增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统技术方案

本发明专利技术涉及一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和供电系统，可实现供暖和电、供冷和电、供生活热水和电、供冷和生活热水及电、供暖和生活热水及电五种功能，为单元家庭夏季供冷、冬季供暖、全年供生活热水和电。本发明专利技术以清洁可再生能源太阳能作为系统的冷热源，能源结构合理；以补气型压缩机作为系统的驱动力，对太阳能光伏光热的综合利用进行深度开发，系统节能高效、供能稳定可靠；一机多用，设备使用率高，运行成本低，具有良好的工程应用价值和社会经济效益，促进非化石能源利用、能源结构调整、节能减排事业发展，助力建设清洁低碳社会、实现能源可持续发展。

【技术实现步骤摘要】
增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统
本专利技术属于太阳能光伏光热深度综合利用
，尤其是一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统。
技术介绍
太阳能是一种清洁、高效、永不衰竭的可再生能源，其利用方式多种多样，因此太阳能利用是解决建筑领域能源短缺与环境污染问题的有效途径。而当前太阳能利用主要集中于太阳能光热利用和太阳能光伏利用。太阳能光热利用效率较高，技术成本低，但受太阳能周期性强、稳定性差、能量密度低且不均匀等特点影响，太阳能光热利用稳定性、可靠性低；太阳能光伏利用通过光伏效应可直接获得高品质的电能，但光伏电池效率不到20％，这意味着大部分太阳能被反射或转化成热量释放，且随着太阳辐射照度增强，电池片温度升高，光伏电池效率降低。此外，现有的太阳能光热利用和光伏发电技术功能单一，无法满足单元家庭中热电冷多样化用能需求。因此，任何一种单一的太阳能利用形式均存在能源利用效率低、设备使用率低、组件占地面积大等问题。因此，针对上述问题，近年来，研究人员提出了许多方案。专利号为“201611152964.3”，名称是“一种制冷剂泵驱动的太阳能PVT热电联供系统”，公开号为“CN106766357A”，该技术通过以制冷剂为循环工质、以制冷剂泵为驱动力，实现了太阳能光伏光热的综合利用，但仅能供生活热水和电，未能满足单元家庭中供暖和供冷的用能需求。专利号为“CN202020771924.2”，名称是“一种新型太阳能智能热电联供系统”，公开号为“CN212081395U”，同时利用太阳能光伏发电技术和光热产热技术，实现供电供暖一体化，提高了太阳能光伏光热的综合利用率，但仅能供暖和电，未能满足单元家庭中供生活热水和供冷的用能需求。专利号为“201710653981.3”，名称是“一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的PVT热泵系统”，公开号为“CN107401855A”，该技术通过太阳能光伏光热技术与热泵技术相结合，实现了太阳能光伏光热的综合利用，非最不利工况下基本满足单元家庭中供暖、供冷、全年供生活热水和电的用能需求。但在上述专利中，由于受太阳能周期性强、稳定性差、能量密度低且不均匀等特点的影响，PVT热泵系统供能稳定性和运行可靠性低，在最不利工况下难以满足单元家庭冷热需求，比如，在冬季太阳辐射照度较弱时，系统制热性能差，难以满足室内热负荷需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于依托补气型压缩机驱动的热泵补气增焓技术，以可再生能源太阳能作为系统的冷热源，节能高效、稳定可靠的为单元家庭夏季夜间制冷、冬季供暖、全年供生活热水和电。为实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统；所述的制冷剂系统主要由补气型压缩机1、油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4、供暖/冷换热器5、干燥过滤器6、储液器7、中间冷却器10、多个电子膨胀阀、PVT阵列12、气液分离/回热器8和多个单向阀组成；补气型压缩机1排气管依次连接油分离器2、生活热水换热器3、四通阀4，经四通阀4分出两路，一路依次连接供暖/冷换热器5、单向阀一13、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8，经气液分离/回热器8又分出两路，一路依次连接电子膨胀阀一9、中间冷却器10、单向阀五17、补气型压缩机1补气口，而另一路依次连接中间冷却器10、电子膨胀阀二11、单向阀四16、PVT阵列12、四通阀4、气液分离/回热器8、补气型压缩机1吸气口；经四通阀4分出的另一路依次连接PVT阵列12、单向阀三15、干燥过滤器6、储液器7、气液分离/回热器8。所述的制冷剂系统的工作模式，具体包括以下两种：模式一、生活热水换热器3和供暖/冷换热器5作为冷凝器、PVT阵列作为蒸发器，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9和电子膨胀阀二11启动；模式二、生活热水换热器3和PVT阵列12作为冷凝器、供暖/冷换热器5作为蒸发器，补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀一9和电子膨胀阀二11启动。所述的PVT阵列12用于吸收日间太阳辐射能制热和发电，以及夜间天空长波冷辐射能制冷；所述的PVT阵列12由多个PVT组件构成，其组合形式可以是串联，还可以是并联；所述的PVT组件从上至下由钢化玻璃、EVA胶膜、光伏电池片、EVA胶膜、集热板、EVA胶膜、吹胀铝板层压而成；所述的补气型压缩机1用于将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气体，此外，通过补气增焓技术提高系统制热效率、稳定性和可靠性，所述补气型压缩机1的类型包括转子式、涡旋式等；所述的生活热水换热器3用于制备生活热水，所述生活热水换热器3的类型包括板换式、套管式、壳管式；所述的电子膨胀阀可以被热力膨胀阀替代。所述的生活热水系统主要由水泵、生活热水换热器和电动阀组成；水泵一18、生活热水换热器3和电动阀一20经水管路相连接组成；所述的供暖/冷水系统主要由水泵、供暖/冷换热器5和电动阀组成；水泵二19、供暖/冷换热器5和电动阀二21经水管路相连接组成。所述的生活热水系统和供暖/冷水系统的工作模式，具体包括以下三种：模式一、当系统供生活热水时，水泵一18和电动阀一20开启；模式二、当系统供暖/冷时，水泵二19和电动阀二21开启；模式三、当系统供暖/冷和生活热水时，水泵一18、水泵二19、电动阀一20和电动阀二21开启。所述的电力系统主要由PVT阵列12、逆变器22和市政电网经电路相连接组成。