太阳能光伏-环路热水系统及运行控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种太阳能光伏‑环路热水系统，其包括集热蒸发器、预热水箱、控制器、第二蒸发器、冷凝器以及蓄热水箱，冷凝器设置在蓄热水箱内部，第二蒸发器设置在预热水箱内部，集热蒸发器内部设置有第一集热管组以及第二集热管组，第二集热管组为普通集热管，第一集热管组与蓄热水箱之间形成环路热管，第二集热管组与预热水箱之间形成太阳能水源热泵环路，温度传感器内部设置有第一温度阈值以及第二温度阈值，当温度传感器监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，控制器控制系统开启太阳能水源热泵环路以提升蓄热水箱的热水温度。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光伏-环路热水系统及运行控制方法
本专利技术属于建筑节能
，具体地涉及一种太阳能光伏-环路热水系统及运行控制方法。
技术介绍
传统的光伏系统只能将约15％的入射太阳能转化为电能，其余大部分都转化为使光伏系统温升的热，太阳能光伏-环路热管系统与独立的太阳能光伏系统类似，在夏季工况下运行时，会出现光伏板、吸热板温度过高的不利工况，而过高的工作温度除了影响太阳能光伏板的光电转换效率和使用寿命之外，还将导致太阳能光热转换效率明显下降。在冬季工作时容易出现热管循环启动较晚，停止运行较早的不利工况，且室外环境温度过低，吸热板与环境间温差过大，热损较高，导致系统光热效率较低。尤其在夏热冬冷或热带/亚热带气候区应用时，系统工作温度长期保持较高水平，将对系统光热、光电效率均产生不利影响。因此，有必要采取有效措施改善该系统在各气候区应用中的不利工况，以进一步提高其太阳能综合转换效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种太阳能光伏-环路热水系统及运行控制方法，该系统在夏季降低PV/LHP集热蒸发器的工作温度，在冬季改善环路热管循环启动较晚，停止运行较早等不利工况，系统运行有一定的应变能力，可以提高太阳能综合转换率。具体地，本专利技术提供一种太阳能光伏-环路热水系统，其包括集热蒸发器、预热水箱、控制器、第二蒸发器、冷凝器以及蓄热水箱，所述冷凝器设置在所述蓄热水箱内部，所述第二蒸发器设置在所述预热水箱内部，所述集热蒸发器包括第一集热管组、第二集热管组以及平板集热器，所述第一集热管组为含有制冷剂的第一蒸发器，所述第二集热管组套设在所述第一集热管组的外部，第一集热管组以及第二集热管组通过压合技术固定在所述平板集热器的上部，所述第一集热管组与所述冷凝器之间设置有蒸汽上升管路以及液体下降管路，所述第二集热管组与所述预热水箱之间设置有第一管路和第二管路，所述第二蒸发器与所述冷凝器之间设置有第三管路和第四管路，所述第一管路上设置有第一阀门，所述第二管路上设置有第二阀门以及循环泵，所述蒸汽上升管路上设置有第三阀门，所述液体下降管路上设置有第四阀门，所述集热蒸发器内部设置有温度传感器，所述温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及循环泵分别与所述控制器通讯连接并受控于所述控制器，所述第一集热管组与所述蓄热水箱之间形成环路热管，所述第二集热管组与所述预热水箱之间形成太阳能水源热泵环路，所述温度传感器内部设置有第一温度阈值以及第二温度阈值，当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值时，系统以环路热管模式运行；当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，所述控制器控制系统开启太阳能水源热泵环路模式运行以调控蓄热水箱的热水温度。优选地，所述第一集热管组为环路热管运行模式的第一蒸发器。优选地，所述平板集热器为太阳能光伏平板集热器，所述平板集热器由阳光照射面到背光面依次包括钢化玻璃盖板、空气层、透明TPT层、第一EVE胶层、光伏电池、黑色TPT层、第二EVE胶层、吸热铝板层以及保温层，所述温度传感器、第一集热管组以及第二集热管组均设置在所述吸热铝板层上。优选地，所述第三管路连接所述第二蒸发器和所述蒸汽上升管路，所述第三管路上设置有压缩机，所述第四管路连接所述第二蒸发器和所述液体下降管路，所述第四管路上设置有节流阀。优选地，所述第一集热管组以及第二集热管组均为太阳能集热管组。优选地，当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，所述控制器打开第一阀门以及第二阀门同时关闭第三阀门以及第四阀门，并且启动循环泵，第二集热管路吸收太阳辐射热量传递至预热水箱，预热水箱与第二蒸发器进行热交换后，太阳能水源热泵通过制冷剂提升低品位能来满足蓄热水箱的热水温度要求。优选地，所述第一温度阈值为75摄氏度，所述第二温度阈值为20摄氏度。优选地，所述第二集热管组以及所述第一集热管组均设置为U型。优选地，所述温度传感器设置在所述吸热铝板层。优选地，本专利技术提供一种太阳能光伏-环路热水运行控制方法，其包括以下步骤：S1、温度传感器监测平板集热器内部的温度，当温度传感器监测到的集热蒸发器的温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值时，系统以环路热管模式正常运行；S2、当平板集热器内部的温度高于第一温度阈值或者平板集热器内部的温度低于第二温度阈值时，温度传感器向控制器发送温度信号；S3、控制器接收所述温度传感器发送的温度信号，控制器控制系统开启太阳能水源热泵环路模式运行，打开第一阀门以及第二阀门同时关闭第三阀门以及第四阀门，并且启动循环泵，第二集热管路吸收太阳辐射热量传递至预热水箱，预热水箱与第二蒸发器进行热交换后，太阳能水源热泵通过制冷剂提升低品位能来满足蓄热水箱的热水温度要求。优选地，所述第一温度阈值为75摄氏度，所述第二温度阈值为20摄氏度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在夏季降低PV/LHP集热蒸发器的工作温度，在冬季改善环路热管循环启动较晚，停止运行较早等不利工况，系统运行有一定的应变能力，可以提高太阳能综合转换率。