一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，包括地上循环系统及地下循环系统，所述地上循环系统包括涡旋式压缩机、四通换向阀、第一换热器、第二换热器、光伏发电板及管路，所述光伏发电板背面贴合设置光伏发电板换热器，所述涡旋式压缩机通过管路与四通换向阀相连，所述四通换向阀分别通过管路与第一换热器及第二换热器相连，所述光伏发电板换热器的进出口分别通过管路与第一换热器及第二换热器相连，所述管路内充满换热介质，且换热介质采用五氟丙烷。本发明专利技术的有益效果是：可以有效增强光伏板散热，提高光伏电池的效率和发电量。

A Pentafluoropropane Photovoltaic Photothermal Integrated Heat Pump Cycle System

【技术实现步骤摘要】
一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统
本专利技术涉及热泵循环系统
，具体涉及一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统。
技术介绍
我国陆地表面每年接受的太阳能辐射能约为50×10^18KJ，全国各地太阳能年辐射总量达335～837KJ/cm²·a，中值为586KJ/cm²·a。太阳能利用方式包括光伏发电，光热发电，太阳能的热利用等，太阳能光伏发电是一种没有污染、不需要燃料，可以直接获取电能的新型技术，是太阳能利用方式中最具有应用前景的技术之一。国际能源部门预测，到2020年，在世界电力生产中，太阳能光伏发电所占的比例将达到1%，2050年可以达到约25%。目前市面上所使用的光伏板主要为单晶硅板和多晶硅板，其中单晶硅光伏板的广电转换效率大多在20％以下，多晶硅板的效率更是普遍在18％以下。此外，光伏板的温升损失在每摄氏度0.4％～0.5％之间。现在市场上的大部分家用光伏设备都未设计面板冷却降温系统，会导致在辐照强度较高的12时至16时时段板面温度也会随着气温和辐照强度的升高而大幅升高，会导致光电转换效率下降。针对这种情况，设计一种可以有效增强光伏板散热，提高光伏设备的效率和发电量，同时能够进一步的带走室内热量，达到空调降温的效果。通过系统优化设计，利用低品位热源，在冬季温度较低的情况下，开启热泵循环方式，对室内进行供暖，充分地发挥了该系统的优势，具有很强实际意义及推广价值。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了结构合理、设计巧妙的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统。本专利技术的技术方案如下：一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，包括地上循环系统及地下循环系统，所述地上循环系统包括涡旋式压缩机、四通换向阀、第一换热器、第二换热器、光伏发电板及管路，所述光伏发电板背面贴合设置光伏发电板换热器，所述涡旋式压缩机通过管路与四通换向阀相连，所述四通换向阀分别通过管路与第一换热器及第二换热器相连，所述光伏发电板换热器的进出口分别通过管路与第一换热器及第二换热器相连，所述管路内充满换热介质，且换热介质采用五氟丙烷。所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述地下循环系统包括恒温地下水源、循环泵、第二换热器及管路，所述循环泵通过管路与恒温地下水源相连，所述第二换热器通过管路与循环泵相连，所述第二换热器与恒温地下水源通过管路相连。所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述第二换热器与光伏发电板之间的管路上设有电磁阀及流量控制计。所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述光伏发电板换热器包括进水主管、设置在进水主管两侧的换热器盘管，所述换热器盘管一端分别与进水主管相连通，另一端分别设有出水口。所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述第一换热器设置在室内，第二换热器设置在室外。所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述光伏发电板包括依次设置的光伏电池模块、辐射涂料层及玻璃盖板。本专利技术的有益效果是：1）该系统可以有效增强光伏板散热，提高光伏电池的效率和发电量。2）该系统在夏季的时候能给室内降温，冬季的时候能够利用低品位热源，向室内供暖。3）该系统可以减少由于空调等制冷设备所产生的能源消耗，适用于不同季节的工况需求，在节约电能的同时还能够提高清洁能源利用率，符合绿色环保要求，具有十分重要的意义及推广价值。附图说明图1本专利技术的系统模型图；图2本专利技术的系统原理图；图3本专利技术的光伏板横截面结构分布图；图4本专利技术的光伏板换热器结构结构图；图5本专利技术的换热器相变段数据模拟图；图中：1-涡旋式压缩机；2-四通换向阀；3-第一换热器；4-光伏发电板；5-流量控制计；6-电磁阀；7-第二换热器；8-循环泵；9-恒温地下水源。具体实施方式以下结合说明书附图，对本专利技术作进一步描述。