一种能源桩-建筑光伏光热耦合系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种能源桩

【技术实现步骤摘要】
一种能源桩
‑
建筑光伏光热耦合系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及智能建筑
，尤其是一种能源桩
‑
建筑光伏光热耦合系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]当前，建筑供热空调领域面临节能减排和人居环境改善的双重挑战。在建筑能源利用中，太阳能和浅层地热是两种非常重要的可再生能源。太阳能光伏建筑一体化技术将光伏板与建筑融为一体，显著提高了建筑的光伏发电，但太阳能光伏板在发电过程中温度升高，会显著制约光伏发电效率。能源桩通过在建筑桩基中埋设换热管，可有效降低地埋管钻井成本、节约占地面积，但应用于以供热为主的建筑中，全年从土壤的累计取热量大于排热量，易出现土壤冷堆积的热不平衡问题，导致系统性能逐年衰减。
[0003]因而，在面向建筑节能减排的太阳能和浅层地热综合利用技术中，目前存在两大难题：(1)现有建筑光伏发电效率仍然偏低，其效率受光伏板温度偏高的制约；(2)供热为主的能源桩存在土壤热不平衡问题，导致系统性能逐年衰减。这两大难题成为制约太阳能
‑
浅层地热大幅提升建筑能源效率的技术瓶颈。

技术实现思路

[0004]针对目前的建筑技术中，太阳能和浅层地热综合利用效率低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能源桩
‑
建筑光伏光热耦合系统及其控制方法。
[0005]一方面，本专利技术实施例包括一种能源桩
‑
建筑光伏光热耦合系统，包括建筑光伏光热组件(1)、光伏逆变器(2)、储能蓄电池(3)、热泵机组(4)、一号三通阀(5)、二号三通阀(6)、三号水泵(7)、蓄热水箱(8)、三号三通阀(9)、二号水泵(10)、四号三通阀(11)、五号三通阀(12)、六号三通阀(13)、一号水泵(14)、能源桩(15)、中控系统(16)、末端设备(17)、四号水泵(18)、七号三通阀(19)、八号三通阀(20)和安全阀(21)，以及能源桩供水管路(a)、能源桩回水管路(b)、水箱供水管路(c)、水箱回水管路(d)、热泵源侧供水管路(e)、热泵源侧回水管路(f)、光伏供水管路(g)、光伏回水管路(h)、供水管路(i)、回水管路(j)、热泵用户侧回水管路(k)和热泵用户侧供水管路(l)；
[0006]所述建筑光伏光热组件(1)、所述三号水泵(7)、所述蓄热水箱(8)、所述光伏供水管路(g)和所述光伏回水管路(h)依次连接成第一回路；
[0007]所述蓄热水箱(8)、所述二号水泵(10)、所述三号三通阀(9)、所述四号三通阀(11)、所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述水箱供水管路(c)和所述水箱回水管路(d)依次连接成第二回路；
[0008]所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述一号水泵(14)、所述能源桩(15)、所述能源桩供水管路(a)和所述能源桩回水管路(b)依次连接成第三回路；
[0009]所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述热泵机组(4)、所述热泵源侧供水管路(e)和所述热泵源侧回水管路(f)依次连接
成第四回路；
[0010]所述热泵机组(4)、所述七号三通阀(19)、所述八号三通阀(20)、所述末端设备(17)、所述四号水泵(18)、所述热泵用户侧供水管路(l)和所述热泵用户侧回水管路(k)依次连接成第五回路；
[0011]所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述七号三通阀(19)、所述八号三通阀(20)、所述供水管路(i)和所述回水管路(j)依次连接成第六回路。
[0012]进一步地，所述一号水泵和所述二号水泵为变频泵。
[0013]进一步地，所述热泵源侧供水管路上设置有膨胀罐。
[0014]进一步地，所述能源桩回水管路、所述蓄热水箱、所述建筑光伏光热组件、所述热泵源侧供水管路和所述热泵用户侧供水管路分别设有温度传感器，所述热泵源侧供水管路和所述热泵用户侧供水管路分别设有压力传感器。
[0015]另一方面，本专利技术实施例还包括一种能源桩
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建筑光伏光热耦合系统的控制方法，包括：
[0016]工作在多种运行模式中的任一种运行模式下；所述多种运行模式包括第一运行模式，所述第一运行模式包括：
