本发明专利技术提供一种光能、风能和地热能综合利用装置包括蓄电池、控制器、逆变器、电表、风机、光伏板、换热器、地源或水源井、热泵、智能控制系统和终端；风机和光伏板均与控制器连接，控制器与蓄电池可逆连接，控制器与逆变器、电表顺次连接，电表分别与换热器、热泵、智能控制系统连接，风机与光伏板、智能控制系统分别连接，光伏板与换热器、智能控制系统分别连接，换热器与地源或水源井、智能控制系统连接，终端与热泵、智能控制系统分别连接；热泵与智能控制系统连接；终端为用户，用户有Ni个。本发明专利技术的装置是一种热泵技术，用于光—电，光—热，风—电，风—电—热的多能源互补、复合转化，综合利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种热泵技术，特别是一种光能、风能和地热能综合利用装置。
技术介绍
能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也 相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在 能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可 再生能源已成为各国能源战略中的重要组成部分。 传统的燃煤、燃油、燃气等供能模式，存在运营成本高、污染性大、安全性不高、使 用寿命有限的技术问题。利用新能源供热包括太阳能板、地热能热泵(包括地源热泵和水源 热泵)、光-热泵、风-光热泵等几种形式。单一形式的光能、风能和地热能等新型清洁能源 供能存在波动性大、稳定性差、利用率不高、供能终端利用率不高等弊端。 太阳能应用包括光伏发电和光伏发热，光伏发电包括光伏电站和分布式发电；光 伏发热包括太阳能热水器、真空管式集热器、板式集热器等。这种供热模式优点在于属于清 洁能源且储量接近于无限，缺点在于由太阳经角变化和地理条件变化产生光照时间和强度 变化很大，造成其稳定性差、其波动性大、应用条件要求较高，转化效率受环境影响较大。 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深）作为冷热源，进行 能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（EarthEnergy)，是指地表 土壤、地下水或河流、湖泊地热热泵是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效 节能空调设备。 地源热泵是在采暖季通过热泵提取土壤中的热量作为低位热源，通过热泵提升为 高位热源再通过换热器供室内取暖；夏季提取地下水中的热量作为低位热源，通过热泵系 统与室内空气进行换热供室内制冷，同时补充采暖季从地下取走的热量，保证地下能量平 衡。其优点在于最大限度的利用清洁地下能源，对环境没有任何污染，较传统供热而言节能 30%以上，全自动运行，运行维护费用低；其缺点是施工条件要求高，一次性投入大。 水源热泵是利用了地球表面浅层水源(一般在1000米以内），如地下水、地表的河 流、湖泊和海洋，中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。水源是地球表面浅层水源的 简称。水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位 能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季 空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量"取"出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所 以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵 机组，从水源中"提取"热能，送到建筑物中采暖。 光-热泵技术是综合光-热、地热能热泵技术，采用真空管式/板式集热器产生的 热能作为系统热源之一，与地热能的低位热源互补供热，实现节能降耗。其优点是双能源互 补，降低单一的地热能热泵装机功率和打井数量，实现节能降耗；其主要缺点表现为光-热 转化波动性大，需要并网取电驱动热泵，综合利用率较高。 