别在不同时段不同工作模式下经由PVT光电‑蒸发/冷凝组件将能量转化为电能、热能和冷量。本系统集发电、制热和制冷等多种功能于一体，设备组成简单，设备利用率高，节能效果显著，在最大程度上提高能量利用率，实现热电冷三联供，且热量和冷量得以高效储存，以实现一机多用和不同时段、多种形式的能量供应。

【技术实现步骤摘要】
蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统
本技术涉及一种利用太阳能光伏发电技术和PVT热泵技术，吸收太阳辐射和天空冷辐射，实现高效蓄能的分时PVT热泵热电冷三联供系统。
技术介绍
太阳能资源是一种取之不尽用之不竭的新型可再生能源，面对化石燃料资源日益枯竭、环境污染严重的现状，太阳能等可再生能源是化石燃料的有效替代者。太阳能光热利用和光电利用技术目前已经较为成熟，已经在能源动力、制冷空调、社会生活、航天科技等领域中有着十分广泛的应用，但是由于太阳能资源本身存在的能量密度低、周期性强、稳定性差等缺点，对太阳能资源的利用也存在诸多问题，对太阳能资源利用率低和太阳能系统设备利用率低是目前太阳能资源利用的瓶颈，其原因不仅与当前的发展技术有关，而且还与其对太阳能使用的单一性有关。而且太阳能产热量和太阳能制冷量的能量能否高效储存和系统形式设计和选择也是制约太阳能资源综合利用率高低的关键因素。为克服太阳能资源使用的单一性，前人已有的研究成果已经在太阳能PVT热电联供技术方面做了探索，该技术可以利用太阳辐射能量在白天实现热能和电能的输出，但在夏季有冷量需求时却无法实现冷量输出，不能全天候运行，设备利用率低。另有研究表明，直膨式太阳能热泵空调及热水系统可以实现白天和夜晚的联合运行，输出热能和空调制冷量，但是需要辅助风冷换热器和设置阀门切换，系统较为复杂且控制难度高，而且系统不具备发电功能，无法输出高品位的电能资源，系统运行需要额外的大量的电能输入，使得系统的性能系数不高，能量利用率低。而且常用的太阳能PVT组件以管板式为主，另有吹胀式组件多以双面吹胀型为主，虽然加工难度低，但其双面外鼓型流道不利于与光伏组件相层压结合，对其整体制热发电性能的提高造成阻碍。建筑是人类赖以生存的环境，在全年不同时段具有电能、热能和冷量的能源需求，但建筑自身可利用的空间有限，如何能在最小的空间占用面积上、利用最简化的系统来实现三种能量的分时输出，是提高系统设备利用率和能量利用率的关键。而且建筑对冷热电能源的需求具有个性化和差异化，且时段区分十分明显，因此蓄能则显得尤为重要。蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统是PVT热泵技术与太阳能光伏发电系统的有机结合，可以在不同时段和不同工作模式下，实现在同一套系统上同时输出电能、热能和冷量的一机多用的目的，并且能够在最大程度上提高对太阳辐射能和天空长波冷辐射能的利用率，系统全天候运行，提高了设备利用率，节能效果显著。蓄能型系统与PVT热泵热电冷三联供系统的高效结合可以提高能量利用率，简化系统形式，满足能量多需求分时供应，真正实现一机多用。因此，专利技术一种设备组成简单、太阳能辐射和天空长波冷辐射利用率高、系统内设备利用率高、实现热电冷三联供及能量高效储存的蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统及PVT光电-蒸发/冷凝组件，具有重要的实用价值。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种同时利用了太阳能光伏发电技术和PVT热泵技术，能量利用率高，系统组成简单，可实现高效能量储存的蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统及新型PVT光电-蒸发/冷凝组件。上述目的通过以下技术方案实现：蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统，同时利用了光伏发电技术和PVT热泵技术，二者间在功能上相对独立而又互相促进。系统的主要能量来源为太阳辐射能和天空长波冷辐射能，主要能量传递方式为辐射和导热，并辅助以对流换热的方式，实现在不同时段以及不同工作模式下，在同一套系统上，输出电能、热能和冷量，实现一机多用、昼夜分时热电冷三联供。