一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，包括昼夜持续为蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统供电、摆脱对电网依赖的光伏发电储能系统，基于太阳源提供的可再生能量为燃气机热泵系统营造一个稳定的微工作环境、隔绝建筑内部环境与室外干扰因素、并为建筑保温、避免建筑冷桥、热桥产生的蓄能型建筑维护结构，以及燃气机热泵系统。本发明专利技术系统为将太阳源热、电捕捉转换系统与燃气机热泵系统以及蓄能型建筑围护结构耦合非电建筑供能系统，可以实现非电运行，可以在各类地区昼夜持续为建筑供能并有较高的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统
本专利技术涉及可再生能源利用技术，特别涉及一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统。
技术介绍
在能源问题日益突出的今天，建筑节能问题得到了越来越多的重视。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，并且无污染，因而受到了人们的广泛关注。太阳源热、电捕捉转换系统是将光伏和光热结合在一起，既有电力的输出又有热能输出，可实现较高的太阳能利用率。但是，由于太阳能热流密度较低，易受季节和天气的影响，尤其在阴雨天和夜晚。此时，若单独使用太阳能为建筑供暖并不能满足建筑对能源的需求，此时往往使用电加热辅助，大大增加了建筑的能耗。燃气机热泵是通过内燃机燃烧天然气驱动压缩机工作，具有高效、节能、安全、环保、稳定等优点。在能源与环境问题突出的今天燃气机热泵越来越受到重视。但是当燃气机热泵在寒冷地区供暖时，蒸发温度降低，大大降低了燃气机热泵的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，本系统为将太阳源热、电捕捉转换系统与燃气机热泵系统以及蓄能型建筑围护结构耦合非电建筑供能系统，可以实现非电运行，可以在各类地区昼夜持续为建筑供能并有较高的效率。本专利技术所采用的技术方案是：一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，包括昼夜持续为蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统供电、摆脱对电网依赖的光伏发电储能系统，基于太阳源提供的可再生能量为燃气机热泵系统营造一个稳定的微工作环境、隔绝建筑内部环境与室外干扰因素、并为建筑保温、避免建筑冷桥、热桥产生的蓄能型建筑维护结构，以及燃气机热泵系统。所述光伏发电储能系统包括依次连接的：用于把太阳能转换成电能的光伏电池阵列，储存电能用于昼夜不间断供电的储能电池，和为用电设备供电的逆变器。所述蓄能型建筑维护结构包括：用于营造出光伏电池阵列处于最佳工作温度环境、实现光伏发电效率全天候稳定高效运行的太阳能集热管，换热器，和储能建筑围墙；所述太阳能集热管布置在所述光伏电池阵列上，所述太阳能集热管的两端分别连接至所述换热器的集热侧入口和集热侧出口；所述换热器的储能侧出口和储能侧入口分别连接至所述储能建筑围墙的储能侧入口和储能侧出口。所述燃气机热泵系统包括燃气机、压缩机、蒸发器、蒸发器循环水泵、膨胀阀、冷却水水泵、冷凝器、水箱、余热换热器、余热回收循环水水泵、烟气换热器、缸套换热器；所述储能建筑围墙的低温热源侧入口和低温热源侧出口分别连接至所述蒸发器的低温热源出口和低温热源入口，所述蒸发器的蒸发器入口和蒸发器出口分别连接至所述膨胀阀的出口和所述压缩机的进气口，所述压缩机的排气口连接至所述冷凝器的冷凝器入口，所述膨胀阀的入口连接至所述冷凝器的冷凝器出口，所述冷凝器的冷却水入口连接至所述水箱的出口，所述冷凝器的冷却水出口连接至所述余热换热器的冷却水进口，所述余热换热器的冷却水出口连接至所述水箱的入口；所述压缩机设置在所述蒸发器的蒸发器出口与所述冷凝器的冷凝器入口之间的连接管线上，所述压缩机通过轴与所述燃气机相连接，所述燃气机的烟气排气口通过排烟管道连接至所述烟气换热器的烟气入口；所述缸套换热器连接在所述燃气机上，所述缸套换热器的进口连接至所述余热换热器的缸套水出口，所述缸套换热器的出口连接至所述烟气换热器的缸套水入口，所述烟气换热器的缸套水出口连接至所述余热换热器的缸套水入口。