太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統的制作方法

本實用新型實施例涉及新能源技術領域，尤其涉及一種太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統。

背景技術：

太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的固體光伏電池組成。簡單的光伏電池可為手表以及計算機提供能源，較復雜的光伏系統可為房屋提供照明以及交通信號燈和監控系統，并入電網供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產生更多電能。天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統。

現有技術中的建筑物內用電、生活熱水、空調制冷(采暖)分別由公網用電，熱水器，空調制冷，集中供暖等方式解決問題，系統集成度低，維護成本高，智能化程度低，投資成本較大。

技術實現要素：

本實用新型提供一種太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統，解決了上述技術問題。

本實用新型一種太陽能熱泵與單井循環熱泵二源調溫、供電、供熱水系統，包括：

供電單元、供熱水單元以及制冷/供暖單元；

所述供電單元包括：太陽能光伏陣列、光伏控制器、并網逆變器以及負載，所述太陽能光伏陣列產生的直流電經所述光伏控制器傳輸至所述并網逆變器，并由所述并網逆變器轉換為交流電后向所述負載供電，所述光伏陣列背板上設置冷凝管；

單井回灌單元包括：水泵、地下潛能供給端、地下潛能回收端、第一換熱器以及第二換熱器，所述第一換熱器、第二換熱器兩端分別與所述地下潛能供給端和地下潛能回收端連接；

所述制冷/供暖單元與所述單井回灌單元的第一換熱器連接；

所述供熱水單元通過切換單元與所述供電單元的冷媒管或者單井回灌單元的第二換熱器連接。

進一步地，所述單井回灌單元包括：

封閉式單井循環地熱能采集井或者半封閉式單井循環地能采集井。

進一步地，所述冷凝管中采用制冷劑換熱。

進一步地，所述切換單元包括：

第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥以及第四電磁閥；

所述第一電磁閥、所述第三電磁閥設置于冷媒管與供熱水單元之間；

所述第二電磁閥、所述第四電磁閥設置于第二換熱器的兩端。

進一步地，所述供熱水單元，包括：

壓縮機、膨脹閥、過濾器、儲液罐以及第三換熱器；

所述壓縮機一端與冷凝管一端連接，另一端與所述第三換熱器連接，所述冷凝管另一端依次與所述膨脹閥、所述過濾器、所述儲液罐以及所述第三換熱器連接。

進一步地，所述制冷/供暖單元包括：

壓縮機、第四換熱器、毛細管、過濾器以及儲液罐；

所述壓縮機一端與第二換熱器連接，另一端與所述第四換熱器連接，所述第二換熱器的另一端依次與所述毛細管、所述過濾器、儲液罐以及所述第四換熱器連接。

本實用新型解決了建筑物內用電、生活熱水、空調制冷不集中的問題，提高了系統的集成度，降低了維護的成本，提高了智能化程度，減少了投資的成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統示意圖；

圖2為本實用新型太陽能供電單元連接示意圖；

圖3為本實用新型供熱水單元與供電單元連接示意圖；

圖4a和圖4b為本實用新型單井回灌單元結構示意圖；

圖5為本實用新型太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統連接示意圖。

附圖標記說明：

201-公網；202-電表；203-并網逆變器；204-光伏控制器；205-光伏陣列；206-負載；207-蓄電池；301-公網；302-電表；303-并網逆變器；304-光伏控制器；305-冷媒管；306-壓縮機；307-負載；308-蓄電池；309-膨脹閥；310-過濾器；311-儲液罐；312-換熱器；401-熱泵返回方向；402-井口換熱器；403-進入熱泵方向；404-地面；405-靜水位；406-上隔板；407-封井段；408-回水段；409-密封段；410-下隔板；411-水泵；412-井管；413-抽水段；414-沉淀段；415-熱泵返回方向；416-進入熱泵方向；417-輸水管；418-導流盤；419-井管；501-公網；502-電表；503-并網逆變器；504-光伏控制器；505-負載；506-蓄電池；507-冷媒管；508-電磁閥；509-光伏陣列；510-壓縮機；511-換熱器；512-生活熱水；513-儲液罐；514-過濾器；515-膨脹閥；516-電磁閥；517-電磁閥；518-電磁閥；519-地下潛能供應方向；520-地下潛能返回方向；521-地下潛能供應方向；522-地下潛能返回方向；523-壓縮機；524-電子四方閥；525-毛細管；526-過濾器；527-儲液罐；528-用戶側；529-水泵；530-地下。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1為本實用新型太陽能與單井循環熱泵調溫、供電、供熱水系統示意圖，本實施例系統包括；

供電單元101、單井回灌單元102、供熱水單元103以及制冷/供暖單元104；

所述供電單元包括：太陽能光伏陣列、光伏控制器、并網逆變器以及負載，所述太陽能光伏陣列產生的直流電經所述光伏控制器傳輸至所述并網逆變器，并由所述并網逆變器轉換為交流電后向所述負載供電，所述光伏陣列背板上設置冷凝管；

單井回灌單元包括：水泵、地下潛能供給端、地下潛能回收端、第一換熱器以及第二換熱器，所述第一換熱器、第二換熱器兩端分別與所述地下潛能供給端和地下潛能回收端連接；

所述制冷/供暖單元與所述單井回灌單元的第一換熱器連接；

所述供熱水單元通過切換單元與所述供電單元的冷媒管或者單井回灌單元的第二換熱器連接。

具體來說，太陽能儲能并網系統：儲能電站配合光伏并網系統應用，系統包括：光伏陣列組件、光伏控制器、蓄電池組、并網逆變器組成。如圖2所示。并網光伏系統加入儲能模塊滿足在剩余電量穩定上網的同時，畜電池電量滿足在光伏陣列不能產生電能情況下不用公網電。

