[发明专利]光伏能源耦合热泵新能源供暖、发电、制冷系统

说明书

一种光伏能源耦合热泵新能源供暖、发电、制冷系统，属于新能源综合利用技术领域。本发明的目的是结合寒冷地区热泵系统运行特性，采用光伏光热一体化系统辅助传统地源热泵系统，以达到系统稳定运行，降低运行成本的光伏能源耦合热泵新能源供暖、发电、制冷系统。本发明的光伏光热循环阵列由光伏光热一体化模块并联组成，光伏光热循环分为三路循环：第一路循环：光伏光热一体化模块、热泵供给管路、热泵机组、回水管路；第二路循环：光伏光热一体化模块、热泵供给管路、地泵支管、地埋管、地埋回水管；第三个循环：热泵机组、储热水箱、水箱内置生活热水换热器、供暖放热端。本发明提供一种光伏光热一体化太阳能利用辅助地源热泵系统，该系统综合利用太阳能及地热能，具备自发电、供暖、及制取热水功能，特别适合于配套夏热冬冷或夏热冬寒冷地区的建筑物。

技术领域

本发明属于新能源综合利用技术领域。

背景技术

地源热泵系统是近几年寒冷地区供暖转型的重点项目，其本质原理是逆卡诺循环，初级热源利用的是地热能。在地壳表层，由于太阳辐射热的影响，其温度常有昼夜变化、季节变化和多年周期变化，这一层称为外热层。外热层受地表温差变化的影响由表部向下逐渐减弱，外热层的平均深度约 15m，最多不过几十米。在外热层的下界处，温度常年保持不变，等于或略高于年平均气温，这一深度带称为常温层。而地源热泵系统的能量来源一般都来自于常温层。通过闭合U型管或者平面浅层循环的方式，地源热泵系统源源不断的提取地热能用于建筑物的供暖。一般地源热泵系统为三联供系统，即供暖、制冷、制热水。完美的运行模式为冬季供暖提取地热能，夏季制冷又把能量还给常温层，以此达到冷热平衡。但在寒冷地区，夏季冷负荷极低，可还给常温层的热能有限，久而久之，就会导致U型管所在地热层区域温度逐渐降低，反过来影响热泵机组的COP逐年降低，功耗越来越大。

发明内容

本发明的目的是结合寒冷地区热泵系统运行特性，采用光伏光热一体化系统辅助传统地源热泵系统，以达到系统稳定运行，降低运行成本的光伏能源耦合热泵新能源供暖、发电、制冷系统。

本发明的光伏光热循环阵列由光伏光热一体化模块并联组成，光伏光热循环分为三路循环：第一路循环：光伏光热一体化模块、热泵供给管路、热泵机组、回水管路；第二路循环：光伏光热一体化模块、热泵供给管路、地泵支管、地埋管、地埋回水管；第三个循环：热泵机组、储热水箱、水箱内置生活热水换热器、供暖放热端；

光伏光热一体化模块通过热泵供给管路与热泵机组连接；在热泵供给管路上设置有一号电磁阀和二号电磁阀，一号电磁阀和二号电磁阀之间的热泵供给管路上通过膨胀罐支管路连接在膨胀罐上，在膨胀罐支管路有安全阀；一号电磁阀和二号电磁阀之间的热泵供给管路上通过地泵支管连接地源热泵系统中的地埋管上，地埋管深埋在土壤中，在地泵支管上有三号电磁阀，地埋管通过地埋回水管与光伏光热一体化模块连接，地埋回水管有单向阀及旁路循环泵；地源热泵系统主要是由地埋管与热泵机组构成；在二号电磁阀与热泵机组连接段的热泵供给管路上有一号循环泵，热泵机组通过回水管路连接在地埋回水管上，回水管路与埋回水管接口置于单向阀及旁路循环泵的入口端；热泵机组使用侧设置有使用侧循环水泵、储热水箱、水箱内置生活热水换热器、供暖放热端、供暖循环泵；光伏光热一体化模块与配套蓄电池储能系统通过线路连接，热泵机组通过使用侧出水管和使用侧回水管与储热水箱连通，在使用侧出水管上安装有使用侧循环水泵，在储热水箱内部安装有水箱内置生活热水换热器，水箱内置生活热水换热器通过出水和回水管路与用户端连通，储热水箱通过出水和回水管路与供暖放热端连通。

本发明提供一种光伏光热一体化太阳能利用辅助地源热泵系统，该系统综合利用太阳能及地热能，具备自发电、供暖、及制取热水功能，特别适合于配套夏热冬冷或夏热冬寒冷地区的建筑物。该系统在冬季运行时，阳光充足情况下优先利用太阳能，当太阳下山或连续阴雨天时则以地源热泵为主，从而实现供暖、热水及生产热需求。当夏季来临，热负荷降低时，光伏能源热泵系统吸收的热能首先满足配套建筑物热水、生产需求，其余多余的热能则通过地源热泵的地埋管循环存入到土壤中，待冬季地源热泵再次提取使用。同时，光伏能源热泵系统所发电能可在很大程度上抵消热泵机组的能耗，大大降低了系统的运行成本。