[发明专利]一种光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统及其运行方法

权利要求书

1.一种光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统，其特征在于，该系统包括太阳能集热器、集热水箱、热泵机组、地埋管群、末端装置、光伏电池组、保护开关、温控开关、蓄电池、控制开关、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、储热直流循环泵、集热直流循环泵、末端循环泵、地源循环泵、第一储热控制阀、第二储热控制阀、第一集热控制阀、第二集热控制阀、第一末端控制阀、第二末端控制阀、第三末端控制阀、第一地源控制阀、第二地源控制阀、第一水箱储热控制阀、第二水箱储热控制阀和储热流量调节阀；

太阳能集热器的出口、第一储热控制阀、地埋管群的储热入口、地埋管群的储热出口、第二储热控制阀、储热直流循环泵和太阳能集热器的入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成太阳能储热主路循环；

地埋管群的储热出口、第二储热控制阀、储热直流循环泵、储热流量调节阀和地埋管群的储热入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成太阳能储热支路循环；

太阳能集热器的出口、第一集热控制阀、集热水箱的高温入口、集热水箱的低温出口、第二集热控制阀、集热直流循环泵和太阳能集热器的入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成太阳能集热循环；

集热水箱的高温出口、第一末端控制阀、末端循环泵、热泵机组的冷凝器入口、热泵机组的冷凝器出口、末端装置的入口、末端装置的出口、第二末端控制阀和集热水箱的低温入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成末端供热循环；

热泵机组的冷凝器出口、末端装置的入口、末端装置的出口、第三末端控制阀、末端循环泵和热泵机组的冷凝器入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成热泵机组独立供热循环；

集热水箱的高温出口、第一水箱储热控制阀、地源循环泵、地埋管群的取热入口、地埋管群的取热出口、第二水箱储热控制阀和集热水箱的低温入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成供热季储热循环；

热泵机组的蒸发器出口、第一地源控制阀、地源循环泵、地埋管群的取热入口、地埋管群的取热出口、第二地源控制阀和热泵机组的蒸发器入口按照传热工质流动方向通过管路顺序连接，构成地源取热循环；

第一温度传感器设置于太阳能集热器的出口处；第二温度传感器设置于集热水箱的低温出口处；第三温度传感器设置于集热水箱的高温出口处；第四温度传感器设置于地埋管群的储热出口处；

光伏电池组与蓄电池电连接；光伏电池组通过保护开关和温控开关与集热直流循环泵电连接；光伏电池组通过保护开关与储热直流循环泵电连接；蓄电池通过控制开关与储热直流循环泵电连接；蓄电池通过控制开关和温控开关与集热直流循环泵电连接；第一温度传感器和第二温度传感器均与温控开关通讯连接。

2.根据权利要求1所述的光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统，其特征在于，该系统还包括排空阀和放气阀；排空阀的管路一端与集热水箱的低温出口连通，另一端与太阳能集热器的入口连通；放气阀设置于太阳能集热器的最高点上。

3.根据权利要求1所述的光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统，其特征在于，太阳能集热器采用热管式真空管集热器。

4.根据权利要求1所述的光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统，其特征在于，光伏电池组是由多个光伏电池板构成的光伏阵列，将太阳能转化成直流电，给储热直流循环泵和集热直流循环泵供直流电。

5.一种权利要求1-4任一所述光伏直驱的太阳能跨季节储热供热系统的运行方法，其特征在于，该运行方法具体如下：

(一)非供热季

当光伏电池组的输出功率不小于储热直流循环泵的运行功率时，保护开关处于闭合状态，光伏电池组和储热直流循环泵之间电路为通路状态；当光伏电池组与蓄电池的输出功率之和满足储热直流循环泵的启动功率时，储热直流循环泵启动，太阳能储热主路循环开始运行，将太阳能集热器收集的热量存储于地埋管群中；太阳能储热主路循环开始运行后，控制开关断开，此时储热直流循环泵由光伏电池组单独提供电能；

当第四温度传感器采集的温度高于设定值时，打开储热流量调节阀，同时运行太阳能储热主路循环和太阳能储热支路循环；

当太阳能储热主路循环出现故障，导致第一温度传感器采集的温度高于设定值时，运行太阳能集热循环，将太阳能集热器收集的热量存储于集热水箱中，降低太阳能集热器的出口温度；

(二)供热季

当光伏电池组的输出功率不小于集热直流循环泵的运行功率时，保护开关处于闭合状态；当第一温度传感器采集的温度高于第二温度传感器采集的温度时，温控开关处于闭合状态，此时光伏电池组与集热直流循环泵之间的电路以及蓄电池与集热直流循环泵之间的电路均处于通路状态；当光伏电池组与蓄电池的输出功率之和满足集热直流循环泵的启动功率时，集热直流循环泵启动，运行太阳能集热循环；此后，控制开关断开，集热直流循环泵由光伏电池组单独提供电能；

太阳能集热循环运行后，当第三温度传感器采集的温度达到某一设定值时，末端循环泵启动，运行末端供热循环，对用户供暖；当第三温度传感器采集的温度低于某一设定值时，运行热泵机组独立供热循环，对用户供暖；当第三温度传感器采集的温度超过某一设定值时，运行供热季储热循环，将集热水箱中多余的热量存储到地埋管群中；

在热泵机组的压缩机启动的工况下，地源循环泵同时启动，运行地源取热循环，为热泵机组提供热量。