所述的电力系统利用太阳能光生伏特效应将光能转换为直流电能，经逆变器转换为交流电能，所述的电力系统类型包括光伏并网发电系统和光伏离网发电系统，光伏并网发电系统是将系统产出的交流电能并入国家电网，再从国家电网取电供给用户负载使用；光伏离网发电系统是将系统产出的直流电能储存到蓄电池中，再经逆变器将蓄电池中直流电能转换为交流电能供给用户负载使用。通过控制制冷剂系统中补气型压缩机1、四通阀4、电子膨胀阀、生活热水系统和供暖/冷水系统中水泵的启停以及电动阀的开闭，增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统最终实现以下5种运行模式的切换：模式一、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵一18启动，电动阀一20开启，实现增焓型PVT热泵户用供生活热水和电功能；模式二、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11和水泵二19启动，电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和电功能；模式三、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵一18和水泵二19启动，电动阀一20和电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供暖和生活热水及电功能；模式四、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀二11、水泵二19启动，电动阀二21开启，实现增焓型PVT热泵户用供冷和电功能；模式五、补气型压缩机1、电子膨胀阀一9、电子膨胀阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于，所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统；/n所述的制冷剂系统主要由补气型压缩机(1)、油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)、供暖/冷换热器(5)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、中间冷却器(10)、多个电子膨胀阀、PVT阵列(12)、气液分离/回热器(8)和多个单向阀组成；补气型压缩机(1)排气管依次连接油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)，经四通阀(4)分出两路，一路依次连接供暖/冷换热器(5)、单向阀一(13)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)，经气液分离/回热器(8)又分出两路，一路依次连接电子膨胀阀一(9)、中间冷却器(10)、单向阀五(17)、补气型压缩机(1)补气口，而另一路依次连接中间冷却器(10)、电子膨胀阀二(11)、单向阀四(16)、PVT阵列(12)、四通阀(4)、气液分离/回热器(8)、补气型压缩机(1)吸气口；经四通阀(4)分出的另一路依次连接PVT阵列(12)、单向阀三(15)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)；/n所述的生活热水系统主要由水泵一(18)、生活热水换热器(3)和电动阀一(20)经水管路相连接组成；/n所述的供暖/冷水系统主要由水泵二(19)、供暖/冷换热器(5)和电动阀二(21)经水管路相连接组成；/n所述的电力系统主要由PVT阵列(12)、逆变器(22)和市政电网经电路相连接组成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于，所述的增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统包括制冷剂系统、生活热水系统、供暖/冷水系统和电力系统；
所述的制冷剂系统主要由补气型压缩机(1)、油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)、供暖/冷换热器(5)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、中间冷却器(10)、多个电子膨胀阀、PVT阵列(12)、气液分离/回热器(8)和多个单向阀组成；补气型压缩机(1)排气管依次连接油分离器(2)、生活热水换热器(3)、四通阀(4)，经四通阀(4)分出两路，一路依次连接供暖/冷换热器(5)、单向阀一(13)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)，经气液分离/回热器(8)又分出两路，一路依次连接电子膨胀阀一(9)、中间冷却器(10)、单向阀五(17)、补气型压缩机(1)补气口，而另一路依次连接中间冷却器(10)、电子膨胀阀二(11)、单向阀四(16)、PVT阵列(12)、四通阀(4)、气液分离/回热器(8)、补气型压缩机(1)吸气口；经四通阀(4)分出的另一路依次连接PVT阵列(12)、单向阀三(15)、干燥过滤器(6)、储液器(7)、气液分离/回热器(8)；
所述的生活热水系统主要由水泵一(18)、生活热水换热器(3)和电动阀一(20)经水管路相连接组成；
所述的供暖/冷水系统主要由水泵二(19)、供暖/冷换热器(5)和电动阀二(21)经水管路相连接组成；
所述的电力系统主要由PVT阵列(12)、逆变器(22)和市政电网经电路相连接组成。


2.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的制冷剂系统的工作模式，具体包括以下两种：
模式一、生活热水换热器(3)和供暖/冷换热器(5)作为冷凝器、PVT阵列(12)作为蒸发器，补气型压缩机(1)、四通阀(4)、电子膨胀阀一(9)和电子膨胀阀二(11)启动；
模式二、生活热水换热器(3)和PVT阵列(12)作为冷凝器、供暖/冷换热器(5)作为蒸发器，补气型压缩机(1)、四通阀(4)、电子膨胀阀一(9)和电子膨胀阀二(11)启动。


3.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系统，其特征在于：所述的生活热水系统和供暖/冷水系统的工作模式，具体包括以下三种：
模式一、当系统供生活热水时，水泵一(18)和电动阀一(20)开启；
模式二、当系统供暖/冷时，水泵二(19)和电动阀二(21)开启；
模式三、当系统供暖/冷和生活热水时，水泵一(18)、水泵二(19)、电动阀一(20)和电动阀二(21)开启。


4.根据权利要求1所述的一种增焓型PVT热泵户用发电供暖供冷及热水四联供系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉礼，郭晓超，米培源，韩友华，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21