[发明专利]太阳能综合利用热泵空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能综合利用系统，具体地说是一种太阳能综合利用热泵空调系统。

背景技术

太阳能作为一种洁净的能源，既是一次能源，又是可再生能源，有着矿物能源不可比拟的优越性。经测算表明，太阳每秒能够释放出391×10²¹kW的能量，而辐射到地球表面的能量虽然只有它二十二亿分之一，但也相当于全世界目前发电总量的8万倍。因此太阳能资源十分丰富，是可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用最广泛的清洁能源。目前，太阳能利用主要是光热利用(如太阳能热水器等)和光电利用(如太阳能电池)等，从使用成本和应用广泛性考虑，太阳能光热利用较普遍，现在太阳能热水器已进入千家万户。在太阳能光电(光伏电池)的实际应用中，照射到光伏电池表面的太阳能有80％以上并未转化为电能，而是转化为热能，使光伏电池温度升高，特别是太阳辐照较强时，会导致光伏电池效率急剧下降(现有的光伏电池转换效率只有15％-17％)。如果在光伏电池组件的背面构造出流道，通过流体(如制冷剂等)带走热量，降低光伏电池温度，可以提高光伏电池发电效率。倘若流体带走的热量被利用，那么这种系统在产生电能的同时还可以提供热能，这种系统就被称为太阳能综合利用热泵空调系统。

在太阳能综合利用热泵空调系统中，光伏电池组件与热泵空调系统的蒸发器结合成一体，构成光伏电池蒸发器，系统接收到的太阳辐照中，短波辐照被光伏电池通过光电转换形成电流输出，长波辐照通过光热转换来作为热泵空调的蒸发吸热热源。一方面，由于热泵空调工质的蒸发吸热作用，光伏电池蒸发器工作在较低温度范围，从而得到有效冷却，光电效率和光热效率同时得到提高；另一方面，太阳辐射通过光热转换来作为热泵空调的热源，提高了热泵空调系统循环的蒸发温度和蒸发压力，使得热泵空调系统能效比得到提高。这样就使太阳能从光电、光热两个方面得到综合利用。

目前国内市场上，还没有从光电、光热两个方面综合利用太阳能的热泵空调系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种从光电、光热两个方面综合利用太阳能的热泵空调系统。该系统将太阳能光电利用，即太阳能光伏电池；太阳能光热利用，即太阳能热水器和热泵空调系统结合在一起，结构紧凑、机组小型化。本发明在夏季工作时既可向室内供冷和提供热水，又可降低光伏电池的工作温度，使得其光电效率得到提高；在春秋季工作时既可向室内提供热水，又可提高光伏电池的光电效率；在冬季工作时可向室内供暖和供热水。太阳能光伏电池提供的电流输出，用来提供热泵空调系统运行所需的全部或者部分电能需求。太阳能综合利用热泵空调系统可使太阳能总利用效率达到85％以上，太阳能光电效率达到20％以上，热泵空调系统的能效比达到3.5以上。本发明减少了能源消耗、充分利用了可再生能源，还具有环保、节能、安全等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种太阳能综合利用热泵空调系统，其特征在于：它包括室外机组A和室内机组B，室外机组A包括压缩机、室外换热器、光伏电池蒸发器、第一节流阀、第一电磁阀、四通换向阀、热水器和直流—交流逆变器；室内机组B包括室内换热器、第二节流阀和第二电磁阀，室内换热器的一端与室外机组A中的四通换向阀连接，另一端通过第二节流阀和第二电磁阀与室外机组A中室外换热器的一端连接，室外换热器的另一端与四通换向阀连接；压缩机的出口与热水器的加热盘管进口连接，压缩机的进口与四通换向阀连接；光伏电池蒸发器的一端通过第一节流阀和第一电磁阀与室外换热器连接，另一端与四通换向阀和室内换热器连接；光伏电池蒸发器通过直流电缆线与直流—交流逆变器连接；在热水器上设有进水接口和出水接口；进水接口通过热水器进口电磁阀11与热水器连接。

本发明中，所述的第一节流阀和第二节流阀是热力膨胀阀或电子膨胀阀。

所述热水器的加热盘管采用螺旋盘管或蛇形盘管或“U”形盘管；采用光管或螺纹管或翅片管；采用紫铜管或铝合金管或钢管。

所述的光伏电池蒸发器结构形式采用管板式、翼管式、扁管式、蛇管式等。光伏电池蒸发器的盘管采用光管或螺纹管或翅片管、紫铜管或铝合金管。

与现有技术相比，本发明的显著优点是：

(1)本发明可使太阳能总利用效率达到85％以上，太阳能光电效率达到20％以上，热泵空调系统的能效比达到3.5以上。减少了能源消耗、充分利用了可再生能源，具有环保、节能、安全等特点。

(2)将太阳能光电利用(太阳能光伏电池)、太阳能光热利用(太阳能热水器)和热泵空调系统一体化，结构紧凑、机组小型化。