[发明专利]一种适用于城市的直膨式PVT热泵系统及其运行方法

说明书

本发明涉及适用于城市的直膨式PVT热泵系统，包括PVT集热系统、热泵系统、水循环系统和控制系统；所述PVT集热系统包括PVT集热器、第一膨胀阀、膨胀阀控制器和逆变器；所述热泵系统包括风冷换热器、四通换向阀、气液分离器、压缩机、冷凝器和储液罐；所述水循环系统，包括水箱和燃气锅炉；所述控制系统，包括控制器、PVT蒸发器背板处温度传感器、电流传感器和水箱出口温度传感器。本发明的有益效果是：本发明的PVT集热器尺寸符合市场主流光伏组件尺寸，运用更加灵活；缓冲层的添加、换热器中缝的设计减缓了PVT集热器的形变，增强了组件耐候性；针对大面积集热器，分块化的设计减缓了PVT集热器长度方向上的形变。

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，具体涉及一种适用于城市的、与传统能源耦合的直膨式PVT热泵系统。

背景技术

在现有成熟的建筑供电供热技术中，空气能和太阳能的利用可降低二氧化碳的排放量，代表性产品为空气源热泵和太阳能热水器。两种技术清洁、节能，不足之处是产品功能单一，而且运行性能与用户用能需求间存在时间尺度上的差异，即冬季热需求较多，但产品运行性能较差，夏季热需求较少，产品运行性能较好。

直膨式PVT热泵技术可有效缓解以上两种产品的不足，COP比传统空气源热泵高，比太阳能热水器高效、稳定，二氧化碳排放量更低，是一种高效、稳定的热电联供技术，具有重要应用前景。但该技术要运用于人均面积较小的城市中，会面临场地安装面积不够的问题，特别是一些中高层建筑。另外，我国幅员辽阔，各地的气候差异较大，例如北方冬季气温比较低、南方阴雨天较多。因此需要对直膨式PVT热泵技术做进一步改进，才能推动该技术的市场化应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于城市的直膨式PVT热泵系统及其运行方法，提升建筑用能过程中可再生能源的占比，有效减小建筑用能过程中二氧化碳的排放量，又可以保证能源供应的稳定性。

这种适用于城市的直膨式PVT热泵系统，包括PVT集热系统、热泵系统、水循环系统和控制系统；

所述PVT集热系统包括PVT集热器、第一膨胀阀、膨胀阀控制器和逆变器；所述PVT集热器从上至下依次由增效涂层、透明保护层、EVA胶、光伏电池、EVA胶、背板、缓冲层和第二换热器组成；PVT集热器连接第一膨胀阀和膨胀阀控制器；PVT集热器连接逆变器；

所述热泵系统包括风冷换热器、四通换向阀、气液分离器、压缩机、冷凝器和储液罐；第八电磁阀连接PVT集热系统入口，PVT集热系统出口依次连接第一电磁阀和四通换向阀，四通换向阀依次连接气液分离器和压缩机，四通换向阀还连接第五电磁阀，第五电磁阀连接冷凝器，冷凝器连接储液罐，储液罐处分为a路和b路，a路设有第十五电磁阀和第三膨胀阀，a路和b路共同连接第一换热器，第一换热器分别连接第七电磁阀和第二膨胀阀，第七电磁阀连接第八电磁阀，第二膨胀阀连接第九电磁阀，第九电磁阀连接风冷换热器，风冷换热器依次连接第二电磁阀和四通换向阀，四通换向阀连接第四电磁阀，第四电磁阀连接风冷换热器，风冷换热器依次连接第十一电磁阀和冷凝器，冷凝器依次连接第六电磁阀和四通换向阀，四通换向阀连接第三电磁阀，第三电磁阀连接风冷换热器，风冷换热器依次连接第十电磁阀和第二膨胀阀，第一换热器通过第四单向阀连接压缩机；

所述水循环系统，包括水箱和燃气锅炉；水箱出口的第三阀门连接第一水泵，第一水泵依次连接第一单向阀和过滤器，过滤器通过冷凝器后连接水箱入口的第二阀门，第十四电磁阀、过滤阀和第三单向阀依次相连，第三单向阀连接水箱入口的第四阀门，水箱出口的第一阀门依次连接第十二电磁阀和燃气锅炉，燃气锅炉入口设有第十三电磁阀；

所述控制系统，包括控制器、PVT蒸发器背板处温度传感器、电流传感器和水箱出口温度传感器；PVT集热器处的PVT蒸发器背板处温度传感器、逆变器处的电流传感器以及水箱处的水箱出口温度传感器均连接控制器。