一种提升PVT板组件集热发电效率的双源热泵系统的制作方法

一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统
技术领域
1.本发明涉及光电光热一体化技术领域，具体涉及一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统。


背景技术：

2.pvt技术也称为光伏光热一体化技术，pvt板组件在光伏组件的基础上增加换热微流道，并与光伏组件有机地结合在一起，通过循环在换热微通道内的介质将光伏组件表面的热量转化为可利用的热量，同时可以有效降低光伏组件表面的温度，进而提升光伏组件的电转换率。但是目前pvt板组件集热后，通常会发生水温过高的情况，太阳能电池背板温度过高，造成电池板光伏发电效率下降，导致pvt板组件光电和光热转化效率降低。现有的pvt技术通常通过加大集热面积，增大集热水箱的容量来解决水温过高的问题，但是增大集热水箱容量导致整个系统占地面积大，对于水泵的要求较高，且无法从根本上解决由于集热水箱中水温升高而导致的pvt板组件光电和光热转换效率降低的问题。
3.专利cn 114440294 a公开了一种基于制冷剂的双水箱集热供热系统及运行方法，包括pvt集热系统和热泵供热加热系统，其中，pvt集热系统具有热管集热运行模式和制冷剂主动循环集热模式，热泵供热加热系统具有太阳能制热水模式、空气源制热水模式和制冷模式，在夏季、过渡季和冬季等不同的条件下，选用不同的模式运行，满足用户常年随时用热水的需求，且大幅度降低能耗，但是当集热水箱温度达到指定温度后，pvt集热系统停止运行，防止集热水箱温度过高，但是系统频繁启停，能耗较大，且容易出现故障。因此，需要研发一种在pvt集热水箱温度过高时进行散热，提升系统能效比的热泵系统。


