[发明专利]光伏光热复合双源热泵的家庭热电冷联供系统及功能方法

说明书

本发明涉及一种光伏光热复合双源热泵的家庭热电冷联供系统及功能方法，联供系统包括：PVT循环子系统、双源热泵循环子系统及末端循环子系统。本发明热泵机组为双源热泵，可根据实际情况和设定自动切换最佳单源运行或双源运行。同时，可以通过四通阀实现制冷和供暖工况的切换，水源蒸发器和空气源蒸发器在制冷工况作为冷凝器，冷凝器在制冷工况作为蒸发器。恒温水箱制热可通过热泵或PVT直接集热实现，恒温水箱制冷可通过热泵实现，发挥PVT组件夜间辐射制冷特性。生活热水箱可通过电加热或热泵来制取生活热水。系统的热电冷供应具有较高稳定性和节能性。

技术领域

本发明属于太阳能光伏、光热以及热泵技术领域，尤其是一种光伏光热复合双源热泵的家庭热电冷联供系统及功能方法。

背景技术

随着我国太阳能产业技术的完善以及政策推动，其在建筑中的利用越来越受到各行业人士的重视。建筑主动式太阳能利用主要有光伏和光热技术，即将太阳能转换为电能技术和将太阳能转换为热能技术，可用于满足家庭的电、热、冷需求。传统光伏板光电转换效率仅为15％-25％，大约有近80％的太阳能未能转换为电能，而其中很大一部分转化为了热能，造成电池温度升高，光电转换效率下降，同时较高工作温度会减少光伏板使用寿命，甚至直接损坏光伏板。

热泵系统是一种高效的可再生能源利用系统，可以同时供暖和制冷。但热泵效率往往受源侧温度影响较大，且热泵能耗大、能效低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种既能提高电能产量，又能收集热能、冷能，同时提高热泵效率的家庭热电冷联供系统及功能方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面是提供了一种光伏光热复合双源热泵的家庭热电冷联供系统，包括：PVT循环子系统、双源热泵循环子系统及末端循环子系统。

所述PVT循环子系统包括：PVT组件、集热水箱、第一循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀；

所述双源热泵循环子系统包括：水源蒸发器、空气源蒸发器、冷凝器、压缩机、四通阀、膨胀阀、第三电磁阀、第四电磁阀；

所述末端循环子系统包括：生活热水箱、恒温水箱、第二循环泵、第三循环泵、风机盘管；

所述PVT组件出口与集热水箱的换热器进口连接，所述集热水箱的换热器出口与PVT组件进口连接管道上设置第一循环泵，PVT组件产电正负极与逆变器连接，通过逆变器实现直流变交流，进行发电上网，所述PVT组件通过第一电磁阀与水源蒸发器连接，所述PVT组件通过第二电磁阀与恒温水箱连接；

所述水源蒸发器、空气源蒸发器、冷凝器分别与四通阀连接，水源蒸发器、空气源蒸发器并联连接并通过四通阀与压缩机连接，压缩机通过四通阀与冷凝器连接，冷凝器通过膨胀阀与水源蒸发器及空气源蒸发器连接，形成闭环回路；膨胀阀可实现对制冷剂流量的精确控制，四通阀通过控制可实现制冷和供暖形式的切换，第三电磁阀、第四电磁阀通过控制开启实现水源/空气源/双源模式的切换；

生活热水箱与集热水箱底部出水口相连接，通过自然重力流动给生活水箱补水，生活热水箱同时与家庭热水供给和热水回水管路相连接，为家庭提供生活热水，生活热水箱内置电加热，同时与冷凝器连接，通过电动三通阀可实现热泵制热水；

恒温水箱内置换热盘管与PVT循环子系统连接，通过第二电磁阀直接和PVT组件交换热，恒温水箱左侧出口与第二循环泵进口连接，第二循环泵出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口与恒温水箱左侧入口连接，通过第二循环泵驱动水循环经过冷凝器与双源热泵循环子系统进行热冷交换，使恒温水箱达到设定温度范围，恒温水箱右侧顶部出口与第三循环泵连接，然后与风机盘管进口连接，风机盘管出口与恒温水箱右侧底部进口连接，形成换热环路，通过风机盘管为家庭提供冬季供暖和夏季制冷。