太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术提供一种太阳能光伏‑市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其热泵压缩机为直流调速压缩机。该系统通过预定的控制方案，在有阳光时，可以通过光伏直流电直接驱动热泵获得生活热水，在光照不佳时，系统可通过市电驱动，弥补了太阳能不稳定的缺点。为系统提供直流电的光伏电池为采用平板热管冷却的光伏光热一体化电池组件，该组件通过高效冷却不仅可以提高光伏电池的发电效率，还可以获得额外热量、用于直接制取生活热水或是提供给双源热泵，还能避免光伏电池水冷带来的防冻难题。本发明专利技术通过系统智能控制，不仅能够综合高效利用太阳能，而且系统能够稳定运行、不受日照不足等天气原因影响，具有明显的节能环保和经济优势。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统及其运行方法
本专利技术涉及一种太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统及其运行方法。
技术介绍
目前普通太阳能热水器的主流方式是真空管集热器、平板型集热器等。但是普通的太阳能热水器不能够克服太阳能间歇性的缺点，在日照差或阴冷天气会出力不足、甚至无法提供热水。另外，太阳能光伏电池在发电过程中，电池的发电效率随着其自身温度的升高而降低。实际情况表明，普通光伏电池组件日照强度高时其工作温度通常高于50℃，其发电效率比在25℃的测试工况降低很多。而阳光照射在光伏电池组件产生的热量完全可以回收利用。
技术实现思路
本专利技术人经过深入研究，发现现有技术存在如下问题：热泵热水器由于采用了热泵技术，通常只消耗1份电能便能获得3-4份热能，是一种高效节能的制取热水形式。目前热泵热水器与太阳能结合的方式主要分为太阳能光伏驱动热泵和太阳能辅助热泵。在太阳能驱动热泵方面，常见的方式是将太阳能光伏直流电通过变压、逆变转化为交流电再加以使用，或采用大量蓄电池，但是逆变器和蓄电池价格较高，且电源变换环节过多，给这种系统的技术性能和经济性、环保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能光伏‑市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于包括：光伏光热一体化组件子系统(A)；太阳能光伏‑市电联合驱动的双源热泵子系统(B)；蓄能水箱储热子系统(C)及其相关水路流动管路；光伏‑市电电源管理及控制子系统(D)。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于包括：光伏光热一体化组件子系统(A)；太阳能光伏-市电联合驱动的双源热泵子系统(B)；蓄能水箱储热子系统(C)及其相关水路流动管路；光伏-市电电源管理及控制子系统(D)。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于：所述的光伏光热一体组件子系统(A)进一步包括：光伏电池组件(1)，用导热材料粘贴于光伏电池组件的背部的平板热管(2)，用导热材料粘贴于平板热管上的平板型水路流动通道(3)，所述的太阳能光伏-市电联合驱动的双源热泵子系统(B)进一步包括：直流调速压缩机(10)，作为热泵冷凝器的第一制冷剂-水板式换热器(11)，用于存贮液态制冷剂的储液罐(12)，用于对制冷剂进行干燥过滤的干燥过滤器(13)，用于对制冷剂节流降温的节流装置(14)，作为热泵蒸发器之一的第二制冷剂-水板式换热器(17)，作为热泵蒸发器之一的风冷换热器(23)。3.根据权利要求2所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于所述的平板型水路流动通道(3)进一步包括：布置于平板型水路流动通道(3)下端进水口的第一螺纹口(4)，布置于平板型水路流动通道(3)上端出水口的第二螺纹口(5)，以及用于测量流过平板型水路流动通道的水的温度的第一测温装置(6)。4.根据权利要求3所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于进一步包括：为所述的第二制冷剂-水板式换热器(17)配备的第一热泵电磁阀(16)、第二热泵电磁阀(18)，第三热泵电磁阀(20)；为所述风冷换热器(23)配备的风冷换热器(23)、电动风机(24)、第四热泵电磁阀(22)、第五热泵电磁阀(25)、第六热泵电磁阀(27)，所述第一热泵三通阀(15)连接节流装置(14)、第三热泵电磁阀(20)与第一热泵电磁阀(16)，所述第二热泵三通阀(19)连接第三热泵三通阀(21)、第三热泵电磁阀(20)与第二热泵电磁阀(18)，所述第三热泵三通阀(21)连接第二热泵三通阀(19)、第六热泵电磁阀(27)与第四热泵电磁阀(22)，所述第四热泵三通阀(26)连接直流调速压缩机(10)、第六热泵电磁阀(27)与第五热泵电磁阀(25)，所述第一热泵电磁阀(16)连接第二制冷剂-水板式换热器(17)与第一热泵三通阀(15)，所述第二热泵电磁阀(18)连接第二制冷剂-水板式换热器(17)与第二热泵三通阀(19)，所述第四热泵电磁阀(22)连接第三热泵三通阀(21)与风冷换热器(23)，所述第五热泵电磁阀(25)连接第四热泵三通阀(26)与风冷换热器(23)，所述第三热泵电磁阀(20)连接第一热泵三通阀(15)与第二热泵三通阀(19)，所述第六热泵电磁阀(27)连接第三热泵三通阀(21)与第四热泵三通阀(26)，其中在光伏直驱空气源热泵模式，光伏电池组件(1)产生的直流电直接驱动直流调速压缩机(10)时，热泵蒸发器中仅采用风冷蒸发器，此时电动风机(24)工作，第三热泵电磁阀(20)、第四热泵电磁阀(22)、第五热泵电磁阀(25)开启，第一热泵电磁阀(16)、第二热泵电磁阀(18)、第六热泵电磁阀(27)关闭，低温两相制冷剂进入风冷换热器(23)中与外界空气换热吸热蒸发，实现蒸汽压缩循环过程，在光伏直驱双源热泵模式下，光伏电池组件(1)产生的直流电直接驱动直流调速压缩机(10)，热泵蒸发器同时采用风冷蒸发器和水源蒸发器，此时电动风机(24)工作，第一热泵电磁阀(16)、第二热泵电磁阀(18)、第四热泵电磁阀(22)、第五热泵电磁阀(25)开启，第三热泵电磁阀(20)、第六热泵电磁阀(27)关闭，低温两相制冷剂先进入第二制冷剂-水板式换热器(17)中与流经平板型水路流动通道(3)的水换热吸热，再次进入风冷换热器(23)中与外界空气换热吸热蒸发，实现蒸汽压缩循环过程。5.根据权利要求5所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于：所述的第三热泵电磁阀(20)用于使制冷剂不流经第二制冷剂-水板式换热器(17)；所述的第六热泵电磁阀(27)用于使制冷剂不流经风冷换热器(23)。6.根据权利要求1-5之一所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于所述的蓄能水箱储热子系统(C)进一步包括：用于存储热水的保温蓄能水箱(38)，用于加注自来水的加水口(40)，用于测量热水水温的第二测温装置(41)。7.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统，其特征在于所述的水路流动管路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁卫星，王刚，尉斌，王磊鑫，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11