PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统及其控制方法，包括太阳能储热循环，太阳能集热循环，蓄热水箱储热循环，直接供热循环，水源热泵取热循环，热泵机组负荷侧供热循环，地源热泵取热循环，热泵机组负荷侧供冷循环和地源热泵补热循环，本发明专利技术实现太阳能直接向地下储热，提高了集热和储热效率以及PV/T的发电效率，同时实现“冷热”双储，实现蓄热水箱温度从高品位到低品位的大跨度的能量梯级利用，以此提高太阳能的综合利用效率。以此提高太阳能的综合利用效率。以此提高太阳能的综合利用效率。

【技术实现步骤摘要】
PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及可再生能源
，尤其涉及一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]应对气候变化，减少二氧化碳排放是全人类社会达成的统一共识。中国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放的比重为51.3%，其中建筑运行阶段碳排约占全国碳排放的比重为21.9%，建筑运行阶段碳排放占比较高，而建筑运行阶段能源结构主要为“热、电、冷”的需求，因此在“双碳”背景下，要大力发展以可再生能源为主的新型建筑综合能源功能系统，减少建筑领域的碳排放量。
[0003]中国太阳能资源丰富，全年日照时数大于2000h的地区，约占全国总面积的2/3以上；不过，太阳能受到阴雨天气、季节性、昼夜等条件的影响，出现能量输出的不连续性、不稳定稳定性等问题。地源热泵系统以土壤为冷/热源，由于土壤温度全年波动小，且相对于大气温度的滞后性，使其性能系数较传统空气源热泵系统高，是一种高效节能、无污染、可再生的建筑能源利用形式；不过，在中国北方严寒和寒冷地区，由于室外温度较低，供暖期长，热负荷远大于冷负荷，长此以往，会造成地下冷堆积。
[0004]光伏（Photovoltaic，PV）系统是收集太阳能转化成电能，约20%太阳辐照量转换为电能，其他约80%的辐照量转化为热能或者散失掉，并且光伏组件温度效应显著（每升高1℃，发电效率约下降0.3%），当光伏组件产生的废热无法利用时，还会有抑制发电的问题。而太阳能光伏光热组件（Photovoltaic/ThermalUnit，PV/T）将太阳能转换为电能的同时收集部分热能（废热），可以实现在太阳能光伏发电的同时回收多余的热能（废热）并加以利用，对光伏电池具有冷却作用，可以提高发电效率和组件的寿命；PV/T产生的热水温度一般可达到45℃，可用于使用建筑供暖、生活热水，并可以为地源热泵土壤进行跨季节储热，可以实现建筑热负荷、电负荷、冷负荷的最佳匹配，大大降低建筑用能系统的成本。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统及其控制方法，实现太阳能直接向地下储热，提高了集热和储热效率以及PV/T的发电效率，同时实现“冷热”双储，实现蓄热水箱温度从高品位到低品位的大跨度的能量梯级利用，以此提高太阳能的综合利用效率。不仅可以高效地为建筑提供“热、电、冷”能源，同时减少了化石能源的消耗，降低了建筑领域的碳排量，大大降低建筑用能成本，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供的一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统，包括PV/T，地埋管换热器，蓄热水箱，热泵机组，用户末端，第一储热控制阀，第二储热控制阀，第一集热控制阀，第二集热控制阀，第一蓄热水箱储热控制阀，第二蓄热水箱储热控制
阀，第三蓄热水箱储热控制阀，第一直供控制阀，第二直供控制阀，第一水源侧控制阀，第二水源侧控制阀，第一地源侧控制阀，第二地源侧控制阀，第一负荷闸阀，第二负荷闸阀，第一源侧闸阀，第二源侧闸阀，第三负荷控制阀，第一地源侧供冷闸阀，第二地源侧供冷闸阀，第一负荷侧供冷闸阀，第二负荷侧供冷闸阀，第一补热控制阀，第二补热控制阀，储热泵，集热泵，末端泵，源侧泵，温度监测系统，汇流箱，MPPT控制器，逆变器，用户负载，国家电网和控制器；所述温度监测系统包括第一温度传感器，第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器用于监测PV/T的出口温度，所述第二温度传感器用于监测蓄热水箱的高温出口温度，所述第三温度传感器用于监测蓄热水箱的低温进口温度；所述控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、储热泵、集热泵、末端泵、源侧泵连接；所述PV/T的出口、第一储热控制阀、地埋管换热器的储热进口、地埋管换热器的储热出口、储热泵、第二储热控制阀、PV/T的进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成太阳能储热循环；所述PV/T的出口、第一集热控制阀、蓄热水箱的高温进口、蓄热水箱的低温出口、第二集热控制阀、集热泵、PV/T的进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成太阳能集热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一蓄热水箱储热控制阀、第一地源侧控制阀、地埋管换热器的储热进口、地埋管换热器的储热出口、储热泵、第三蓄热水箱储热控制阀、第二蓄热水箱储热控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成蓄热水箱储热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一直供控制阀、末端泵、第一负荷闸阀、热泵机组冷凝器进口、热泵机组冷凝器出口、第二负荷闸阀、用户末端、第二直供控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成直接供热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一蓄热水箱储热控制阀、第一水源侧控制阀、源侧泵、第一源侧闸阀、热泵机组蒸发器进口、热泵机组蒸发器出