技术实现要素：

4.为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统，通过pvt集热水箱、蒸发器、散热换热器、第一冷凝器和第二冷凝器等相互作用，实现在pvt集热水箱温度较高时，进行散热降温，提高pvt集热发电效率。
5.本发明的技术方案是：一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统，包括pvt集热水箱、蒸发器、散热换热器、第一冷凝器、第二冷凝器、压缩机、四通阀、风机、水源循环泵和室内循环水泵；所述室内循环水泵安装在进水管上，室内循环水泵的出水管连接第一冷凝器、蒸发器、压缩机和四通阀；第一冷凝器和第二冷凝器连接，第二冷凝器和四通阀连接；第一冷凝器和蒸发器之间安装电磁阀sv2，第一冷凝器和第二冷凝器之间安装电磁阀sv1；所述pvt集热水箱共2条循环通路，一条循环通路为pvt集热水箱依次连接水源循环泵、电磁阀sv3和蒸发器后回至pvt集热水箱，另一条循环通路为pvt集热水箱依次连接水源循环泵、电磁阀sv4和散热换热器后回至pvt集热水箱；风机对应安装在第二冷凝器和散热换热器处。
6.进一步地，所述压缩机的排气口和四通阀的d端连接，压缩机的吸气口和四通阀的s端连接，第二冷凝器和四通阀的e段连接，第一冷凝器和四通阀的c端连接。
7.一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统的运行方法，包括以下步骤：
8.s1、控制器开机后，打开室内循环水泵，延时60s后检测室内循环水泵的流量开关是否闭合，如果流量开关未闭合，关闭室内循环水泵，并输出报警信号，如果流量开关闭合，进行下一步；
9.s2、检测进水管中的水温，进水管中水温与设定温度的差值设置为进水温差，当进水温差≥5℃，并持续60s时，进行下一步，反之，关闭压缩机；
10.s3、检测pvt集热水箱温度，当pvt集热水箱温度＜10℃时，进入空气源运行模式；电磁阀sv1打开，电磁阀sv2关闭，延时60s后，启动风机，延时60s后，启动压缩机，四通阀的e、s两端连通，d、c两端连通；制冷剂依次经过第一冷凝器、电磁阀sv1、第二冷凝器、四通阀的e、s两端、压缩机、四通阀的d、c两端至第一冷凝器，当10℃≤pvt集热水箱温度＜60℃，且进水温差≤-1℃时，关闭压缩机，完成空气源运行模式循环过程；
11.s4、当10℃≤pvt集热水箱温度＜60℃时，进入水源运行模式，电磁阀sv2打开，电磁阀sv1关闭，延时60s后，电磁阀sv3打开，电磁阀sv4关闭，启动水源循环泵，延时60s后启动压缩机，四通阀d、c两端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器、电磁阀sv2、蒸发器、压缩机、四通阀的dc两端至第一冷凝器，同时pvt集热水箱中的水依次经过水源循环泵、电磁阀sv3、蒸发器回至pvt集热水箱中；当pvt集热水箱温度＜10℃时，关闭压缩机，完成水源运行模式循环过程，延时60s后进入空气源运行模式；
12.s5、当pvt集热水箱温度≥60℃时，进入散热模式，电磁阀sv4打开，电磁阀sv3关闭，水源循环泵打开，启动风机；pvt集热水箱中的水依次经过水源循环泵、电磁阀sv4、散热换热器回至pvt集热水箱中；当pvt集热水箱温度＜59℃时，水源循环泵关闭，重复步骤s2。
13.进一步地，所述步骤s5中，启动风机后，延时60s，启动压缩机，四通阀d、e两端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器、压缩机、四通阀的de两端、第二冷凝器至第一冷凝器；当进水温差≤-1℃时，关闭压缩机。
14.采用上述技术方案，本发明实现的有益效果如下：
15.(1)本发明通过pvt集热水箱、蒸发器、散热换热器、第一冷凝器和第二冷凝器等相互作用，实现在夏季pvt集热水箱温度较高时，进行散热降温，从而避免由于pvt集热水箱中水温过高而导致的pvt板组件光热和光电转换效率降低的问题，提高pvt集热发电效率。
16.(2)在pvt集热水箱温度较高或较低时，均采用同一套系统配合四通阀、电磁阀进行空气源运行模式、水源运行模式和散热模式的转换，占用空间小，成本低，采用集热热源，双源热泵的多种运行模式，提升系统的能效比。
附图说明
17.图1为本发明的整体工作流程图；
18.图2为本发明的空气源运行模式循环流程图；
19.图3为本发明的水源运行模式循环流程图；
20.图4为本发明的散热模式循环流程图。