附图说明图1为本专利技术一种太阳能光伏-环路热管/热泵热水系统及运行控制方法原理图；图2为本专利技术PV/LHP集热蒸发器横向剖面图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。具体地，本专利技术提供一种太阳能光伏-环路热水系统，其包括集热蒸发器1、预热水箱2、控制器7、第二蒸发器15、冷凝器16以及蓄热水箱17，冷凝器16设置在蓄热水箱17内部，第二蒸发器15设置在预热水箱2内部。集热蒸发器1包括第一集热管组5、第二集热管组18以及平板集热器19，第一集热管组5以及第二集热管组18相互套设在一起。第一集热管组5以及第二集热管组18通过层压技术设置在平板集热器19上。第一集热管组5与冷凝器16之间设置有蒸汽上升管路3以及液体下降管路4，第二集热管组18与预热水箱2之间设置有第一管路101和第二管路102，第二蒸发器15与冷凝器16之间设置有第三管路103和第四管路104，第一管路101上设置有第一阀门9，第二管路102上设置有第二阀门10以及循环泵6，蒸汽上升管路3上设置有第三阀门11，液体下降管路4上设置有第四阀门12，平板集热器设置有温度传感器8，温度传感器8、第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12以及循环泵6分别与控制器7通讯连接并受控于控制器7。第一集热管组5与蓄热水箱17之间形成环路热管，第一集热管组5即为第一蒸发器，其作为环路热管的蒸发器，第二集热管组18与预热水箱2之间形成太阳能水源热泵环路，温度传感器8内部设置有第一温度阈值以及第二温度阈值，当温度传感器8监测到的集热蒸发器的温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值时，系统以环路热管模式运行；当温度传感器8监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，控制器7控制系统开启太阳能水源热泵环路以调控蓄热水箱的热水温度。优选地，平板集热器19由阳光照射面到背光面依次包括钢化玻璃盖板、空气层21、透明T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能光伏‑环路热水系统，其特征在于：其包括集热蒸发器、预热水箱、控制器、第二蒸发器、冷凝器以及蓄热水箱，所述冷凝器设置在所述蓄热水箱内部，所述第二蒸发器设置在所述预热水箱内部，所述集热蒸发器包括第一集热管组、第二集热管组以及平板集热器，所述第二集热管组套设在所述第一集热管组的外部，第一集热管组以及第二集热管组通过压合技术固定在所述平板集热器的上部，所述第一集热管组与所述冷凝器之间设置有蒸汽上升管路以及液体下降管路，所述第二集热管组与所述预热水箱之间设置有第一管路和第二管路，所述第二蒸发器与所述冷凝器之间设置有第三管路和第四管路，所述第一管路上设置有第一阀门，所述第二管路上设置有第二阀门以及循环泵，所述蒸汽上升管路上设置有第三阀门，所述液体下降管路上设置有第四阀门，所述集热蒸发器内部设置有温度传感器，所述温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及循环泵分别与所述控制器通讯连接并受控于所述控制器，所述第一集热管组与所述蓄热水箱之间形成环路热管，所述第二集热管组与所述预热水箱之间形成太阳能水源热泵环路，所述温度传感器内部设置有第一温度阈值以及第二温度阈值，当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值时，系统以环路热管模式运行；当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，所述控制器控制系统开启太阳能水源热泵环路模式运行以调控蓄热水箱的热水温度。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏-环路热水系统，其特征在于：其包括集热蒸发器、预热水箱、控制器、第二蒸发器、冷凝器以及蓄热水箱，所述冷凝器设置在所述蓄热水箱内部，所述第二蒸发器设置在所述预热水箱内部，所述集热蒸发器包括第一集热管组、第二集热管组以及平板集热器，所述第二集热管组套设在所述第一集热管组的外部，第一集热管组以及第二集热管组通过压合技术固定在所述平板集热器的上部，所述第一集热管组与所述冷凝器之间设置有蒸汽上升管路以及液体下降管路，所述第二集热管组与所述预热水箱之间设置有第一管路和第二管路，所述第二蒸发器与所述冷凝器之间设置有第三管路和第四管路，所述第一管路上设置有第一阀门，所述第二管路上设置有第二阀门以及循环泵，所述蒸汽上升管路上设置有第三阀门，所述液体下降管路上设置有第四阀门，所述集热蒸发器内部设置有温度传感器，所述温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及循环泵分别与所述控制器通讯连接并受控于所述控制器，所述第一集热管组与所述蓄热水箱之间形成环路热管，所述第二集热管组与所述预热水箱之间形成太阳能水源热泵环路，所述温度传感器内部设置有第一温度阈值以及第二温度阈值，当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值时，系统以环路热管模式运行；当所述温度传感器监测到的集热蒸发器的温度高于第一温度阈值或低于第二温度阈值时，所述控制器控制系统开启太阳能水源热泵环路模式运行以调控蓄热水箱的热水温度。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏-环路热水系统，其特征在于：所述第一集热管组为环路热管运行模式的第一蒸发器。3.根据权利要求2所述的太阳能光伏-环路热水系统，其特征在于：所述平板集热器为太阳能光伏平板集热器，所述平板集热器由阳光照射面到背光面依次包括钢化玻璃盖板、空气层、透明TPT层、第一EVE胶层、光伏电池、黑色TPT层、第二EVE胶层、吸热铝板层以及保温层，所述温度传感器、第一集热管组以及第二集热管组均设置在所述吸热铝板层上。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪，张士英，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13