[发明专利]一种光伏光热蓄能热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能集热、蓄能热泵领域，具体地说涉及一种光伏光热蓄能热泵系统。

背景技术

近年来，热泵技术发展迅速，由于其具有高效节能的优点越来越受到重视。在相同条件下，热泵热水装置的用电量仅仅是电热水器的1/3到1/4，因此，其节能潜力巨大。但热泵装置在很多领域的应用稳定性欠佳。太阳能热泵可以有效利用太阳能，降低集热成本，但太阳能本身因纬度、天气、季节等因素不稳定，太阳能不足时加热效果不行，太阳能持续充足的话加热过度容易烫伤使用者。

太阳能光伏发电是利用半导体的光伏效应将光能转换为电能。在太阳能光伏发电的实际应用中，光伏设备的光-电转换效率一直受到人们的关注。对于现在的光伏电池而言，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，尤其在太阳辐照较强时，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8%~15%，如果不解决系统升温的问题，光伏电池的转换效果将大打折扣。

现在已经出现光伏光热蒸发器，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，从而提高光伏电池转换效率。但流体带走的大量热量都没有引起人们的重视，并未被好好利用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种光伏光热蓄能热泵系统，能有效利用光伏、光热转换的能量，并用于空调系统实现制冷、制热和供热水的功能。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种光伏光热蓄能热泵系统包括：节流阀、四通换向阀、室外换热器、室内换热器、压缩机、回热器、光伏光热蒸发器和内设加热盘管的热水器；所述压缩机出口经热水器的加热盘管与四通换向阀连接，压缩机的入口与四通换向阀相连，室外换热器的一端与四通换向阀连接，另一端分为两条支路，一条经第一节流阀连通到光伏光热蒸发器，另一条依次通过回热器、第二节流阀连通到室内换热器，所述室内换热器另一端与四通换向阀连接；所述光伏光热蒸发器另一端经第三节流阀连通到回热器的一个侧口，所述回热器的另一个侧口与四通换向阀相连。

本发明的光伏光热蓄能热泵系统，光伏电池组件与热泵系统的蒸发器结合成一体，构成光伏光热蒸发器，系统接收到的太阳辐照中，短波辐照被光伏电池通过光伏转换形成电流输出，长波辐照通过光热转换作为热泵系统的蒸发吸热热源。为了较好地利用这些热源，一方面，由于热泵系统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，光伏转换效率和光热转换效率同时得到提高；另一方面，太阳辐射通过光热转换来作为热泵系统的热源，提高了热泵系统的蒸发温度和蒸发压力，使得热泵系统的能效比得到提高。这样就使太阳能从光伏、光热两个方面得到高效利用。本发明在制冷工况时可向室内供冷、供热水，在制热工况时可向室内供暖、供热水，还可以通过低温中压的制冷剂经热交换降低光伏电池的工作温度，提高光伏电池的转换效率。

作为本发明的进一步优化和补充，本发明的光伏光热蓄能热泵系统还包括干燥过滤器、气液分离器、液体分配器、室内机组风机、室外机组风机，本发明还设有若干电磁阀用于控制系统通断。再进一步的，本发明还设有电子控制系统，实现对系统各个组件和电磁阀的控制。

为了方便使用者获得所需温度的热水，同时为了增加系统的稳定性降低系统隐患，所述压缩机出口还设有一条用于释放多余热量的放热旁路连通到四通换向阀。当经压缩机压缩的制冷剂在热水器的加热盘管内释放足够热量达到既定温度后，打开放热旁路，将制冷剂直接经四通换向阀引入室外换热器或室内换热器释放热量。对于制冷工况而言，多余的热量释放到室外换热器；对于制热工况而言，多余的热量进入室内换热器。

为实现放热旁路的通断，所述放热旁路设有电磁阀。

所述光伏光热蒸发器为管板式、翼管式、扁管式、蛇管式光伏光热蒸发器的任意一种。所述光伏光热蒸发器的盘管包括光管、螺纹管、翅片管的任意一种，盘管为紫铜管或铝合金管制成。

所述热水器的加热盘管包括螺旋盘管、蛇形盘管、U形盘管的任意一种，所述加热盘管为光管、螺纹管、翅片管的任意一种，所述加热盘管为紫铜管、铝合金管、钢管的任意一种制成。

所述第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。

作为本发明的优化方案，为了使光伏电池提供的电能用于热泵系统，所述光伏光热蒸发器设有直流—交流逆变器，以实现向热泵系统提供部分甚至是全部的电能。