PVT热泵系统包括PVT光电-蒸发/冷凝组件1、压缩机2、四通换向阀3、汽液分离器4、蓄冰桶5、蓄热水箱6、干燥过滤器7、电子膨胀阀8、制冷剂单向阀组9、储液罐10，通过四通换向阀3和制冷剂电磁阀11～14的控制，实现热泵制热/制冷模式的切换；制取的热量和冷量分别储存在蓄热水箱和蓄冰桶内，以供不同用能需求区域的个性化能源需求；电力系统包括逆变器15以及相应的配电柜和蓄电池等。在太阳辐射强度较大的白天工作在热电联供模式下，PVT热泵系统内的制冷剂经过压缩机2排汽通过四通换向阀3，与作为热泵系统冷凝器的蓄热水箱6内的高效换热器进口相连，出口通过制冷剂单向阀组9后，依次与储液罐10、干燥过滤器7、电子膨胀阀8相连，然后与作为PVT热泵系统蒸发器的PVT光电-蒸发/冷凝组件1的进口相连，液态制冷剂在PVT光电-蒸发/冷凝组件1内吸热蒸发，体积逐渐膨胀，制冷剂流道也沿管路逐渐分流，由两管制分流为多管制，由出口流出，通过四通换向阀3和汽液分离器4再与压缩机2吸汽口相连，构成封闭的热泵系统制热循环；蓄热水箱内置的高效换热器进口和出口处分别由第三制冷剂电磁阀13和第四制冷剂电磁阀14控制。在夏季和有冷量需求的过渡季夜晚以及阴雨天气的白天工作在制冷模式下，作为热泵系统蒸发器的蓄冰桶5内的高效换热盘管出口的制冷剂通过四通换向阀3和汽液分离器4进入压缩机2排汽后，与作为PVT热泵系统冷凝器的PVT光电-蒸发/冷凝组件1的进口相连；气态制冷剂在PVT光电-蒸发/冷凝组件1内放热冷凝，由气态冷凝为液态，体积逐渐缩小，制冷剂流道也沿管路由多管制汇流为两管制，最终由出口流出，经过制冷剂单向阀组9后依次与储液罐10、干燥过滤器7、电子膨胀阀8相连，进入蓄冰桶高效换热盘管入口；蓄冰桶内的高效换热盘管进出口分别由第一制冷剂电磁阀12和第二制冷剂电磁阀11控制。所述的蓄热水箱6采用闭式承压型，其内布置铜盘管高效换热器，铜管内流通制冷剂，直接将水箱中的水加热，作为采暖或生活热水的热量来源，从而减少了管路上的热损失，提高换热效率。蓄冰桶5采用开式非承压型，其内布置多排蛇形铜管换热器，铜管内流通制冷剂，直接在铜管外侧结冰，采用循环水泵将冷水携带的冷量输送至用冷区域的末端装置使用。所述的制冷剂单向阀组9由四个单向阀连接为环形，分为两组，对向连接；储液罐10和电子膨胀阀8分别连接在两组单向阀间，保证制冷剂流向始终从储液罐10经干燥过滤器7到电子膨胀阀8。所述的PVT光电-蒸发/冷凝组件1，由高效吹胀式换热板和光伏组件层压而成；换热板是采用全铝制板单面吹胀加工工艺制作而成的，其顶面为平板，底面为制冷剂流道，为蛇形盘管式流道，由进口的两管制逐渐分流为多管制，分流和汇流处均由圆滑管路过渡，设置有一进两出共三个连接口，为了提高换热板的抗变形强度，四周制作L形向下的折边，换热板的表面均喷涂利于增强光谱吸收能力的选择性吸收涂层。顶面的平板更容易与光伏组件通过层压相紧密结合，减小传热热阻，增加导热性能，提高能量利用率。光伏组件采用黑色的光伏背板，以增强吸收光谱的能力和增加导热强度。EVA胶膜作为层压过程中的粘性介质，它是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在光伏组件与换热板中间。由于EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，在组件中对光伏组件起粘附和保护作用，而且具有较高的透光性，稳定性和绝缘性。本技术的有益效果：1.蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统的发电、制热和制冷三联供的效果是在PVT光电-蒸发/冷凝组件上实现的。