进一步的，与所述换热器的集热侧出口相连接的所述太阳能集热管上设置有光热循环水泵，所述光热循环水泵通过电线连接至所述逆变器。进一步的，所述换热器的储能侧入口与所述储能建筑围墙的储能侧出口之间的连接管线上设置有围墙循环水泵，所述围墙循环水泵通过电线连接至所述逆变器。进一步的，所述储能建筑围墙的低温热源侧出口与所述蒸发器的低温热源入口之间的连接管线上设置有蒸发器循环水泵，所述蒸发器循环水泵通过电线连接至所述逆变器。进一步的，所述水箱的出口与所述冷凝器的冷却水入口之间的连接管线上设置有冷却水水泵，所述冷却水水泵通过电线连接至所述逆变器。进一步的，所述余热换热器的缸套水出口与所述缸套换热器的进口之间的连接管线上设置有余热回收循环水水泵，所述余热回收循环水水泵通过电线连接至所述逆变器。进一步的，所述光伏电池阵列包括若干个相互串联的光伏电池，所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池和薄膜电池中的一种。进一步的，所述太阳能集热管均匀布置在所述光伏电池阵列的背面。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，将光伏发电储电系统与燃气机热泵系统以及蓄能型建筑围护结构相结合，为燃气机热泵系统营造一个稳定的工作温度环境，增加了燃气机热泵的适用范围，提高了系统的工作效率。2.本专利技术中，光伏发电储电系统，既能够充分利用太阳能输出高品位的电能，又能有效的利用太阳能转化的热能，实现了对太阳源的光电、光热梯度转化利用。3.本专利技术中，光伏发电储电系统可以昼夜持续为整个装置供电，摆脱对电网依赖。白天由光伏电池把太阳能转换成电能储存在储能电池内，通过逆变器给装置中用电设备供电；晚上由储能电池中储存的电能通过逆变器为装置中用电设备进行供电。实现昼夜不间断供电，实现联供系统非电运行。4.本专利技术中，太阳能集热管在光伏电池背面均布，能够维持光伏电池处于最佳的工作温度(25℃)，实现光伏发电效率全天候稳定高效运行。5.本专利技术中，太阳能集热管的热量储存在蓄能型建筑维护结构内，既可以持续为燃气机热泵系统营造一个稳定的工作温度环境，提高燃气机热泵系统COP，又能够隔离建筑内部环境与室外环境，降低建筑负荷需求，还可以为建筑保温，进而实现替代建筑外墙保温。从而提高燃气机热泵系统供暖的整体效率。6.本专利技术中，蓄能型建筑围护结构既能储存热能，又能阻隔建筑室内环境与环境之间的连接，杜绝建筑围护结构冷桥、热桥的产生，大大降低建筑能耗，有利于建筑的节能。附图说明图1：本专利技术一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统结构示意图。附图标注：1-光伏电池阵列；2-储能电池；3-逆变器；4-太阳能集热管；5-光热循环水泵；6-换热器；7-围墙循环水泵；8-膨胀阀；9-冷却水水泵；10-冷凝器；11-水箱；12-余热换热器；13-余热回收循环水水泵；14-烟气换热器；15-缸套换热器；16-燃气机；17-压缩机；18-蒸发器；19-蒸发器循环水泵；20-储能建筑围墙；a-换热器的集热侧出口；b-换热器的集热侧入口；c-换热器的储能侧入口；d-换热器的储能侧出口；e-储能建筑围墙的储能侧出口；f-储能建筑围墙的储能侧入口；g-储能建筑围墙的低温热源侧入口；h-储能建筑围墙的低温热源侧出口；i-蒸发器的低温热源出口；j-蒸发器的低温热源入口；k-蒸发器入口；l-蒸发器出口；m-冷凝器出口；n-冷凝器入口；o-冷凝器的冷却水入口；p-冷凝器的冷却水出口；q-水箱的出口；r-水箱的入口；s-余热换热器的冷却水进口；t-余热换热器的冷却水出口；u-余热换热器的缸套水出口；v-余热换热器的缸套水入口；w-烟气换热器的缸套水出口；x-烟气换热器的缸套水入口；y-缸套换热器的进口；z-缸套换热器的出口；A-压缩机的排气口；B-压缩机的排气口；C-膨胀阀的入口；D-膨胀阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，其特征在于，包括昼夜持续为蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