如图1-5所示，一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，包括涡旋式压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、光伏发电板4、流量控制计5、电磁阀6、第二换热器7、循环泵8及恒温地下水源9。一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，包括地上循环系统及地下循环系统；地上循环系统包括涡旋式压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、第二换热器7、光伏发电板4及管路，光伏发电板4包括依次设置的光伏电池模块403、辐射涂料层402及玻璃盖板401。光伏发电板4背面贴合设置光伏发电板换热器404，涡旋式压缩机1通过管路与四通换向阀2相连，四通换向阀2分别通过管路与第一换热器3及第二换热器7相连，光伏发电板换热器404的进出口分别通过管路与第一换热器3及第二换热器7相连，管路内充满换热介质，且换热介质采用五氟丙烷；第一换热器3设置在室内，第二换热器7设置在室外。地下循环系统包括恒温地下水源9、循环泵8、第二换热器7及管路，循环泵8通过管路与恒温地下水源9相连，第二换热器7通过管路与循环泵8相连，第二换热器7与恒温地下水源9通过管路相连。第二换热器7与光伏发电板4之间的管路上设有电磁阀6及流量控制计5。光伏发电板换热器404包括进水主管405、设置在进水主管405两侧的换热器盘管406，换热器盘管406一端分别与进水主管405相连通，另一端分别设有出水口。根据所需太阳能光伏系统数量（光伏发电板）、室内换热器数量（第一换热器）及管路长度确定所需五氟丙烷(R245ca)工质的充注量，按图示方式安装。该循环可分为两种循环方式，分别为制冷循环和热泵循环。制冷循环的工作路径为工质在涡旋压缩机1中压缩排出高温高压的气体，通过四通换向阀2，工质的流向为d进，b出，流入第二换热器7中，此时的第二换热器7为冷凝器。循环泵8将地下恒温水源9泵入第二换热器7中，带走其释放的热量。第二换热器7流出的液态工质经过电磁阀6节流降压，成为低温低压的液体。再通过流量控制计5进入光伏发电板4中给其降温，流出的工质再进入室内第一换热器3中，降低室内温度，此时的第一换热器3为蒸发器。工质流出第一换热器3，经过四通换向阀2，流进a，流出c，低温低压的工质进入涡旋压缩机1中，完成整个制冷循环。在制冷循环系统中，15℃左右的低温工质由电磁阀6节流降压流出，进入总管引入光伏发电板阵列，在引入每块板之前进行分流进入二级管道，二级管道将工质送至阵列中的每块光伏发电板4后的光伏板换热器中。光伏发电板4处于高温状态会影响其发电效率，当低温工质进入每个光伏发电板换热器后，利用光伏发电板换热器与光伏发电板4间温差，工质通过自身相变带走光伏发电板换热器的热量，降低光伏发电板的温度，从而提升其发电效率的目的。在室内换热系统中，25℃左右的工质经墙壁上的流道进入室内的第一换热器3中。此时通过相变换热可进一步降低室内温度，使得制冷剂的蒸发吸热效果得到最佳，从而减轻室内传统空调的降温压力，同时起到节约电能的作用。热泵循环的工作路径为工质经过涡旋压缩机1流入四通换向阀2中，c进，a出，流入室内第一换热器3中，此时第一换热器3为冷凝器，流出的工质经过光伏发电板4和流量控制计5，经过电磁阀6节流降压后流入第二换热器7，此时的第二换热器7为蒸发器。同理，循环泵8将地下恒温水源9送入第二换热器7中参与热交换，完成地下水源泵循环。工质经过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，包括地上循环系统及地下循环系统，所述地上循环系统包括涡旋式压缩机（1）、四通换向阀（2）、第一换热器（3）、第二换热器（7）、光伏发电板（4）及管路，所述光伏发电板（4）背面贴合设置光伏发电板换热器（404），所述涡旋式压缩机（1）通过管路与四通换向阀（2）相连，所述四通换向阀（2）分别通过管路与第一换热器（3）及第二换热器（7）相连，所述光伏发电板换热器（404）的进出口分别通过管路与第一换热器（3）及第二换热器（7）相连，所述管路内充满换热介质，且换热介质采用五氟丙烷。

【技术特征摘要】
1.一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，包括地上循环系统及地下循环系统，所述地上循环系统包括涡旋式压缩机（1）、四通换向阀（2）、第一换热器（3）、第二换热器（7）、光伏发电板（4）及管路，所述光伏发电板（4）背面贴合设置光伏发电板换热器（404），所述涡旋式压缩机（1）通过管路与四通换向阀（2）相连，所述四通换向阀（2）分别通过管路与第一换热器（3）及第二换热器（7）相连，所述光伏发电板换热器（404）的进出口分别通过管路与第一换热器（3）及第二换热器（7）相连，所述管路内充满换热介质，且换热介质采用五氟丙烷。2.根据权利要求1所述的一种五氟丙烷光伏光热一体化热泵循环系统，其特征在于，所述地下循环系统包括恒温地下水源（9）、循环泵（8）、第二换热器（7）及管路，所述循环泵（8）通过管路与恒温地下水源（9）相连，所述第二换热器（7）通过管路与循环泵（8）相连，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，孔明民，张瑾辉，朱华瞳，周秦，高玉君，李湛，赵磊磊，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33