[发明专利]一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法

说明书

本发明提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路；通过辐照仪、电流电压监测模块与温度、压力传感器测控热泵工质回路通断、压缩机的转速与电子膨胀阀的开度，实现了高效热电联产，无需外部电能输入，可稳定输出热水，满足用户日常热水需求。

技术领域

本发明涉及光伏/光热技术领域，尤其涉及一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法。

背景技术

热泵系统是一种通过消耗少量电能使低品位热能转换为高品位热能的装置。空气源热泵是将空气中的低位热能转化为可利用高位热能的热泵系统。其技术特点是无安装地域限制，系统可安装于任何地点，空气随处可见，资源丰富；对环境无污染；其系统效率取决于空气温度与换热效率，因此系统受限于环境温度，且需要电能驱动。

光伏光热(PVT)技术是利用太阳能电池与太阳能集热器将太阳能转化为电能与/或热能的技术，技术环保且具有良好的经济性。PVT热泵系统结合了光伏光热技术与热泵系统，将一体化光伏光热组件(PVT)作为热泵循环的蒸发器，组件上部的太阳能电池根据光生伏特效应实现光电转化，直膨式冷却背板中的热泵工质可吸收太阳能电池的未利用热，使太阳能电池保持高效运行，耦合系统可实现高效的热电联产。但所述热泵系统中有电量损耗，需外部电能或由逆变器将太阳能电池发电二次转化，中间过程有能量损耗。另外，光伏光热热泵系统在辐照条件较差与环温较低的情况下COP较低。

由此，提出了一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵系统，实现高效热电联产且不需要外部的电能输入具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法，将空气源热泵与直膨式太阳能PVT热泵耦合，可产生50℃以上的中温热水，保证冬季寒冷天气与辐照条件不佳的情况下稳定供热。而且直膨式PVT集热/蒸发装置产生的电能直接供给于系统内直流变频压缩机、直流水泵，实现了高效的热电联供，降低了一次能源消耗，适合大规模推广应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；

所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；

所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路。

本发明所述的光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统将空气源热泵与直膨式太阳能PVT热泵耦合形成双热源系统，系统运行不需要外部的电能输入，所发直流电可维持系统自运行，而且可以寒冷天气条件下稳定输出50℃以上的中温热水，可靠性高，具有大规模推广应用前景。

优选地，所述直膨式PVT集热/蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门A。

优选地，所述风冷式蒸发装置和气液分离装置之间设置有阀门B。

优选地，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直流水泵和储热水箱。

优选地，所述储热水箱、冷凝装置和直流水泵依次连接。

本发明中第一热泵工质回路和第二热泵工质回路内的工质均在冷凝装置中与储热水箱内的水直接换热，所采用的工质传热效果好，总体换热效率高，可快速将储热水箱内的水加热到合适的温度。