一种户用式多源互补热电联供系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种户用式多源互补热电联供系统及其控制方法，系统包括：热电偶温度计、表面与热电偶温度计碰触的太阳能光伏光热模块、蓄热水箱、生活热水水箱、第一循环水泵、电加热器、多功能生物质炉具、房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管、光伏逆变器一体机、蓄电池组、手动调节阀、中央控制器、若干旁通阀和若干电动调节阀。本发明专利技术运用新型光伏光热模块输出电能并对热能回收利用，同时利用生物质能、浅层地热能等清洁能源互补进行热电联供和跨季节蓄能，能满足用户的用电、取暖、炊事及热水四项基本需求，提高系统综合效率。提高系统综合效率。提高系统综合效率。

【技术实现步骤摘要】
一种户用式多源互补热电联供系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及清洁能源及建筑节能领域，具体涉及一种户用式多源互补热电联供系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]能源短缺和环境污染是制约我国可持续发展的主要因素，伴随着全球温度变化和人们日益增长的生活水平，用于冬季采暖、夏季制冷和生活热水的能量需求越来越多，因此使用清洁能源满足用户供能需求越来越重要。然而在寒冷地带农村地区，存在能源供应上出现供暖制冷需求与供给相矛盾、环境保护与大气污染相矛盾和化石能源枯竭与可再生能源稳定性相矛盾的状况，将多种清洁能源进行互补供能，提高不同能源间的有机协同和综合利用效率成了重点研究方向。太阳能因其存在广泛、储量大，必将成为未来主要的清洁能源。
[0003]为了提高太阳能的综合利用效率，有关学者提出了太阳能光伏光热一体化组件(PV/T)，利用太阳能光伏光热一体化组件(PV/T)进行光热转换和光电转换能有效提高太阳能综合利用效率，助力太阳能利用技术推广适用。然而这种方式存在着下述几点缺陷：
[0004](1)目前传统的管板式PV/T组件存在组件流体通道与光伏电池换热不充分的问题，尤其是流体通道与电池组件未接触部分散热效果不佳；另外因为流体通道的存在，电池组件存在温度分布不均现象，而不均匀的温度分布将导致电池内部的电压和电流差异以及电池之间的匹配失谐，从而影响系统的整体填充因子，进而降低光电转换效率；
[0005](2)太阳能辐射强度随昼夜交替、季节变换以及天气变化而变化，单独以太阳能供能实现热电联产联供存在供能不稳定的缺点；
[0006](3)PV/T组件冬季产热可以用于供暖和热水，但因为环境温度比较低，传统利用水导热的方式容易结冻；
[0007](4)非供暖期PV/T组件产热虽多但只能用于供生活热水，存在一定的能源浪费。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种户用式多源互补热电联供系统及其控制方法。
[0009]第一个方面，本专利技术提供一种户用式多源互补热电联供系统，所述系统包括：热电偶温度计、表面与热电偶温度计碰触的太阳能光伏光热模块、蓄热水箱、生活热水水箱、第一循环水泵、电加热器、多功能生物质炉具、房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管、光伏逆变器一体机、蓄电池组、手动调节阀、中央控制器、若干旁通阀和若干电动调节阀；
[0010]所述蓄热水箱内置第一换热盘管，外接第一侵入式温度计；所述生活热水水箱，内置第二换热盘管和自动浮球阀，外接第二侵入式温度计，且通过第三电动调节阀与自来水管连通，并通过电加热器与手动调节阀连通；所述太阳能光伏光热模块中设有平铺众多梯截面流体通道且其余空间填充导热介质的导热介质层；
[0011]其中，所述光伏逆变器一体机与太阳能光伏光热模块、蓄电池组、电网、家用电器以及热电联供系统用电设备均建有电连接；
[0012]所述梯截面流体通道、第二旁通阀、第一换热盘管、第四旁通阀、第二电动调节阀、第一循环水泵按次序连通构成蓄热水箱第一集热回路；所述蓄热水箱、第四电动调节阀、多功能生物质炉具、房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管、第六电动调节阀按次序连通构成第一供暖回路；所述第一换热盘管、第一电动调节阀和第二换热盘管按次序连通构成生活热水水箱第一集热回路；
