一种太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统及工作方法与流程

本发明涉及太阳能供热，尤其涉及一种太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统及工作方法。

背景技术：

1、空气源热泵是把不能直接利用的低位热能（如空气中所含的热量）转换为可以直接利用的高位热能。空气源热泵供暖系统在运行中几乎不产生温室气体和污染物的排放，相比传统供暖方式，节能优势明显，有助于改善大气环境质量。

2、空气源热泵供暖系对外界环境温度有一定依赖性，气温过低时，系统的供暖效果受到一定影响，在一定湿度条件下易出现结霜问题，在寒冷地区应用的可靠性差。热泵利用空气作为可再生能源，并辅以取之不竭用之不尽的清洁能源——太阳能，可以在不同天候和时间段中实现能源的互补，进一步提高整体的能源利用效率。

3、太阳能光伏光热技术（pvt）是太阳能光伏技术和太阳能光热技术的综合利用。光伏技术采用太阳能光伏板，通过控制系统将太阳辐射转换为电能。光热技术通过集热器将太阳辐射转换为热能，同时利用热循环，冷却太阳能光伏板，提高光电转换效率，最大限度地利用太阳能资源。但是太阳能供暖系统受地理位置、天气条件、存储技术的限制，造成太阳能供暖的局限性。

4、公告日为2018.06.5、公告号为cn207455686u的中国实用新型专利公开了一种空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水系统，以太阳能、空气源热泵为热源，以无水地暖为新型供暖形式，全年可提供生活热水的复合采暖供冷供热水系统。具体来说包括：太阳能集热器、蒸发器、压缩机、蓄热水箱、第二水箱、地埋盘管、用水设备、第一换热器和第二换热器。利用空气及太阳能为双热源，采用空气源热泵耦合太阳能无水采暖供冷供热水系统。

5、公布日为2018.12.28、公布号为cn109099614a的中国发明专利公开了一种新型太阳能无霜空气源热泵系统，包括光热光电系统、溶液循环系统、热泵系统；所述光热光电系统包括将太阳能转化成热能和电能的光热光电一体化模块、控制器、用于存储电能的蓄电池和用于存储热能的蓄热水箱。所述溶液循环系统包括溶液塔、溶液泵、板式换热器、稀溶液加热器、轴流风机和翅片式风冷换热器。所述热泵循环系统包括压缩机、四通换向阀氟换热水器。

6、但是上述两个专利均未能对生产过程中释放出来的多余的、未被利用的热能回收利用。

技术实现思路

1、针对上述的技术问题，本发明提出一种太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统及工作方法，用于解决现有技术中太阳能耦合空气热源泵的系统均未能对生产过程中释放出的多余的未被利用的热能进行回收利用的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统，包括相连接的太阳能pv/t组件、空气源热泵机组、蓄热器、余热换热器和离网配电组件，还包括空气源热泵源侧余热补热单元四，空气源热泵源侧余热补热单元四包括所述的空气源热泵机组和所述的余热换热器，且空气源热泵机组通过补热储热循环泵与余热换热器连接成循环余热补热单元。本发明通过对生产过程中释放出来的多余的、未被利用的热能利用，实现余热回收，通过余热换热器用于对进入空气源热泵系统的空气进行加热；本发明利用光伏电池的光生伏打效应直接把太阳的辐射能转变为电能，产生的电力以系统自用为主，就近解决供电和用电；本发明通过蓄热器贮存高温烟气余热、冷却介质余热、废水废气余热、化学反应余热、高温产品和炉渣等不同类型的余热，实现对余热的回收利用。

4、进一步地，还包括空气源热泵源侧太阳能补热单元三，空气源热泵源侧太阳能补热单元三包括所述的太阳能pv/t组件和所述空气源热泵机组，且太阳能pv/t组件通过补热储热循环泵与空气源热泵机组连接成循环太阳能补热单元。

5、进一步地，还包括空气源热泵源侧蓄热器补热单元五，空气源热泵源侧蓄热器补热单元五包括所述的空气源热泵机组和所述的蓄热器，且空气源热泵机组通过补热储热循环泵与蓄热器连接成循环蓄热器补热单元。

6、进一步地，还包括空气源热泵用户侧供热单元六，空气源热泵用户侧供热单元六包括串联的所述的空气源热泵机组和供热循环泵用于给用户侧供热。

7、进一步地，还包括太阳能发电补电单元一和太阳能储热单元二，太阳能发电补电单元一包括串联的太阳能pv/t组件和离网配电组件，离网配电组件还与所述的补热储热循环泵、供热循环泵以及空气源热泵机组的空气源热泵压缩机连接用于供电；太阳能储热单元二包括所述的太阳能pv/t组件和蓄热器，且太阳能pv/t组件通过补热储热循环泵与蓄热器连接成循环储热单元。

