CN201294466Y - 热泵锅炉与太阳能发电互补系统 - Google Patents
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Abstract
一种热泵锅炉与太阳能发电互补系统，应用于太阳能和空气热能的开发和利用。热泵锅炉与太阳能发电互补系统将太阳能发电系统与热泵锅炉系统相结合，利用太阳能发电系统中的太阳能电池板的集热效应提高热泵锅炉系统的冷端温度，从而提高热泵锅炉系统产生热水和蒸汽的效率，同时热泵锅炉系统将太阳能发电系统中的太阳能电池板上的热量抽走，降低了太阳能电池板的温度，从而提高了太阳能电池板的发电效率。热泵锅炉与太阳能发电互补系统既解决了由于太阳能电池板的集热作用使温度上升导致太阳能电池板的发电效率下降的问题，又解决了热泵锅炉系统由于环境温度过低导致的效率低的问题。
Description
所属技术领域
本实用新型系统应用于太阳能和空气热能的开发和利用。属于新源开发和节能减排领域。
背景技术
众所周知，电能是目前地球上最好用的能源，能够很方便地转换成热能、光能等等各种形式为人类使用。而照射在地球上的太阳能非常巨大，太阳能发电具有无枯竭、无公害、资源分配广泛等特点，作为一新型能源越来越被广泛应用。
但是，较为昂贵的太阳能电池板的成本，和较低的太阳能的转化效率严重制约了太阳能发电系统的推广和应用。
温度对太阳能电池板的发电效率影响很大，现在很多太阳能电站对太阳能电池板的温度控制都只是采用通风等方法来处理，效果甚微。太阳能电池板在发电的同时，温度升高得很快，使太阳能电池板的发电效率大大降低。
在冬天，当太阳能电池板了出现积雪时，太阳光无法照射到太阳能电池板上，太阳能电站发电将受到很大有影响。目前只有将太阳能电池板反向通电，加热太阳能电池板的方式来除雪。这样除雪的效率很低，并浪费了大量的能源。
空气源热泵系统具有节能、零污染、零排放、不受环境影响等特点，被认为是替代锅炉系统最好的装置。被广泛地用于工厂、酒店等等需要用锅炉供热水、蒸汽的场所。而环境温度对空气源热泵的工作效率影响很大，环境温度较低时节能效果大大降低。
发明内容
系统由两大块组成，其一为太阳能发电系统，其二为热泵锅炉系统。主要目的是增加太阳能发电效率，减少太阳能发电的成本；顺便利用太阳能电池板的集热作用来提高热泵锅炉系统产生热水或蒸汽的效率。
由太阳能电池板背面的热交换器、冷贮水箱、水泵和与之相联的管道构成了连接两大系统的连接机构。冷贮水箱中的冷水在水泵的作用下流经太阳能电池板背面的热交换器，吸收了太阳能电池板的集热效应产生的热量后，热水流回到冷贮水箱中，这样便完成了一次对太阳能电池板的水冷循环。
热泵锅炉系统将冷贮水箱的中的热量抽到热贮水箱中，加热热贮水箱中的水，使水温达到人们生产生活的需要。
热泵锅炉与太阳能发电互补系统通过太阳能电池板的集热效应提高热泵锅炉系统的冷端温度，从而提高了热泵锅炉系统产生热水和蒸汽的效率；同时热泵锅炉系统将太阳能电池板上的热量抽走降低了太阳能电池板的温度，提高了太阳能电池板的发电效率。既解决了由于太阳能电池板的集热作用使温度上升导致太阳能电池板的发电效率下降的问题，又解决了热泵锅炉系统由于环境温度过低导致的工作效率低的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本系统进一步说明：附图是热泵锅炉与太阳能发电互补系统结构原理图。图中，(1)是太阳能电池板，(2)是逆变器或控制器，(3)是热交换器，(4)是压缩机系统，(5)是冷贮水箱，(6)是蒸发器，(7)是热贮水箱，(8)是冷凝器，(9)是水泵，(10)是用电单位，(11)是自来水注入口，(12)是用户热水引出口。
每块太阳能电池板(1)的背面装有热交换器(3)。由多块这样的太阳能电池板(1)经串、并联组成光伏阵列，和逆变器或控制器(2)一起形成太阳能发电系统。太阳能电池阵列产生的电能，通过逆变器或控制器(2)转换成用户方便使用的电能送到用电单位(10)。