在冬季、夏季和过渡季太阳辐射强度较大的白天，系统可工作在热电联供模式，此时PVT光电-蒸发/冷凝组件是作为热泵系统的蒸发器吸收热量的，组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统，同时利用了光伏发电技术和PVT热泵技术，二者在功能上相对独立而又互相促进；系统的主要能量来源为太阳辐射能和天空长波冷辐射能，能量传递方式为辐射和导热，并辅助以对流换热方式，实现在不同时段以及不同工作模式下，在同一套系统上，输出电能、热能和冷量，实现一机多用、昼夜分时热电冷三联供；其特征在于，PVT热泵系统包括PVT光电‑蒸发/冷凝组件(1)、压缩机(2)、四通换向阀(3)、汽液分离器(4)、蓄冰桶(5)、蓄热水箱(6)、干燥过滤器(7)、电子膨胀阀(8)、制冷剂单向阀组(9)和储液罐(10)，通过四通换向阀(3)和制冷剂电磁阀的控制，实现热泵制热/制冷模式的切换；电力系统包括逆变器(15)以及相应的配电柜和蓄电池等；在太阳辐射强度较大的白天工作在热电联供模式下，PVT热泵系统内的制冷剂经过压缩机(2)排汽通过四通换向阀(3)，与作为热泵系统冷凝器的蓄热水箱(6)内的高效换热器进口相连，出口通过制冷剂单向阀组(9)后，依次与储液罐(10)、干燥过滤器(7)、电子膨胀阀(8)相连，然后与作为PVT热泵系统蒸发器的PVT光电‑蒸发/冷凝组件(1)的进口相连，液态制冷剂在PVT光电‑蒸发/冷凝组件(1)内吸热蒸发，体积逐渐膨胀，制冷剂流道也沿管路逐渐分流，由两管制分流为多管制，由出口流出，通过四通换向阀(3)和汽液分离器(4)再与压缩机(2)吸汽口相连，构成封闭的热泵系统制热循环；蓄热水箱内置的高效换热器进口和出口处分别由第三制冷剂电磁阀(13)和第四制冷剂电磁阀(14)控制；在夏季和有冷量需求的过渡季夜晚以及阴雨天气的白天工作在制冷模式下，作为热泵系统蒸发器的蓄冰桶(5)内的高效换热盘管出口的制冷剂通过四通换向阀(3)和汽液分离器(4)进入压缩机(2)排汽后，与作为PVT热泵系统冷凝器的PVT光电‑蒸发/冷凝组件(1)的进口相连；气态制冷剂在PVT光电‑蒸发/冷凝组件 (1)内放热冷凝，由气态冷凝为液态，体积逐渐缩小，制冷剂流道也沿管路由多管制汇流为两管制，最终由出口流出，经过制冷剂单向阀组(9)后依次与储液罐(10)、干燥过滤器(7)、电子膨胀阀(8)相连，进入蓄冰桶高效换热盘管入口；蓄冰桶内置的高效换热盘管进出口分别由第一制冷剂电磁阀(12)和第二制冷剂电磁阀(11)控制。...

【技术特征摘要】
1.一种蓄能型分时PVT热泵热电冷三联供系统，同时利用了光伏发电技术和PVT热泵技术，二者在功能上相对独立而又互相促进；系统的主要能量来源为太阳辐射能和天空长波冷辐射能，能量传递方式为辐射和导热，并辅助以对流换热方式，实现在不同时段以及不同工作模式下，在同一套系统上，输出电能、热能和冷量，实现一机多用、昼夜分时热电冷三联供；其特征在于，PVT热泵系统包括PVT光电-蒸发/冷凝组件(1)、压缩机(2)、四通换向阀(3)、汽液分离器(4)、蓄冰桶(5)、蓄热水箱(6)、干燥过滤器(7)、电子膨胀阀(8)、制冷剂单向阀组(9)和储液罐(10)，通过四通换向阀(3)和制冷剂电磁阀的控制，实现热泵制热/制冷模式的切换；电力系统包括逆变器(15)以及相应的配电柜和蓄电池等；在太阳辐射强度较大的白天工作在热电联供模式下，PVT热泵系统内的制冷剂经过压缩机(2)排汽通过四通换向阀(3)，与作为热泵系统冷凝器的蓄热水箱(6)内的高效换热器进口相连，出口通过制冷剂单向阀组(9)后，依次与储液罐(10)、干燥过滤器(7)、电子膨胀阀(8)相连，然后与作为PVT热泵系统蒸发器的PVT光电-蒸发/冷凝组件(1)的进口相连，液态制冷剂在PVT光电-蒸发/冷凝组件(1)内吸热蒸发，体积逐渐膨胀，制冷剂流道也沿管路逐渐分流，由两管制分流为多管制，由出口流出，通过四通换向阀(3)和汽液分离器(4)再与压缩机(2)吸汽口相连，构成封闭的热泵系统制热循环；蓄热水箱内置的高效换热器进口和出口处分别由第三制冷剂电磁阀(13)和第四制冷剂电磁阀(14)控制；在夏季和有冷量需求的过渡季夜晚以及阴雨天气的白天工作在制冷模式下，作为热泵系统蒸发器的蓄冰桶(5)内的高效换热盘管出口的制冷剂通过四通换向阀(3)和汽液分离器(4)进入压缩机(2)排汽后，与作为PVT热泵系统冷凝器的PVT光电-蒸发/冷凝组件(1)的进口相连；气态制冷剂在PVT光电-蒸发/冷凝组件(1)内放热冷凝，由气态冷凝为液态，体积逐渐缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉礼，梁若冰，周超，路世翔，陈建泉，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21