一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路；通过辐照仪、电流电压监测模块与温度、压力传感器测控热泵工质回路通断、压缩机的转速与电子膨胀阀的开度，实现了高效热电联产，无需外部电能输入，可稳定输出热水，满足用户日常热水需求。满足用户日常热水需求。满足用户日常热水需求。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及光伏/光热
，尤其涉及一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法。

技术介绍

[0002]热泵系统是一种通过消耗少量电能使低品位热能转换为高品位热能的装置。空气源热泵是将空气中的低位热能转化为可利用高位热能的热泵系统。其技术特点是无安装地域限制，系统可安装于任何地点，空气随处可见，资源丰富；对环境无污染；其系统效率取决于空气温度与换热效率，因此系统受限于环境温度，且需要电能驱动。
[0003]光伏光热(PVT)技术是利用太阳能电池与太阳能集热器将太阳能转化为电能与/或热能的技术，技术环保且具有良好的经济性。PVT热泵系统结合了光伏光热技术与热泵系统，将一体化光伏光热组件(PVT)作为热泵循环的蒸发器，组件上部的太阳能电池根据光生伏特效应实现光电转化，直膨式冷却背板中的热泵工质可吸收太阳能电池的未利用热，使太阳能电池保持高效运行，耦合系统可实现高效的热电联产。但所述热泵系统中有电量损耗，需外部电能或由逆变器将太阳能电池发电二次转化，中间过程有能量损耗。另外，光伏光热热泵系统在辐照条件较差与环温较低的情况下COP较低。
[0004]由此，提出了一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵系统，实现高效热电联产且不需要外部的电能输入具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法，将空气源热泵与直膨式太阳能PVT热泵耦合，可产生50℃以上的中温热水，保证冬季寒冷天气与辐照条件不佳的情况下稳定供热。而且直膨式PVT集热/蒸发装置产生的电能直接供给于系统内直流变频压缩机、直流水泵，实现了高效的热电联供，降低了一次能源消耗，适合大规模推广应用。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；
[0008]所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；
[0009]所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路。
[0010]本专利技术所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统将空气源热泵与直膨式太阳能PVT热泵耦合形成双热源系统，系统运行不需要外部的电能输入，所发直流电可维持系统自运行，而且可以寒冷天气条件下稳定输出50℃以上的中温热水，可靠性高，具有大规模推
广应用前景。
[0011]优选地，所述直膨式PVT集热/蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门A。
[0012]优选地，所述风冷式蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门B。
[0013]优选地，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直流水泵和储热水箱。
[0014]优选地，所述储热水箱、冷凝装置和直流水泵依次连接。
[0015]本专利技术中第一热泵工质回路和第二热泵工质回路内的工质均在冷凝装置中与储热水箱内的水直接换热，所采用的工质传热效果好，总体换热效率高，可快速将储热水箱内的水加热到合适的温度。
[0016]优选地，所述储热水箱的底部一侧设置有补水进口。
[0017]优选地，所述储热水箱的顶部一侧设置有供热出水口。
[0018]本专利技术所述储热水箱可向用户稳定提供50℃以上热水。
[0019]优选地，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括太阳能MPPT控制器、光伏逆变器、第一DC
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DC电源模块、第二DC
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DC电源模块和控制模块。
[0020]经太阳能MPPT控制器使直膨式PVT集热/蒸发装置中光伏部分以最大功率输出，经第一DC
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DC电源模块变压直接供给直流变频压缩机和直流水泵；
[0021]经太阳能MPPT控制器使直膨式PVT集热/蒸发装置中光伏部分以最大功率输出，经第一DC
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DC电源模块和第二DC
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DC电源模块变压提供给所述控制模块；若有多余电量可经光伏逆变器输出电量并入电网或供交流用电器使用。
[0022]本专利技术所述太阳能MPPT控制器全称是太阳能最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)控制器，是本领域公知的专业名称。
[0023]本专利技术所述太阳能MPPT控制器对所述直膨式PVT集热/蒸发装置的发电电压电流进行实时侦测，控制以最大功率输出稳定直流电向直流变频压缩机与直流水泵供电。