统供电、摆脱对电网依赖的光伏发电储能系统，基于太阳源提供的可再生能量为燃气机热泵系统营造一个稳定的微工作环境、隔绝建筑内部环境与室外干扰因素、并为建筑保温、避免建筑冷桥、热桥产生的蓄能型建筑维护结构，以及燃气机热泵系统；所述光伏发电储能系统包括依次连接的：用于把太阳能转换成电能的光伏电池阵列，储存电能用于昼夜不间断供电的储能电池，和为用电设备供电的逆变器；所述蓄能型建筑维护结构包括：用于营造出光伏电池阵列处于最佳工作温度环境、实现光伏发电效率全天候稳定高效运行的太阳能集热管，换热器，和储能建筑围墙；所述太阳能集热管布置在所述光伏电池阵列上，所述太阳能集热管的两端分别连接至所述换热器的集热侧入口和集热侧出口；所述换热器的储能侧出口和储能侧入口分别连接至所述储能建筑围墙的储能侧入口和储能侧出口；所述燃气机热泵系统包括燃气机、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、水箱、余热换热器、烟气换热器、缸套换热器；所述储能建筑围墙的低温热源侧入口和低温热源侧出口分别连接至所述蒸发器的低温热源出口和低温热源入口，所述蒸发器的蒸发器入口和蒸发器出口分别连接至所述膨胀阀的出口和所述压缩机的进气口，所述压缩机的排气口连接至所述冷凝器的冷凝器入口，所述膨胀阀的入口连接至所述冷凝器的冷凝器出口，所述冷凝器的冷却水入口连接至所述水箱的出口，所述冷凝器的冷却水出口连接至所述余热换热器的冷却水进口，所述余热换热器的冷却水出口连接至所述水箱的入口；所述压缩机通过轴与所述燃气机相连接，所述燃气机的烟气排气口通过排烟管道连接至所述烟气换热器的烟气入口；所述缸套换热器连接在所述燃气机上，所述缸套换热器的进口连接至所述余热换热器的缸套水出口，所述缸套换热器的出口连接至所述烟气换热器的缸套水入口，所述烟气换热器的缸套水出口连接至所述余热换热器的缸套水入口。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，其特征在于，包括昼夜持续为蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统供电、摆脱对电网依赖的光伏发电储能系统，基于太阳源提供的可再生能量为燃气机热泵系统营造一个稳定的微工作环境、隔绝建筑内部环境与室外干扰因素、并为建筑保温、避免建筑冷桥、热桥产生的蓄能型建筑维护结构，以及燃气机热泵系统；所述光伏发电储能系统包括依次连接的：用于把太阳能转换成电能的光伏电池阵列，储存电能用于昼夜不间断供电的储能电池，和为用电设备供电的逆变器；所述蓄能型建筑维护结构包括：用于营造出光伏电池阵列处于最佳工作温度环境、实现光伏发电效率全天候稳定高效运行的太阳能集热管，换热器，和储能建筑围墙；所述太阳能集热管布置在所述光伏电池阵列上，所述太阳能集热管的两端分别连接至所述换热器的集热侧入口和集热侧出口；所述换热器的储能侧出口和储能侧入口分别连接至所述储能建筑围墙的储能侧入口和储能侧出口；所述燃气机热泵系统包括燃气机、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、水箱、余热换热器、烟气换热器、缸套换热器；所述储能建筑围墙的低温热源侧入口和低温热源侧出口分别连接至所述蒸发器的低温热源出口和低温热源入口，所述蒸发器的蒸发器入口和蒸发器出口分别连接至所述膨胀阀的出口和所述压缩机的进气口，所述压缩机的排气口连接至所述冷凝器的冷凝器入口，所述膨胀阀的入口连接至所述冷凝器的冷凝器出口，所述冷凝器的冷却水入口连接至所述水箱的出口，所述冷凝器的冷却水出口连接至所述余热换热器的冷却水进口，所述余热换热器的冷却水出口连接至所述水箱的入口；所述压缩机通过轴与所述燃气机相连接，所述燃气机的烟气排气口通过排烟管道连接至所述烟气换热器的烟气入口；所述缸套换热器连接在所述燃气机上，所述缸套换热器的进口连接至所述余热换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭，李宁，张强，高轶德，冯蕊，罗娜，陶志超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12