[0017]由所述中控系统(16)控制所述一号三通阀(5)和所述二号三通阀(6)关闭所述供水管路(i)和所述回水管路(j)，控制所述三号三通阀(9)和所述四号三通阀(11)开启所述水箱供水管路(c)，控制所述一号水泵(14)、所述二号水泵(10)和所述三号水泵(7)通电运行，使得光伏冷却液体经所述光伏供水管路(g)给所述建筑光伏光热组件(1)降温，收集的太阳能热量经所述光伏回水管路(h)储存到所述蓄热水箱(8)中；
[0018]控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口液体经所述五号三通阀(12)分流，分别进入所述能源桩回水管路(b)和所述水箱回水管路(d)；控制所述能源桩(15)利用浅层地热加热所述热泵机组(4)蒸发侧出口的一部分液体，使得所述能源桩(15)出口液体温度升高；同时控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口的另一部分液体在所述蓄热水箱(8)中经过加热后，使得所述蓄热水箱(8)出口液体相对入口液体温度升高；
[0019]控制所述能源桩(15)出口液体经能源桩供水管路(a)及一号水泵(14)加压，所述蓄热水箱(8)出口液体经所述水箱供水管路(c)及所述二号水泵(10)加压后，通过所述六号三通阀(13)合流，经所述热泵源侧供水管路(e)进入所述热泵机组(4)，作为所述热泵机组(4)的低位热源；
[0020]控制所述热泵机组(4)从低位热源获得热量制备供热所需热水，热水经所述热泵用户侧供水管路(l)和所述四号水泵(18)加压后流入所述末端设备(17)向建筑端供热。
[0021]进一步地，所述多种运行模式包括第二运行模式，所述第二运行模式包括：
[0022]由所述中控系统(16)控制所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述五号三通阀(12)和所述六号三通阀(13)关闭所述供水管路(i)、所述回水管路(j)、所述能源桩供水管路(a)和所述能源桩回水管路(b)，控制所述三号三通阀(9)和所述四号三通阀(11)开启所述水箱供水管路(c)；
[0023]控制所述二号水泵(10)和所述三号水泵(7)通电运行，光伏冷却液体经所述光伏供水管路(g)给所述建筑光伏光热组件(1)降温，收集的太阳能热量经所述光伏回水管路(h)储存到蓄热水箱(8)中；
[0024]控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口液体经所述五号三通阀(12)全部流入所述水箱回水管路(d)，所述蓄热水箱(8)加热所述热泵机组(4)蒸发侧出口的液体，使得所述蓄热水箱(8)出口液体相对入口液体温度升高，所述蓄热水箱(8)出口液体经所述水箱供水管路(c)及所述二号水泵(10)加压后通过所述六号三通阀(13)全部流入所述热泵源侧供水管路(e)进入所述热泵机组(4)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能源桩
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建筑光伏光热耦合系统，其特征在于，所述能源桩
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建筑光伏光热耦合系统包括建筑光伏光热组件(1)、光伏逆变器(2)、储能蓄电池(3)、热泵机组(4)、一号三通阀(5)、二号三通阀(6)、三号水泵(7)、蓄热水箱(8)、三号三通阀(9)、二号水泵(10)、四号三通阀(11)、五号三通阀(12)、六号三通阀(13)、一号水泵(14)、能源桩(15)、中控系统(16)、末端设备(17)、四号水泵(18)、七号三通阀(19)、八号三通阀(20)和安全阀(21)，以及能源桩供水管路(a)、能源桩回水管路(b)、水箱供水管路(c)、水箱回水管路(d)、热泵源侧供水管路(e)、热泵源侧回水管路(f)、光伏供水管路(g)、光伏回水管路(h)、供水管路(i)、回水管路(j)、热泵用户侧回水管路(k)和热泵用户侧供水管路(l)；所述建筑光伏光热组件(1)、所述三号水泵(7)、所述蓄热水箱(8)、所述光伏供水管路(g)和所述光伏回水管路(h)依次连接成第一回路；所述蓄热水箱(8)、所述二号水泵(10)、所述三号三通阀(9)、所述四号三通阀(11)、所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述水箱供水管路(c)和所述水箱回水管路(d)依次连接成第二回路；所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述一号水泵(14)、所述能源桩(15)、所述能源桩供水管路(a)和所述能源桩回水管路(b)依次连接成第三回路；所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述五号三通阀(12)、所述六号三通阀(13)、所述热泵机组(4)、所述热泵源侧供水管路(e)和所述热泵源侧回水管路(f)依次连接成第四回路；所述热泵机组(4)、所述七号三通阀(19)、所述八号三通阀(20)、所述末端设备(17)、所述四号水泵(18)、所述热泵用户侧供水管路(l)和所述热泵用户侧回水管路(k)依次连接成第五回路；所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述七号三通阀(19)、所述八号三通阀(20)、所述供水管路(i)和所述回水管路(j)依次连接成第六回路。2.根据权利要求1所述的能源桩