风-光热泵技术是基于风-电和光-热技术发展而来的一项新技术，该技术主 要是应用光-热技术进行集热，储存到蓄热水箱，再通过循环系统换热对室内进行供热。 风-电技术应用是在无光照条件下风能转化成电能，电能再转化成热能进行集热，是对 光-热转化的一种补充。其优点是风-电技术的引进在一定程度上解决了在无光照条件下 光-热无转化的劣势；其缺点是单一制热，在连续无光照条件下效果差需要电网取电补充 且耗电量较高，波动性较大，稳定性一般。 迄今为止，只有光能和风能的二源合一的利用装置。尚且未有一种光能、风能和地 热能综合利用装置。
技术实现思路
为了解决已有技术存在的问题，本专利技术提供一种光能、风能和地热能综合利用装 置。本专利技术的地热能包括地能和地表浅层水源的低温位热能，地表浅层水源简称水源。本 专利技术提供一种光能、风能和地热能综合利用装置有效解决高寒环境温差大、全年日照不均、 热损耗高、转换效率低、施工难度大等技术难点，且具有复合性和多功能性，是新能源发展 的重要方向之一。 本专利技术提供一种光能、风能和地热能综合利用装置包括蓄电池、控制器、逆变器、 电表、风机、光伏板、换热器、地源或水源井、热泵、智能控制系统和终端；风机和光伏板均与 控制器连接，控制器与蓄电池可逆连接，控制器与逆变器、电表顺次连接，电表分别与换热 器、热泵、智能控制系统连接，风机与光伏板、智能控制系统分别连接，光伏板与换热器、智 能控制系统分别连接，换热器与地源或水源井、智能控制系统连接，终端与热泵、智能控制 系统分别连接；热泵与智能控制系统连接；终端为用户，用户有Ni个，i为等于或大于1的 正整数； 所述的控制器是将风机、光伏板产生的直流电整合至蓄电池进行储存，用电时将蓄电 池中的电能调出至逆变器的设备；所述的热泵系统充注R290作为循环工质，循环管路内工 质的循环均通过循环泵作为动力源； 所述的光伏板由顺次连接的自洁玻璃、第一高硼硅超透单向滤膜玻璃、第二高硼硅超 透单向滤膜玻璃、光伏电池片、第一铅导热片、流体导管、第二铅导热片、纳米碳纤维发热 层、保温层和底板构成；所述的流体导管是碳纳米管或盘旋状的铜管； 太阳光入射到光伏板后，经自洁玻璃透过第一高硼硅超透单向滤膜玻璃、第二高硼硅 超透单向滤膜玻璃到电池片进行光-电转化发电；此时，第一高硼硅超透单向滤膜玻璃、 第二高硼硅超透单向滤膜玻璃分别会有一定量的光反射到洁玻璃、第一高硼硅超透单向滤 膜玻璃，由于自洁玻璃、第一高硼硅超透单向滤膜玻璃、第二高硼硅超透单向滤膜玻璃均为 单向玻璃，所以反射光再次透过第二高硼硅超透单向滤膜玻璃到电池片进行光-电转化发 电，产生的直流电经控制器整合至蓄电池进行蓄电，用电时蓄电池的储存电能通过控制器 传递给逆变器转化为交流电，再由电表行计量后供应系统中相关器件使用； 所有入射光除去光-电转化的特定波段的光，其他波段的光均透过电池片进入第一铅 导热片进行光-热转化成热；第一铅导热片行光-热转化成的热传递给流体导管； 纳米碳纤维发热层与风机直连，利用风机的低压直流电进行电-热转化成热后，经铅 导热片吸收后将热传递给流体导管； 流体导管将传递来的所有的热送到换热器，然后作为低位热源供给热泵；同时，流体导 管带走热量，还能对光伏板中的电池片进行冷却，以保证电池片的最佳发电效率的温度;该 电池片的最佳发电效率的温度优选为28°C。 本专利技术的光伏板之所以为两层高硼硅超透单向滤膜玻璃，即高硼硅超透单向滤膜 玻璃、高硼硅超透单向滤膜玻璃，是经过科学实验的结果。 经过对本专利技术的光伏板的不同结构做对比试验：光伏板的结构为单层高硼硅超透 单向滤膜玻璃、或为两层高硼硅超透单向滤膜玻璃，或为三层高硼硅超透单向滤膜玻璃，其 余的结构相同，同时将它们置于同一地点的室外，经过相同时间测量，光伏板为两层高硼硅 超透单向滤膜玻璃，光-热吸收转化热能效果最好。其机理尚待进一步研宄。 此外，本专利技术的光伏板的结构较普通光伏板的结构差异在于：普通光伏板的顶 层只有一层玻璃，为自洁玻璃或增透玻璃；一层EVA-乙烯-醋酸乙烯聚合物，增加耐水性、 腐蚀性；一层电池片；一层TPT的背板保护材料；一层底板。因为本专利技术是一种光能、风能和地热能综合利用装置。