8、进一步地，还包括空气源热泵用户侧联合蓄热器供热单元七，空气源热泵用户侧联合蓄热器供热单元七包括所述的供热循环泵、所述的空气源热泵机组和所述的蓄热器，所述的空气源热泵机组通过线路一与供热循环泵串联，空气源热泵机组通过线路二连接至用户侧，蓄热器通过进出口线路与线路二循环连接，进出口线路的其中一条通过并联线路与线路一连接，且并联线路、进出口线路和线路一以及线路二分别设有阀门ⅹ、阀门ⅺ、阀门ⅻ、阀门ⅰ和阀门ⅱ用于控制空气源热泵机组和所述的蓄热器的并联或串联运行。

9、进一步地，还包括空气源热泵用户侧蓄热器供热单元八，空气源热泵用户侧蓄热器供热单元八包括所述的补热储热循环泵和所述的蓄热器，补热储热循环泵通过所述的并联线路以及所述的进出口线路与所述的蓄热器串联用于蓄热器释放所储存的热量向用户侧供热。

10、进一步地，还包括余热储热单元九，余热储热单元九包括通过所述的蓄热器、补热储热循环泵和余热换热器，所述的蓄热器、补热储热循环泵和余热换热器通过线路连接成循环余热储热单元，蓄热器与补热储热循环泵之间的线路上设有阀门ⅷ，补热储热循环泵与余热换热器之间的线路上设有阀门ⅲ和阀门ⅸ。

11、进一步地，所述的空气源热泵机组与蓄热器之间的连接线路上设有阀门ⅵ；补热储热循环泵与蓄热器之间的连接线路上还设有阀门ⅲ；空气源热泵机组与太阳能pv/t组件之间的连接线路上设有阀门ⅱ和阀门ⅴ；太阳能pv/t组件与补热储热循环泵之间的连接线路上设有阀门ⅰ，补热储热循环泵与空气源热泵机组之间的连接线路上设有阀门ⅳ，补热储热循环泵与余热换热器之间的连接线路上设有阀门ⅶ。

12、一种太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统的工作方法，包括上述任一项所述的太阳能补电补热无结霜空气源热泵供热系统，还包括太阳辐射时工作方法a、供暖方法b、并联运行方法c和串联运行方法d；

13、太阳辐射时工作方法a包括如下步骤：

14、a1、当系统接收到太阳辐射时，通过开启阀门ⅰ、阀门ⅷ、阀门ⅸ、阀门ⅲ、阀门ⅱ、阀门ⅹ和阀门ⅻ，太阳能储热单元二和空气源热泵用户侧蓄热器供热单元八运行，太阳能pv/t组件获得的能量一部分通过补热储热循环泵循环储存在蓄热器中，向末端供暖；

15、a2、通过开启阀门ⅰ、阀门ⅳ、阀门ⅴ和阀门ⅱ，太阳能pv/t组件获得的能量一部分用于空气预热器，当时室外温度较低时或者低于设定值时，空气源热泵源侧太阳能补热单元三运行，对空气源热泵蒸发器侧进行补热；

16、a3、太阳能发电补电单元一运行，太阳能pv/t组件获得的一部分能量用于太阳能光伏发电；光伏板产生的电，通过逆变器产生交流电供给补热储热循环泵、供热循环泵和空气源热泵压缩机；

17、供暖方法b包括如下步骤：开启阀门ⅰ和阀门ⅱ，空气源热泵用户侧供热单元六运行，空气源热泵机组通过供热循环泵循环后通过冷凝器放出热量，用户侧供暖；

18、并联运行方法c包括如下步骤：开启阀门ⅹ、阀门ⅻ、阀门ⅰ和阀门ⅱ，空气源热泵机组和蓄热器并联运行；

19、串联运行方法d包括如下步骤：开启阀门ⅺ、阀门ⅻ和阀门ⅰ，当空气源热泵机组出水温度＜蓄热器的温度时，空气源热泵机组和蓄热器串联运行。

20、本发明的有益效果：

21、1、本发明的太阳能pv/t组件将太阳能光热转换为热能，通过蓄热器贮存数天甚至更久太阳能得热量，在需要的时候释放；

22、2、本发明的太阳能pv/t组件获得的能量循环对空气源热泵、空气预热器进行补热，加热其周围空气，既能提高空气源热泵工况，又能降低空气源热泵因环境温度较低致使结霜的风险；

23、3、本发明的蓄热器储存的能量通过补热储热循环泵循环，对空气源热泵、空气预热器进行补热；

24、4、本发明通过对生产过程中释放出来的多余的、未被利用的热能利用，实现余热回收，通过余热换热器用于对进入空气源热泵系统的空气进行加热；

25、5、本发明利用光伏电池的光生伏特效应直接把太阳的辐射能转变为电能，产生的电力以系统自用为主，就近解决供电和用电；

26、6、本发明空气源热泵通过冷凝器释放可供利用的热量，经过循环泵循环，单独向用户侧供热；

27、7、本发明的余热储热单元九通过蓄热器贮存高温烟气余热、冷却介质余热、废水废气余热、化学反应余热、高温产品和炉渣等不同类型的余热，实现对余热的回收利用；

28、8、本发明蓄热器的存在可以解决由于时间、空间或强度上的热能供给和需求不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率。