21.图中，pvt集热水箱1、蒸发器2、散热换热器3、第一冷凝器4、第二冷凝器5、压缩机6、四通阀7、风机8、水源循环泵9、室内循环水泵10、电磁阀sv1 11、电磁阀sv2 12、电磁阀sv3 13、电磁阀sv4 14。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
23.实施例1
24.参照图1-4所示，
25.一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统，包括pvt集热水箱1、蒸发器2、散热换热器3、第一冷凝器4、第二冷凝器5、压缩机6、四通阀7、风机8、水源循环泵9和室内循环水泵10；所述室内循环水泵10安装在进水管上，室内循环水泵10的出水管连接第一冷凝器4、蒸发器2、压缩机6和四通阀7；第一冷凝器4和第二冷凝器5连接，第二冷凝器5和四通阀7连接；第一冷凝器4和蒸发器2之间安装电磁阀sv2 12，第一冷凝器4和第二冷凝器5之间安装电磁阀sv1 11；所述pvt集热水箱1共2条循环通路，一条循环通路为pvt集热水箱1依次连接水源循环泵9、电磁阀sv313和蒸发器2后回至pvt集热水箱1，另一条循环通路为pvt集热水箱1依次连接水源循环泵9、电磁阀sv4 14和散热换热器3后回至pvt集热水箱1；风机8对应安装在第二冷凝器5和散热换热器3处。
26.进一步地，所述压缩机6的排气口和四通阀7的d端连接，压缩机6的吸气口和四通阀7的s端连接，第二冷凝器5和四通阀7的e段连接，第一冷凝器4和四通阀7的c端连接。
27.一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统的运行方法，包括以下步骤：
28.s1、控制器开机后，打开室内循环水泵10，延时60s后检测室内循环水泵10的流量开关是否闭合，如果流量开关未闭合，关闭室内循环水泵10，并输出报警信号，如果流量开关闭合，进行下一步；
29.s2、检测进水管中的水温，进水管中水温与设定温度的差值设置为进水温差，当进水温差≥5℃，并持续60s时，进行下一步，反之，关闭压缩机6；
30.s3、检测pvt集热水箱1温度，当pvt集热水箱1温度＜10℃时，进入空气源运行模式；电磁阀sv1 11打开，电磁阀sv2 12关闭，延时60s后，启动风机8，延时60s后，启动压缩机6，四通阀7的e、s两端连通，d、c两端连通；制冷剂依次经过第一冷凝器4、电磁阀sv1 11、第二冷凝器5、四通阀7的es两端、压缩机6、四通阀7的dc两端至第一冷凝器4，当10℃≤pvt集热水箱1温度＜60℃，且进水温差≤-1℃时，关闭压缩机6，完成空气源运行模式循环过程；
31.当pvt集热水箱1温度较低时，pvt集热水箱温度＜10℃，采用空气源运行模式，通过第二冷凝器5吸收空气中的热量进行供暖。
32.s4、当10℃≤pvt集热水箱温度＜60℃时，进入水源运行模式，电磁阀sv2 12打开，电磁阀sv1 11关闭，延时60s后，电磁阀sv3 13打开，电磁阀sv4 14关闭，启动水源循环泵9，延时60s后启动压缩机6，四通阀7d、c两端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器4、电磁阀sv2 12、蒸发器2、压缩机6、四通阀7的dc两端至第一冷凝器4，同时pvt集热水箱1中的水依次经过水源循环泵9、电磁阀sv3 13、蒸发器2回至pvt集热水箱1中；当pvt集热水箱温度＜10℃时，关闭压缩机6，完成水源运行模式循环过程，延时60s后进入空气源运行模式；
33.当10℃≤pvt集热水箱温度＜60℃时，采用水源运行模式，利用pvt集热水箱1的热能为水进行加热，进行供暖。
34.s5、当pvt集热水箱温度≥60℃时，进入散热模式，电磁阀sv4 14打开，电磁阀sv3 13关闭，水源循环泵打开，启动风机8；pvt集热水箱1中的水依次经过水源循环泵9、电磁阀sv4 14、散热换热器3回至pvt集热水箱1中；当pvt集热水箱温度＜59℃时，水源循环泵9关
闭，重复步骤s2。
35.当pvt集热水箱温度≥60℃时，例如夏季pvt集热水箱1温度过高时，通过散热换热器3和风机8将pvt集热水箱1中的水进行散热降温，从而提高pvt板组件的光电和光热转换效率。
36.实施例2
37.参照图1-4所示，与实施例1的区别在于：所述步骤s5中，启动风机8后，延时60s，启动压缩机6，四通阀7d、e两端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器4、压缩机6、四通阀7的de两端、第二冷凝器5至第一冷凝器4；当进水温差≤-1℃时，关闭压缩机6。
38.当pvt集热水箱1温度过高时，不仅通过风机8和散热换热器3对pvt集热水箱1中的水进行散热降温，还将压缩机6反向运行进行制冷。