由太阳能电池板(1)背面的热交换器(3)、冷贮水箱(5)、水泵(9)和与之相联的管道构成了连接两大系统的连接机构，来完成对太阳能电池板(1)进行冷却的水冷循环。
热泵锅炉系统由压缩机系统(4)、冷贮水箱(5)、蒸发器(6)、热贮水箱(7)、冷凝器(8)组成。热泵锅炉系统的作用是利用压缩机系统(4)热泵作用，通过蒸发器(6)吸收冷贮水箱(5)中水的热量，再通过冷凝器(8)来加热贮水箱(7)的水。热泵锅炉系统的控制器可根据用户的需要调节热贮水箱(7)中的水温；从而使用户能得到理想温度的热水或蒸汽。
当太阳辐射量减少导致太阳能电池板(1)的集热作用小，或者人们对热水或蒸汽的需求量很大时，太阳能电池集热作用产生的热量已不能满足人们所需，热泵锅炉系统会将冷贮水箱(5)中的水温降到环境温度以下，这样流经太阳能电池板(1)中的水温低于环境温度，太阳能电池板(1)将与其周围的空气产生热交换。空气中的热能被系统吸收，最终也被转换成热贮水箱(7)的水中的热能。
当太阳能电池板(1)的表面有积雪时，可控制压缩机系统(4)反向运行，利用热贮水箱(7)中水的热量快速化雪。由于太阳能电池板(1)在安装时都有一定的倾角，只要电池板表面的积雪融化，在重力的作用下，积雪很容易沿太阳能电池板(1)的表面滑落。大大节省了除雪所需能量。
因此，热泵锅炉与太阳能发电互补系统集太阳能发电系统和空气源热泵锅炉系统的优点于一身，在最大限度利用太阳辐射到地面上的能量的同时，又取代了能耗大，且产生大量空气污染的燃料锅炉系统。
具体实施方案
例如有一酒店，楼顶面积为1200平方米，可用长×宽为635mm×2490mm非晶硅太阳能电池板500件组成一个20KW的小型的太阳能发电站。根据用户用水量的大小选用不同功率有热泵锅炉系统和冷贮水箱、热贮水箱的大小。
1、将平板式热交换器安装在太阳能电池板的背面；
2、按普通的太阳能电站建站方式建立起20KW太阳能发电站；
3、选择合适的位置安装好冷贮水箱、热贮水箱、和热泵锅炉系统；
4、将太阳能电池板组合件背面的热交换器进水端全部连接起来，汇成一条总管与水泵的出水端相连；
5、将水泵的进水端与冷贮水箱的出水端相连；
6、将太阳能电池板组合件背面的热交换器出水端全部连接起来。汇成一条总管与冷贮水箱的进水端相连；
7、将上述第3、4、5步骤中的连接水管用保温材料包裹，并固定在楼面建筑上；
8、将热泵锅炉系统的蒸发器装入冷贮水箱内并接入热泵锅炉系统。连接处用保温材包裹；
9、将热泵锅炉系统的冷凝器装入热贮水箱内并接入热泵锅炉系统。连接处用保温材包裹；
10、连接好温度传感器、水箱中的液位传感器和控制单元；
11、将热贮水箱的自来水注入口接入自来水管道，用户热水引出口接到用户用水入口；
12、确认一切连接无误后。分别往冷贮水箱和热贮水箱中注入其容积的80％左右的清水，并且水量要确保蒸发器和冷凝器都浸入水中。
Claims (1)
1.一种热泵锅炉与太阳能发电互补系统。其特征是：在太阳能电池板的背面增加热交换器，通过水泵与热泵锅炉的冷端的贮水箱相连，组成冷却水循环系统。
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| CN102635980A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-08-15 | 上海理工大学 | 太阳能光伏热泵系统 |
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| WO2025001691A1 (zh) * | 2023-06-30 | 2025-01-02 | 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 | 一种废热回收系统 |
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