本专利技术的光伏板由于在 光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光能、风能和地热能综合利用装置，其特征在于包括蓄电池（1）、控制器（2）、逆变器（3）、电表（4）、风机（5）、光伏板（6）、换热器（7）、地源或水源井（8）、热泵（9）、智能控制系统（10）和终端（11）；风机（5）和光伏板（6）均与控制器（2）连接，控制器（2）与蓄电池（1）可逆连接，控制器（2）与逆变器（3）、电表（4）顺次连接，电表（4）分别与换热器（7）、热泵（9）、智能控制系统（10）连接，风机（5）与光伏板（6）、智能控制系统（10）分别连接，光伏板（6）与换热器（7）、智能控制系统（10）分别连接，换热器（7）与地源或水源井（8）、热泵（9）、智能控制系统（10）连接，终端（11）与热泵（9）、智能控制系统(10)分别连接；热泵(9)与智能控制系统(10)连接；终端(11)有Ni个子单元， i为等于或大于1的正整数；所述的控制器(2)将风机(5)、光伏板(6)产生的直流电整合至蓄电池(1)进行储存，用电时将蓄电池（1）中的电能调出至逆变器（3）；所述的热泵系统充注R290作为循环工质，所有循环管路内工质的循环均通过循环泵作为动力源；所述的光伏板（6）由顺次连接的自洁玻璃（601）、第一高硼硅超透单向滤膜玻璃(602)、第二高硼硅超透单向滤膜玻璃(602)、光伏电池片(604)、第一铅导热片(605)、流体导管(606)、第二铅导热片(607)、纳米碳纤维发热层(608)、保温层(609)和底板(6010)构成；所述的流体导管(606)是碳纳米管或盘旋状的铜管；太阳光入射到光伏板（6）后，经自洁玻璃（601）透过第一高硼硅超透单向滤膜玻璃（602）、第二高硼硅超透单向滤膜玻璃（602）到电池片（604）进行光‑电转化发电；此时，第一高硼硅超透单向滤膜玻璃（602）、第二高硼硅超透单向滤膜玻璃（602）分别会有一定量的光反射到洁玻璃（601）、第一高硼硅超透单向滤膜玻璃(602)，反射光再次透过第二高硼硅超透单向滤膜玻璃(602)到电池片(604)进行光‑电转化发电，产生的所有的直流电经控制器(2)整合至蓄电池(1)进行蓄电，用电时蓄电池(1)的储存电能通过控制器(2)传递给逆变器(3)转化为交流电，再由电表(4)行计量后供应系统中相关器件使用；所有入射光除去光‑电转化的特定波段的光，其他波段的光均透过电池片(604)进入第一铅导热片(605)进行光‑热转化成热；第一铅导热片(605)行光‑热转化成的热传递给流体导管(606)；纳米碳纤维发热层(608)与风机(5)直连，利用风机(5)的低压直流电进行电‑热转化成热后，经第二铅导热片(607)吸收后将热传递给流体导管(606)；流体导管(606)将传递来的所有的热送到换热器(7)，然后作为低位热源供给热泵(9)；同时，流体导管(606)带走热量，还能对光伏板(6)中的电池片（604）进行冷却；风机（5）通过风‑电转化产生的直流电，经控制器（2）整合至至蓄电池（1）进行蓄电，用电时蓄电池储存电能通过控制器（2）传递给逆变器（3）转化为交流电再由电表（4）行计量后供应系统中相关器件使用；所述的热泵（9）包括蒸发器（901）、换向阀（902）、压缩机（903）、节流装置（904）和冷凝器（905）；蒸发器（901）与换向阀（902）、冷凝器（905）、节流装置（904）顺次连接，节流装置（904）与蒸发器（901）连接，压缩机（903）与换向阀（902）连接；换热器(7)与压缩机（903）连接；从地源或水源井（8）提取热量，通过循环管路进入换热器（7），与光伏板（6）中电池片（604）进行光‑电转化发电时产生的余热、光伏板（6）直接进行光‑热转化吸收所产生的热量、利用风机（5）的风‑电转化产生的直流电驱动光伏板（6）中的纳米碳纤维发热层（608）产生的热量一起进入换热器（7）作为热泵（9）的低位热源。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓坤，杨立楠，
申请(专利权)人：长春圣火科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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