双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统及其控制方法，供暖系统包括双玻双面PV/T子系统及供暖子系统，所述的双玻双面PV/T子系统包括双玻双面PV/T组件、储热水箱、蓄电池、逆变器、流量计、阀门；所述的供暖子系统包括热泵、热源水箱、供暖回路、泵及阀门。本发明专利技术将太阳能集热器与热泵耦合，既利用了太阳能这一可再生能源又弥补了热泵单独供暖的不足。不足。不足。

【技术实现步骤摘要】
双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于热泵供暖领域，涉及双玻双面PV/T组件，尤其是一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]北方农村直接消耗的燃煤为散煤方式燃烧，造成北方近一半的大气污染物排放，因此环境环保部门在非北方地区限制使用燃煤燃油锅炉以及居民燃烧散煤等，这使得热泵的使用得到大家的关注。现如今热泵供暖技术已经屡见不鲜，诸如空气源热泵供暖，地源热泵供暖等。
[0003]鉴于空气源热泵的供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，建筑物采用空气源热泵供热时，一定要设置补充加热装置，同时水源热泵的应用受到水源选取的限制的缺点，可见单独使用热泵供暖是具有一定局限性的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统及其控制方法，将太阳能集热器与热泵耦合，既利用了太阳能这一可再生能源又弥补了热泵单独供暖的不足。
[0005]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统，包括双玻双面PV/T子系统，供暖子系统，所述的双玻双面PV/T子系统包括双玻双面PV/T组件、储热水箱、蓄电池、逆变器、流量计、阀门；所述的供暖子系统包括热泵、热源水箱、供暖回路、泵及阀门，双玻双面PV/T组件的出水口通过管路连接储热水箱的进水口，储热水箱的出水管线为两路，其中一路出水管线连接至生活用水系统，在该路出水管线上安装第七阀门，另一路出水管线通过第三泵后再次分成两路，一路连接至热泵，在该路管线上安装第二阀门；另一路连接至空调末端毛细管网，在该路管线上安装第一阀门、第六阀门，空调末端毛细管网的出水管线分成两路，一路通过第三阀门、第二泵、流量计连接至双玻双面PV/T组件的进水口；另一路通过第四阀门连接至热泵的进水口，热泵的出水管线连接至热源水箱的进水口，热源水箱的出水管线通过第一泵、第五阀门连接至空调末端毛细管网的进水口，双玻双面PV/T组件的输电线连接至蓄电池，蓄电池连接逆变器，逆变器分别连接电网及负载。
[0007]而且，所述的双玻双面PV/T组件包括上玻璃盖板、光伏电池片、下玻璃盖板、玻璃流道，所述光伏电池片与上、下玻璃盖板通过有机胶粘连固定，所述的玻璃流道为上部敞口的扁平盒装结构，玻璃流道内的冷却介质与下玻璃盖板直接接触。
[0008]而且，所述的玻璃流道底板朝向下玻璃盖板的一面涂覆可实现反射光功能的涂层，或涂覆可吸收热功能的涂层。
[0009]而且，所述的玻璃流道的底板两端分别制有进水孔、出水孔。
[0010]而且，所述的玻璃流道顶部边缘向外延伸制出一圈法兰连接部，法兰连接部与上、
下玻璃盖板通过C型卡扣连接。
[0011]而且，所述的双玻双面PV/T组件的总优化目标为：maxQ
all
＝N1·
Q
th
(R
f
,q
f
)+N2·
P
el
(T
c
(R
f
,q
f
))
[0012]其中N1、N2分别为热电功率的系数，根据具体的组件应用场景决定；maxQ
all
为组件的总功率的最大值，Q
th
、P
el
分别为组件的热功率、电功率，单位为W；R
f
为水与光伏组件下玻璃盖板的对流热阻，单位为(m2*K)/W；q
f
为冷却流体的流速，单位为L/h；T
c
为光伏组件的温度，单位为K；
[0013]针对流道的优化目标为：minR
f
＝f(l,h,q
f
)
[0014]其中，l、h分别为流道的长度、厚度，m，热阻是流道长度、厚度与流体速度的函数，而三者有以下限制条件：
[0015][0016]其中P为流道承受的压力，Pa，l
min
为流道的长度的下限，l
max
为流道的长度的上限，h
min
为流道的厚度的下限，h
max
为流道的厚度的上限，q
fmin
为冷却流体的流速的下限，q
fmax
为冷却流体的流速的上限，P(q
f
，h)为流道特定流速以及特定流道厚度值对应的压力值，P
max
为流道承受的压力的上限，
[0017]根据实际的安装条件设定流道长度、厚度的上下限；根据循环泵的选型确定流速的上下限；根据流体流速以及组件厚度确立流体在流动过程中的压力损失，即流道承受的压力。
[0018]一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统的控制方法，当太阳辐照充足时，热泵、热源水箱不投入使用，第一阀门、第四阀门、第六阀门、第七阀门开启，第二阀门、第三阀门、第五阀门关闭，可通过控制第七阀门开度控制生活用水流量，水经过第二泵加压送入双玻双面PV/T组件，吸热后进入储热水箱，其中一部分作为生活用水送入生活用水系统，另一部分经过第三泵、第一阀门送入空调末端毛细管网向用户提供热量，热水放热后经过第三阀门、第二泵返回双玻双面PV/T组件，由此形成一个供热循环；