[0024]优选地，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、环境温度传感器D、压力传感器A、压力传感器B、辐照仪和电流电压监测装置。
[0025]优选地，所述温度传感器A和压力传感器A均设置在直膨式PVT集热/蒸发器和电子膨胀阀相连的管路上。
[0026]优选地，所述温度传感器B和压力传感器B均设置在直膨式PVT集热/蒸发器和阀门A相连的管路上。
[0027]优选地，所述温度传感器C设置在储热水箱的内部。
[0028]优选地，所述环境温度传感器D和辐照仪均设置在光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统所处的环境中。
[0029]优选地，所述电流电压监测装置与直膨式PVT集热/蒸发装置相连。
[0030]优选地，所述控制模块与分别与温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、环境温度传感器D、压力传感器A、压力传感器B、辐照仪、电子膨胀阀和直流变频压缩机相连，通过温度传感器的温度信号控制第一热泵工质回路与第二热泵工质回路的通断，通过压力传感器的压力信号控制调节电子膨胀阀的开度与直流变频压缩机的转速，进而实现对储热水箱供热出水温度的调节。
[0031]优选地，所述直膨式PVT集热/蒸发装置为一体化PVT组件。
[0032]本专利技术所述的一体化PVT组件相较与现有的PVT组件而言，在具有良好的集热效果的同时，还可以保证传热介质均匀的分布在集热/蒸发器流道内，保证光伏组件的温度均匀。
[0033]优选地，所述直膨式PVT集热/蒸发装置的冷却背板包括依次设置的集热/蒸发器、EVA胶膜、EPE绝缘层、EVA胶膜、太阳能电池、EVA胶膜和玻璃覆膜。
[0034]第二方面，本专利技术还提供一种上述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统的运行方法，所述运行方法包括：
[0035]通过控制第一热泵工质回路和第二热泵工质回路的连通或断开，实现冷凝装置对外供热。
[0036]优选地，所述运行方法包括：当直膨式PVT集热/蒸发装置热泵工质出口端温度传感器B所测温度大于设定温度T1，且辐照仪所测辐照量大于设定值I1，且所述直膨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，其特征在于，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路。2.根据权利要求1所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，其特征在于，所述直膨式PVT集热/蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门A；优选地，所述风冷式蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门B。3.根据权利要求1或2所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，其特征在于，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直流水泵和储热水箱；优选地，所述储热水箱、冷凝装置和直流水泵依次连接；优选地，所述储热水箱的底部一侧设置有补水进口；优选地，所述储热水箱的顶部一侧设置有供热出水口。4.根据权利要求1～3任一项所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，其特征在于，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括太阳能MPPT控制器、光伏逆变器、第一DC
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DC电源模块、第二DC
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DC电源模块和控制模块；经太阳能MPPT控制器使直膨式PVT集热/蒸发装置中光伏部分以最大功率输出，经第一DC
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DC电源模块变压直接供给直流变频压缩机和直流水泵；经太阳能MPPT控制器使直膨式PVT集热/蒸发装置中光伏部分以最大功率输出，经第一DC
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DC电源模块和第二DC
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DC电源模块变压提供给所述控制模块；若有多余电量可经光伏逆变器输出电量并入电网或供交流用电器使用。5.根据权利要求1～4任一项所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，其特征在于，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、环境温度传感器D、压力传感器A、压力传感器B、辐照仪和电流电压监测装置；优选地，所述温度传感器A和压力传感器A均设置在直膨式PVT集热/蒸发器和电子膨胀阀相连的管路上；优选地，所述温度传感器B和压力传感器B均设置在直膨式PVT集热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆王琳，代彦军，施雨，姜山，鲍佳麒，赵耀，陆启亮，姚剑，李政，刘文杰，赵逸帆，贾腾，王昱凯，邢云，龚正，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：