[0013]所述中央控制器，基于热电偶温度计、第一侵入式温度计和第二侵入式温度计的温度数据，控制自动浮球阀、第一循环水泵、电加热器、第二循环水泵、旁通阀和电动调节阀。
[0014]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述第一循环水泵的两端以并联形式接入第一旁通阀，以形成梯截面流体通道、第二旁通阀、第一换热盘管、第四旁通阀、第二电动调节阀、第一旁通阀首尾连通的蓄热水箱第二集热回路。
[0015]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述梯截面流体通道的出口通过第三旁通阀与第二换热盘管的入口连通，入口通过依次通过第一循环水泵、第二电动调节阀和第五旁通阀与第二换热盘管的出口连通，以形成梯截面流体通道、第三旁通阀、第二换热盘管、第五旁通阀、第二电动调节阀、第一循环水泵首尾连通的生活热水水箱第二集热回路，并形成梯截面流体通道、第三旁通阀、第二换热盘管、第五旁通阀、第二电动调节阀、第一旁通阀首尾连通的生活热水水箱第三集热回路。
[0016]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述多功能生物质炉具与所述房间供暖设备间的连通管道和所述浅层地埋管与所述第六电动调节阀间的连通管道通过第七电动调节阀连通，所述蓄热水箱的出水口与房间供暖设备靠近第二循环水泵一侧的通水口通过第五电动调节阀连通，以形成房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管和第七电动调节阀首尾连通的供冷回路，以形成所述蓄热水箱、第五电动调节阀、房间供暖设备、第七电动调节阀、第六电动调节阀首尾连通的第二供暖回路，并形成蓄热水箱、第五电动调节阀、第二循环水泵、浅层地埋管、第六电动调节阀首尾连通的散热回路。
[0017]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述导热介质，包括：石墨和铁屑；
[0018]所述太阳能光伏光热模块中，组件自上而下分别为玻璃盖板、第一透明EVA胶、PV电池、第二透明EVA胶、TPT膜、导热介质层、绝热层和背封；
[0019]其中，所述组件通过边框固定。
[0020]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述绝热层采用聚氨酯保温板绝热层；
[0021]所述蓄热水箱、生活热水水箱以及连通管道上设置保温层。
[0022]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统，所述梯截面流体通道内流体导热介质为防冻液。
[0023]第二方面，本专利技术提供一种户用式多源互补热电联供系统的控制方法，所述方法包括：
[0024]利用光伏逆变器一体机、太阳能光伏光热模块和蓄电池组，按照供电策略进行供
电；
[0025]与此同时，利用中央控制器进行生活用水供应和供暖。
[0026]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统的控制方法，所述供电策略，包括：
[0027]在太阳能光伏光热模块产电足以满足家用电器以及热电联供系统用电设备用电需求的情况下，优先向家用电器以及热电联供系统用电设备供电，如有剩余向蓄电池组充电，再有剩余向电网供电；
[0028]在太阳能光伏光热模块产电不足以满足家用电器以及热电联供系统用电设备用电需求的情况下，只向家用电器以及热电联供系统用电设备供电；
[0029]所述家用电器以及热电联供系统用电设备缺乏的电量，优先由蓄电池组提供，如有不足由电网提供；
[0030]其中，所述用电设备，包括：第一循环水泵、第二循环水泵、电加热器、电动调节阀、旁通阀、自动浮球阀和中央控制器。
[0031]根据本专利技术提供的户用式多源互补热电联供系统的控制方法，所述利用中央控制器进行生活用水供应，包括：