技术特征：
1.一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统，其特征在于：包括pvt集热水箱(1)、蒸发器(2)、散热换热器(3)、第一冷凝器(4)、第二冷凝器(5)、压缩机(6)、四通阀(7)、风机(8)、水源循环泵(9)和室内循环水泵(10)；所述室内循环水泵(10)安装在进水管上，室内循环水泵(10)的出水管连接第一冷凝器(4)、蒸发器(2)、压缩机(6)和四通阀(7)；第一冷凝器(4)和第二冷凝器(5)连接，第二冷凝器(5)和四通阀(7)连接；第一冷凝器(4)和蒸发器(2)之间安装电磁阀sv2(12)，第一冷凝器(4)和第二冷凝器(5)之间安装电磁阀sv1(11)；所述pvt集热水箱(1)共2条循环通路，一条循环通路为pvt集热水箱(1)依次连接水源循环泵(9)、电磁阀sv3(13)和蒸发器(2)后回至pvt集热水箱(1)，另一条循环通路为pvt集热水箱(1)依次连接水源循环泵(9)、电磁阀sv4(14)和散热换热器(3)后回至pvt集热水箱(1)；风机(8)对应安装在第二冷凝器(5)和散热换热器(3)处。2.根据权利要求1所述的一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统，其特征在于：所述压缩机(6)的排气口和四通阀(7)的d端连接，压缩机(6)的吸气口和四通阀(7)的s端连接，第二冷凝器(5)和四通阀(7)的e段连接，第一冷凝器(4)和四通阀(7)的c端连接。3.如权利要求1所述的一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、控制器开机后，打开室内循环水泵(10)，延时60s后检测室内循环水泵(10)的流量开关是否闭合，如果流量开关未闭合，关闭室内循环水泵(10)，并输出报警信号，如果流量开关闭合，进行下一步；s2、检测进水管中的水温，进水管中水温与设定温度的差值设置为进水温差，当进水温差≥5℃，并持续60s时，进行下一步，反之，关闭压缩机(6)；s3、检测pvt集热水箱(1)温度，当pvt集热水箱(1)温度＜10℃时，进入空气源运行模式；电磁阀sv1(11)打开，电磁阀sv2(12)关闭，延时60s后，启动风机(8)，延时60s后，启动压缩机(6)，四通阀(7)的e、s两端连通，d、c两端连通；制冷剂依次经过第一冷凝器(4)、电磁阀sv1(11)、第二冷凝器(5)、四通阀(7)的es两端、压缩机(6)、四通阀(7)的dc两端至第一冷凝器(4)，当10℃≤pvt集热水箱(1)温度＜60℃，且进水温差≤-1℃时，关闭压缩机(6)，完成空气源运行模式循环过程；s4、当10℃≤pvt集热水箱温度＜60℃时，进入水源运行模式，电磁阀sv2(12)打开，电磁阀sv1(11)关闭，延时60s后，电磁阀sv3(13)打开，电磁阀sv4(14)关闭，启动水源循环泵(9)，延时60s后启动压缩机(6)，四通阀(7)d、c两端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器(4)、电磁阀sv2(12)、蒸发器(2)、压缩机(6)、四通阀(7)的dc两端至第一冷凝器(4)，同时pvt集热水箱(1)中的水依次经过水源循环泵(9)、电磁阀sv3(13)、蒸发器(2)回至pvt集热水箱(1)中；当pvt集热水箱温度＜10℃时，关闭压缩机(6)，完成水源运行模式循环过程，延时60s后进入空气源运行模式；s5、当pvt集热水箱温度≥60℃时，进入散热模式，电磁阀sv4(14)打开，电磁阀sv3(13)关闭，水源循环泵打开，启动风机(8)；pvt集热水箱(1)中的水依次经过水源循环泵(9)、电磁阀sv4(14)、散热换热器(3)回至pvt集热水箱(1)中；当pvt集热水箱温度＜59℃时，水源循环泵(9)关闭，重复步骤s2。4.根据权利要求3所述的一种提升pvt板组件集热发电效率的双源热泵系统的运行方法，其特征在于：所述步骤s5中，启动风机(8)后，延时60s，启动压缩机(6)，四通阀(7)d、e两
端连通，制冷剂依次经过第一冷凝器(4)、压缩机(6)、四通阀(7)的de两端、第二冷凝器(5)至第一冷凝器(4)；当进水温差≤-1℃时，关闭压缩机(6)。

技术总结
本发明的技术方案公开了一种提升PVT板组件集热发电效率的双源热泵系统，包括PVT集热水箱、蒸发器、散热换热器、第一冷凝器、第二冷凝器、压缩机、四通阀、风机、水源循环泵和室内循环水泵；第一冷凝器和蒸发器之间安装电磁阀SV2，第一冷凝器和第二冷凝器之间安装电磁阀SV1；PVT集热水箱共2条循环通路，一条为PVT集热水箱依次连接水源循环泵、电磁阀SV3和蒸发器后回至PVT集热水箱，另一条为PVT集热水箱依次连接水源循环泵、电磁阀SV4和散热换热器后回至PVT集热水箱。通过PVT集热水箱、蒸发器、散热换热器、第一冷凝器和第二冷凝器等相互作用，在PVT集热水箱温度高时散热降温，提高PVT集热发电效率。集热发电效率。集热发电效率。


技术研发人员：林川 董俊杰 王进杰
受保护的技术使用者：青岛北冰洋冷暖能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/5