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建筑光伏光热耦合系统，其特征在于，所述一号水泵和所述二号水泵为变频泵。3.根据权利要求1所述的能源桩
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建筑光伏光热耦合系统，其特征在于，所述热泵源侧供水管路上设置有膨胀罐。4.根据权利要求1所述的能源桩
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建筑光伏光热耦合系统，其特征在于，所述能源桩回水管路、所述蓄热水箱、所述建筑光伏光热组件、所述热泵源侧供水管路和所述热泵用户侧供水管路分别设有温度传感器，所述热泵源侧供水管路和所述热泵用户侧供水管路分别设有压力传感器。5.权利要求1
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4任一项所述的能源桩
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建筑光伏光热耦合系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：工作在多种运行模式中的任一种运行模式下；所述多种运行模式包括第一运行模式，所述第一运行模式包括：由所述中控系统(16)控制所述一号三通阀(5)和所述二号三通阀(6)关闭所述供水管路(i)和所述回水管路(j)，控制所述三号三通阀(9)和所述四号三通阀(11)开启所述水箱供水管路(c)，控制所述一号水泵(14)、所述二号水泵(10)和所述三号水泵(7)通电运行，使得光伏冷却液体经所述光伏供水管路(g)给所述建筑光伏光热组件(1)降温，收集的太阳能
热量经所述光伏回水管路(h)储存到所述蓄热水箱(8)中；控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口液体经所述五号三通阀(12)分流，分别进入所述能源桩回水管路(b)和所述水箱回水管路(d)；控制所述能源桩(15)利用浅层地热加热所述热泵机组(4)蒸发侧出口的一部分液体，使得所述能源桩(15)出口液体温度升高；同时控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口的另一部分液体在所述蓄热水箱(8)中经过加热后，使得所述蓄热水箱(8)出口液体相对入口液体温度升高；控制所述能源桩(15)出口液体经能源桩供水管路(a)及一号水泵(14)加压，所述蓄热水箱(8)出口液体经所述水箱供水管路(c)及所述二号水泵(10)加压后，通过所述六号三通阀(13)合流，经所述热泵源侧供水管路(e)进入所述热泵机组(4)，作为所述热泵机组(4)的低位热源；控制所述热泵机组(4)从低位热源获得热量制备供热所需热水，热水经所述热泵用户侧供水管路(l)和所述四号水泵(18)加压后流入所述末端设备(17)向建筑端供热。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述多种运行模式包括第二运行模式，所述第二运行模式包括：由所述中控系统(16)控制所述一号三通阀(5)、所述二号三通阀(6)、所述五号三通阀(12)和所述六号三通阀(13)关闭所述供水管路(i)、所述回水管路(j)、所述能源桩供水管路(a)和所述能源桩回水管路(b)，控制所述三号三通阀(9)和所述四号三通阀(11)开启所述水箱供水管路(c)；控制所述二号水泵(10)和所述三号水泵(7)通电运行，光伏冷却液体经所述光伏供水管路(g)给所述建筑光伏光热组件(1)降温，收集的太阳能热量经所述光伏回水管路(h)储存到蓄热水箱(8)中；控制所述热泵机组(4)蒸发侧出口液体经所述五号三通阀(12)全部流入所述水箱回水管路(d)，所述蓄热水箱(8)加热所述热泵机组(4)蒸发侧出口的液体，使得所述蓄热水箱(8)出口液体相对入口液体温度升高，所述蓄热水箱(8)出口液体经所述水箱供水管路(c)及所述二号水泵(10)加压后通过所述六号三通阀(13)全部流入所述热泵源侧供水管路(e)进入所述热泵机组(4)，作为所述热泵机组(4)的低位热源；控制所述热泵机...

【专利技术属性】
技术研发人员：游田，王芳，任思懿，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：