[0032]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述系统包括：热电偶温度计、表面与热电偶温度计碰触的太阳能光伏光热模块、蓄热水箱、生活热水水箱、第一循环水泵、电加热器、多功能生物质炉具、房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管、光伏逆变器一体机、蓄电池组、手动调节阀、中央控制器、若干旁通阀和若干电动调节阀；所述蓄热水箱内置第一换热盘管，外接第一侵入式温度计；所述生活热水水箱，内置第二换热盘管和自动浮球阀，外接第二侵入式温度计，且通过第三电动调节阀与自来水管连通，并通过电加热器与手动调节阀连通；所述太阳能光伏光热模块中设有平铺众多梯截面流体通道且其余空间填充导热介质的导热介质层；其中，所述光伏逆变器一体机与太阳能光伏光热模块、蓄电池组、电网、家用电器以及热电联供系统用电设备均建有电连接；所述梯截面流体通道、第二旁通阀、第一换热盘管、第四旁通阀、第二电动调节阀、第一循环水泵按次序连通构成蓄热水箱第一集热回路；所述蓄热水箱、第四电动调节阀、多功能生物质炉具、房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管、第六电动调节阀按次序连通构成第一供暖回路；所述第一换热盘管、第一电动调节阀和第二换热盘管按次序连通构成生活热水水箱第一集热回路；所述中央控制器，基于热电偶温度计、第一侵入式温度计和第二侵入式温度计的温度数据，控制自动浮球阀、第一循环水泵、电加热器、第二循环水泵、旁通阀和电动调节阀。2.根据权利要求1所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述第一循环水泵的两端以并联形式接入第一旁通阀，以形成梯截面流体通道、第二旁通阀、第一换热盘管、第四旁通阀、第二电动调节阀、第一旁通阀首尾连通的蓄热水箱第二集热回路。3.根据权利要求1所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述梯截面流体通道的出口通过第三旁通阀与第二换热盘管的入口连通，入口通过依次通过第一循环水泵、第二电动调节阀和第五旁通阀与第二换热盘管的出口连通，以形成梯截面流体通道、第三旁通阀、第二换热盘管、第五旁通阀、第二电动调节阀、第一循环水泵首尾连通的生活热水水箱第二集热回路，并形成梯截面流体通道、第三旁通阀、第二换热盘管、第五旁通阀、第二电动调节阀、第一旁通阀首尾连通的生活热水水箱第三集热回路。4.根据权利要求1所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述多功能生物质炉具与所述房间供暖设备间的连通管道和所述浅层地埋管与所述第六电动调节阀间的连通管道通过第七电动调节阀连通，所述蓄热水箱的出水口与房间供暖设备靠近第二循环水泵一侧的通水口通过第五电动调节阀连通，以形成房间供暖设备、第二循环水泵、浅层地埋管和第七电动调节阀首尾连通的供冷回路，以形成所述蓄热水箱、第五电动调节阀、房间供暖设备、第七电动调节阀、第六电动调节阀首尾连通的第二供暖回路，并形成蓄热水箱、第五电动调节阀、第二循环水泵、浅层地埋管、第六电动调节阀首尾连通的散热回路。5.根据权利要求1所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述导热介质，包括：石墨和铁屑；所述太阳能光伏光热模块中，组件自上而下分别为玻璃盖板、第一透明EVA胶、PV电池、第二透明EVA胶、TPT膜、导热介质层、绝热层和背封；其中，所述组件通过边框固定。6.根据权利要求5所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述绝热层采用
聚氨酯保温板绝热层；所述蓄热水箱、生活热水水箱以及连通管道上设置保温层。7.根据权利要求1所述的户用式多源互补热电联供系统，其特征在于，所述梯截面流体通道内流体导热介质为防冻液。8.一种户用式多源互补热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：利用光伏逆变器一体机、太阳能光伏光热模块和蓄电池组，按照供电策略进行供电；与此同时，利用中央控制器进行生活用水供应和供暖。9.根据权利要求8所述的户用式多源互补热电联供系统的控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄彦强，龙鹤，赵晨，廉雪丽，张志杰，孔舒婷，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：