[0019]当太阳辐照不足时，热泵、热源水箱投入使用，第二阀门、第三阀门、第五阀门、第七阀门开启，第一阀门、第四阀门、第六阀门关闭，此时水经过第二泵加压送入双玻双面PV/T组件，吸热后进入储热水箱，其中一部分作为生活用水送入生活用水系统，另一部分经过第二阀门作为热泵的热源，放热后回到双玻双面PV/T组件，供暖水在热泵中吸热升温，经过热源水箱、第一泵、第五阀门进入空调末端毛细管网向用户提供热量，放热后通过第四阀门回到热源水箱，形成一个供热循环；
[0020]在这两种运行模式下，均可通过调整阀门开度来控制各处的工质流量；
[0021]双玻双面PV/T组件产生电能存储于蓄电池，通过逆变器把直流电转化为交流电送入负载承担负荷，在有剩余的情况下可接入电网。
[0022]本专利技术的优点和积极效果是：
[0023]1、本专利技术蓄热水箱，热泵，热源水箱的使用可完全或部分消纳太阳能间歇性、随机
性，使系统更加安全可靠。
[0024]2、本专利技术双玻双面PV/T的使用，相较于传统的PV/T可有效提高热泵热源温度，改善热泵性能。
[0025]3、本专利技术利用双玻双面PV/T系统的优势，提高集热器电效率和热效率进而提升整个系统的太阳能综合利用率。
[0026]4、本专利技术实现了清洁能源高效利用、减少碳排放的目的，可在一定程度上缓解北方地区供暖季节的大气污染问题。
附图说明
[0027]图1为本供暖系统的结构及流程图；
[0028]图2为双玻双面PV/T组件的立体结构图；
[0029]图3为双玻双面PV/T组件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双玻双面PV/T组件与热泵耦合的供暖系统，其特征在于：包括双玻双面PV/T子系统，供暖子系统，所述的双玻双面PV/T子系统包括双玻双面PV/T组件(5)、储热水箱(12)、蓄电池(6)、逆变器(7)、流量计(8)、阀门；所述的供暖子系统包括热泵(1)、热源水箱(2)、供暖回路、泵及阀门，双玻双面PV/T组件(5)的出水口通过管路连接储热水箱(12)的进水口，储热水箱(12)的出水管线为两路，其中一路出水管线连接至生活用水系统(11)，在该路出水管线上安装第七阀门(13
‑
7)，另一路出水管线通过第三泵(3
‑
3)后再次分成两路，一路连接至热泵(1)，在该路管线上安装第二阀门(13
‑
2)；另一路连接至空调末端毛细管网(4)，在该路管线上安装第一阀门(13
‑
1)、第六阀门(13
‑
6)，空调末端毛细管网(4)的出水管线分成两路，一路通过第三阀门(13
‑
3)、第二泵(3
‑
2)、流量计(8)连接至双玻双面PV/T组件(5)的进水口；另一路通过第四阀门(13
‑
4)连接至热泵(1)的进水口，热泵(1)的出水管线连接至热源水箱(2)的进水口，热源水箱(2)的出水管线通过第一泵(3
‑
1)、第五阀门(13
‑
5)连接至空调末端毛细管网(4)的进水口，双玻双面PV/T组件(5)的输电线连接至蓄电池(6)，蓄电池(6)连接逆变器(7)，逆变器(7)分别连接电网(9)及负载(10)。2.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于：所述的双玻双面PV/T组件包括上玻璃盖板(5
‑
1)、光伏电池片(5
‑
2)、下玻璃盖板(5
‑
4)、玻璃流道(5
‑
5)，所述光伏电池片(5
‑
2)与上、下玻璃盖板通过有机胶粘连固定，所述的玻璃流道(5
‑
5)为上部敞口的扁平盒装结构，玻璃流道(5
‑
5)内的冷却介质与下玻璃盖板(5
‑
4)直接接触。3.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于：所述的玻璃流道(5
‑
5)底板朝向下玻璃盖板的一面涂覆可实现反射光功能的涂层(5
‑5‑
2)，或涂覆可吸收热功能的涂层。4.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于：所述的玻璃流道(5
‑
5)的底板两端分别制有进水孔(5
‑5‑
1)、出水孔(5
‑5‑
3)。5.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于：所述的玻璃流道(5
‑
5)顶部边缘向外延伸制出一圈法兰连接部，法兰连接部与上、下玻璃盖板通过C型卡扣(5
‑
3)连接。6.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于：所述的双玻双面PV/T组件(5)的总优化目标为：max Q
all
＝N1·
Q
th
(R
f
,q
f
)+N2·
P
el
(T
c
(R
f
,q
f
))其中N1、N2分别为热电功率的系数，根据具体的组件应用场景决定；maxQ
all
为组件的总功率的最大值，Q
th
、P
el
分别为组件的热功率、电功率，单位为W；R
f<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐科，艾邓鑫，陈天恒，甘智勇，李野，赵越，王桂林，李达，赵晨阳，于波，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：