[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

说明书

本发明公开了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。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、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、各个控制阀和储热流量调节阀。本发明光伏发电与太阳能集热的匹配性，一方面利用光伏输出功率作为集热/储热过程的控制信号，无需额外的电子控制和数据处理等辅助控制系统，简化系统运行的控制过程，降低控制成本和建设成本；另一方面直接驱动直流循环泵，为集热/储热循环提供动力，节约了运行成本。

技术领域

本发明涉及可再生能源领域，具体是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。

背景技术

在我国，冬季太阳辐射普遍低于夏季，用能季节差问题对太阳能的利用影响巨大。根据安装角度的不同，冬季的太阳能日总辐射量比夏季低20％～60％，因此太阳能跨季节储热越来越得到关注。

申请号为201610306157.6的文献公开了一种太阳能跨季节集热和土壤储热系统与方法，该系统包括太阳能集热系统、土壤储热系统和控制系统。由控制系统根据水温和土壤温度按季节进行太阳能集热和土壤储热。其存在问题是：需要单独设置复杂的电子控制和辅助系统，需安装若干个温度传感器和控制阀，且采用换热水箱中换热盘管实现热量的传递降低了储热效率，控制系统复杂。同时没有考虑储热过程中水泵的泵耗对系统运行效率的影响，而实际运行中集热泵和储热泵电耗往往占到系统全年总电耗的20％以上。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供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。

本发明解决所述系统技术问题的技术方案是，提供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；