口、第二源侧闸阀、第二水源侧控制阀、第二蓄热水箱储热控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成水源热泵取热循环；所述热泵机组冷凝器出口、第二负荷闸阀、用户末端、第三负荷控制阀、末端泵、第一负荷闸阀、热泵机组冷凝器进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成热泵机组负荷侧供热循环；所述热泵机组蒸发器出口、第二源侧闸阀、第二水源侧控制阀、第二地源侧控制阀、地埋管换热器的取热出口、地埋管换热器的取热进口、第一地源侧控制阀、第一水源侧控制阀、源侧泵、第一源侧闸阀、热泵机组蒸发器进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成地源热泵取热循环；所述热泵机组蒸发器出口、第一负荷侧供冷闸阀、用户末端、第三负荷控制阀、末端泵、第二负荷侧供冷闸阀、热泵机组蒸发器进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成热泵机组负荷侧供冷循环；所述热泵机组冷凝器出口、第一地源侧供冷闸阀、源侧泵、第一补热控制阀、地埋管换热器的补热进口/储热进口/取热出口、地埋管换热器的补热出口/储热出口/取热进
口、第二补热控制阀、第二地源侧供冷闸阀、热泵机组冷凝器进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成地源热泵补热循环。
[0008]优选地，所述PV/T采用真空管式太阳能光伏光热一体化组件。
[0009]优选地，该系统包括控制阀和闸阀；控制阀为电动控制阀设置于各系统循环；闸阀为手动闸阀，分为供热季闸阀、供冷季闸阀。
[0010]优选地，所述PV/T 依次与汇流箱、MPPT控制器、逆变器连接，所述逆变器分别与用户负载和国家电网连接，所述PV/T发送的直流电进入汇流箱、MPPT控制器，经过逆变器转化为交流供用户负载或者余电进入国家电网。
[0011]优选地，所述PV/T光伏发电，全年进行发电，采用“自发自用、余电上网”的模式。
[0012]本专利技术提供了一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统的控制方法，该控制方法具体如下：（一）非供热季当PV/T的出口达到温度设定值时，控制器输出信号给储热泵启动，此时第一储热控制阀和第二储热控制阀均打开，其余控制阀全部关闭，将PV/T收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PV/T耦合双源热泵的建筑综合供能系统，其特征在于，包括PV/T，地埋管换热器，蓄热水箱，热泵机组，用户末端，第一储热控制阀，第二储热控制阀，第一集热控制阀，第二集热控制阀，第一蓄热水箱储热控制阀，第二蓄热水箱储热控制阀，第三蓄热水箱储热控制阀，第一直供控制阀，第二直供控制阀，第一水源侧控制阀，第二水源侧控制阀，第一地源侧控制阀，第二地源侧控制阀，第一负荷闸阀，第二负荷闸阀，第一源侧闸阀，第二源侧闸阀，第三负荷控制阀，第一地源侧供冷闸阀，第二地源侧供冷闸阀，第一负荷侧供冷闸阀，第二负荷侧供冷闸阀，第一补热控制阀，第二补热控制阀，储热泵，集热泵，末端泵，源侧泵，温度监测系统，汇流箱，MPPT控制器，逆变器，用户负载，国家电网和控制器；所述温度监测系统包括第一温度传感器，第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器用于监测PV/T的出口温度，所述第二温度传感器用于监测蓄热水箱的高温出口温度，所述第三温度传感器用于监测蓄热水箱的低温进口温度；所述控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、储热泵、集热泵、末端泵、源侧泵连接；所述PV/T的出口、第一储热控制阀、地埋管换热器的储热进口、地埋管换热器的储热出口、储热泵、第二储热控制阀、PV/T的进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成太阳能储热循环；所述PV/T的出口、第一集热控制阀、蓄热水箱的高温进口、蓄热水箱的低温出口、第二集热控制阀、集热泵、PV/T的进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成太阳能集热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一蓄热水箱储热控制阀、第一地源侧控制阀、地埋管换热器的储热进口、地埋管换热器的储热出口、储热泵、第三蓄热水箱储热控制阀、第二蓄热水箱储热控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成蓄热水箱储热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一直供控制阀、末端泵、第一负荷闸阀、热泵机组冷凝器进口、热泵机组冷凝器出口、第二负荷闸阀、用户末端、第二直供控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成直接供热循环；所述蓄热水箱的高温出口、第一蓄热水箱储热控制阀、第一水源侧控制阀、源侧泵、第一源侧闸阀、热泵机组蒸发器进口、热泵机组蒸发器出口、第二源侧闸阀、第二水源侧控制阀、第二蓄热水箱储热控制阀、蓄热水箱的低温进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成水源热泵取热循环；所述热泵机组冷凝器出口、第二负荷闸阀、用户末端、第三负荷控制阀、末端泵、第一负荷闸阀、热泵机组冷凝器进口按照传热工质流动方向通过管路循序连接构成热泵机组负荷侧供热循环；所述热泵机组蒸发器出口、第二源侧闸阀、第二水源侧控制阀、第二地源侧控制阀、地埋管换热器的取热出口、地埋管换热器的取热进口、第一地源侧控制阀、第一水源侧控制阀、源侧泵、第一源侧闸阀、热泵机组蒸发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占辉，岳欣，张依章，程海鹰，凌郡鸿，曹宝，任佳雪，葛钰申，
申请(专利权)人：天津市滨海新区环境创新研究院，
类型：发明
国别省市：