如圖3所示，太陽能電池板在正常工作過程中，由于自身的發熱而溫度升高，會導致光電轉換效率降低，結合熱泵原理將太陽能PVT組件背部集熱板做成盤管狀冷劑盤管，內部流通制冷劑，作為夏季供熱水單元的熱泵蒸發器使用，這樣在提高太陽能電池光電轉換效率的同時，可以充分利用太陽能，解決熱水供應問題。

如果在太陽能電池板不工作情況下，熱泵機組單獨運行，即可視為空氣源熱泵機組，該機組優點為：提高太陽能電池板發電效率，熱泵熱水機組比普通電熱水器效能高出3倍左右。與傳統的光伏發電面板相比，本系統能提高20％的發電量，同時還可以提供高溫熱水。除了提高了生產效率，它還能保護光伏面板避免過熱從而延長面板的使用壽命。

進一步地，所述單井回灌單元包括：

封閉式單井循環地熱能采集井或者半封閉式單井循環地能采集井。

具體來說，該機組存在的問題在于：在冬季，熱泵機組的工作模式依舊是制備生活熱水，制冷劑的蒸發溫度隨壓力變化而不同，通常為10℃左右，熱泵機組的制熱性能受環境影響大，北方冬季室外環境溫度約為-10～-15℃，有些地區會更低；而在南方，大部分地區的冬季室外平均溫度在10℃以下。在環境溫度較低時，通過組件背部集熱板流道制冷劑循環降低電池溫度從而提高電池片發電效率的效果不明顯，同時空氣源熱泵在冬季運行，效率較低，有結霜的危險。

本實施例將太陽能PVT熱泵與單井回灌地源熱泵相結合的雙源系統。

單井循環地(熱)能采集技術是以地下水為介質，利用一口井及井內裝置，采用半封閉循環回路，實現水與淺層土壤及砂巖的熱交換，從土壤、砂巖中取熱，實現抽水與回灌在能量交換與流量間的動態平衡及能量采集過程。由于井水就地原位循環，所以既不消耗水，也不污染水，不會破壞地下水的正常分布，也不會因為移砂而造成取水井坍塌和回灌井堵塞等問題。單井循環地(熱)能采集技術分為半封閉式和封閉式。如圖4a和圖4b所示。其中圖4a為半封閉式單井循環地能采集井。圖4b為封閉式單井循環地能采集井。

如圖5所示，所述切換單元包括：

第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥以及第四電磁閥；

所述第一電磁閥、所述第三電磁閥設置于冷媒管與供熱水單元之間；

所述第二電磁閥、所述第四電磁閥設置于第二換熱器的兩端。

夏季：利用太陽能電池板發電，集熱板內的制冷劑循環為電池片降溫以提高光電轉換效率，制備生活熱水，若熱能過剩，則利用單井回灌技術將多余的熱水排入井中，將熱能儲存在土壤中；地源熱泵機組為室內提供冷量，滿足建筑冷負荷需求。電磁閥1、3開啟；電磁閥2、4關閉。

冬季：太陽能電池板發電，PVT熱泵制備生活熱水，當太陽能供熱量不足時，可利用地源熱泵加以補充；地源熱泵制備室內采暖熱水，滿足建筑熱負荷需求。電磁閥1、3關閉；電磁閥2、4開啟。

冬季運行模式狀況下：太陽能電池熱泵機組通過電磁閥斷開，太陽能電池背板不做為供熱水單元的熱泵機組的蒸發器使用，取而代之的是板式換熱器，通過單井系統作為水源熱水泵使用，保證冬季熱泵機組的熱水生產。

進一步地，所述供熱水單元，包括：

壓縮機、膨脹閥、過濾器、儲液罐以及第三換熱器；

所述壓縮機一端與冷凝管一端連接，另一端與所述第三換熱器連接，所述冷凝管另一端依次與所述膨脹閥、所述過濾器、所述儲液罐以及所述第三換熱器連接。

進一步地，所述制冷/供暖單元包括：

壓縮機、第四換熱器、毛細管、過濾器以及儲液罐；

所述壓縮機一端與第二換熱器連接，另一端與所述第四換熱器連接，所述第二換熱器的另一端依次與所述毛細管、所述過濾器、儲液罐以及所述第四換熱器連接。

本系統是將太陽能光伏技術、熱泵熱水技術、單井循環地(熱)能采集技術的結合。一次性解決了光伏系統發電問題，提高系統發電效率；生活熱水問題；以及室內采暖制冷負荷問題。本系統采用太陽能發電的方式解決用電問題，采用余電上網的方式可以免費用電的同時，有效的回收投資成本；為提高光伏系統的發電效率，結合熱泵技術原理，提出太陽能熱泵技術，提高太陽能發電效率，產生免費熱水以滿足生活用水的需求。考慮系統冬季運行工況，采用單井循環二源技術利用地下潛能滿足冬季運行需求。這就同時解決了用電、用水、采暖制冷等問題。

采用智能化集中控制，從系統內實現結合，提高太陽能電池板效率同時生產免費生活熱水。集成度高，相對分散的系統投資運行成本低；在當前太陽能電池技術階段下，通過降低電池板溫度提高太陽能電池的發電效率，更多的發電、更快的收回成本創造利潤。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。