一种可用于超低温环境的高效PVT热泵供暖/供冷/发电系统的制作方法

一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统
技术领域
1.本实用新型涉及太阳能光伏光热技术领域，具体涉及一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统。


背景技术：

2.太阳能以其分布广泛、容易获取、蕴藏能量大、清洁无污染等特点逐渐成为化石能源的重要替代物，太阳能的综合利用是解决能源问题和环境污染问题的有效途径之一。
3.目前，pvt组件能够将太阳能的光伏和光热在同一结构内集成为一体化，同时将太阳能转化为电能和热能。在pvt组件中，不仅pvt组件的正面要作为产生电流的装置，pvt组件的背面还要充当集热翅片式蒸发器，进而使得pvt组件可以同时将太阳能转化为电能和热能。在pvt组件中，光伏电池将一部分的太用能辐射转化为电能，而其他的光伏板在发电过程中会使电池内部产生大量的废热，使得光伏电池温度升高，导致光电效率下降。而光伏光热技术正好可以将电池内产生的废热导出并加以回收利用，在给光伏电池降温，保证光电转换效率在理想状态下的同时，提供了一种更全面、效率更高的太用能利用方式。
4.pvt热泵主机系统，尤其是商用pvt热泵主机系统机组在实际工程应用中，由于管路长，尤其是主机到pvt组件的连接管长达125m，在北方地区冬天时节，pvt热泵主机系统的制冷系统在制热模式下容易出现压缩比过高。压缩比过高一方面容易导致压缩机负荷变大，当负荷较大时，工作效率降低，电力资源消耗增加；另一方面高压侧内部温度会升高，这样不仅会影响制冷剂的性能，还可能导致润滑油的粘度下降，润滑作用降低，在压缩机中不能发挥其应有的润滑油作用，使压缩机的磨损概率增加。随着运行时间的增加，系统中的润滑油越积越多，压缩机会因为缺油而损坏。
5.同时，在北方出现低温高湿天气时，机组翅片蒸发器容易结霜，导致压缩机启动困难或无法正常运行。
6.因此解决压缩比过高和机组化霜效率慢的问题是保证pvt热泵主机系统正常运行的重要条件。


技术实现要素：

7.本实用新型的实用新型目的是提供一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统，能快速化霜，并调整系统的压力，解决压缩比过高的问题。
8.为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统，包括压缩机、四通阀、水侧冷凝换热器、pvt组件、翅片式蒸发器、冷媒电辅热装置和液封压力调整阀；所述四通阀的第一接口与所述压缩机的出口连接，第二接口与所述水侧冷凝换热器一个制冷剂接口连接，第三接口与所述翅片式蒸发器连接，第四接口与所述压缩机入口和所述pvt组件连接；所述pvt组件和所述翅片式蒸发器并联在所述水侧冷凝换热器另一个制冷剂接口的连接管道上；所述冷媒电辅热装置设置在所述第四接口与所述压缩机入口之间的连接管道上；所述液封压力调整阀的一个接
口连接在所述冷媒电辅热装置与所述压缩机入口之间的连接管道上，另一个接口连接在所述水侧冷凝换热器另一个制冷剂接口的连接管道上。
9.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括汽液分离器；所述汽液分离器设置在所述第四接口与所述压缩机之间的连接管道上，并位于所述冷媒电辅热装置与所述压缩机之间。
10.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括油分离器；所述油分离器设置在所压缩机与所述第一接口之间的连接管道上，所述油分离器的另一接口通过管道与所述压缩机的一个进口连接。
11.进一步地，在所述油分离器另一个接口与所述压缩机进口之间的连接管道上设置有毛细管组；所述毛细管组包括并联的第一毛细管和第二毛细管。
12.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括第一筛网过滤器；所述第一筛网过滤器设置在所述油分离器与所述毛细管组之间的连接管道上。
13.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括平衡罐；所述平衡罐设置在所述水侧冷凝换热器另一个制冷剂接口的连接管道上，并与所述pvt组件和所述翅片式蒸发器串联。
14.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括板式经济器、第一电子膨胀阀和过冷管；所述板式经济器和所述过冷管依次连接在所述水侧冷凝换热器另一个制冷剂接口的连接管道上，并位于所述平衡罐与所述pvt组件和所述翅片式蒸发器之间。
15.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀；所述第二电子膨胀阀设置在所述水侧冷凝换热器与所述蒸发器之间的连接管道上；所述第三电子膨胀阀设置在所述水侧冷凝换热器与所述pvt组件之间的连接管道上。
16.进一步地，所述可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括第三筛网过滤器，所述第三筛网过滤器设置在所述水侧冷凝换热器与所述第三电子膨胀阀之间的连接管道上。
17.进一步地，所述水侧冷凝换热器还具有进水口和出水口；在所述进水口的连接管道上设有水流开关。
18.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
19.由于在四通阀的第四接口与压缩机之间的连接管道上设置有冷媒电辅热装置，当室外温度过低，外机翅片结霜，影响热泵系统正常供暖时，冷媒电辅热装置能够快速化霜，降低室内温度波动，从而提高室内采暖环境的舒适度，提高生活热水水温恒温的稳定性；
20.同时，由于在水侧冷凝换热器制冷剂出口管道与第四接口和压缩机之间的连接管道之间设置液封压力调整阀，当液封压力调整阀的入口压力超过设定值时，液封压力调整阀会慢慢打开，流体流向出口侧，当入口压力降低时，阀门的开度逐渐变小，当入口压力低与设定值时，阀门关闭，因此液封压力调整阀能够有效调整系统的压力，改善因低温环境下不确定变化工况和末端负荷需求不断变化对水侧冷凝器换热器带来的影响；同时解决了因管道长而造成的压缩比过高的问题，避免了压缩机负荷变大，从而使工作效率降低，电力资
源消耗增加。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例1中可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统的结构示意图。
22.其中：1、压缩机；2、膜片式高压开关；3、油分离器；4、第一筛网过滤器；5、四通阀；6、水侧冷凝换热器；7、第二筛网过滤器；8、冷媒电辅热装置；9、板式经济器；10、第一电子膨胀阀；11、第一毛细管；12、电磁阀；13、第二毛细管；14、汽液分离器；15、膜片式低压开关；16、平衡罐；17、翅片式蒸发器；18、液封压力调整阀；19、过冷管；20、第二电子膨胀阀；21、第三筛网过滤器；22、第三电子膨胀阀；23、第一截止阀；24、pvt组件；25、第二截止阀；26、水流开关。
具体实施方式
23.为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便与充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同与在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
25.实施例1
26.请参照图1，一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统，包括压缩机1、四通阀5、水侧冷凝换热器6、pvt组件24、翅片式蒸发器17、冷媒电辅热装置8和液封压力调整阀18。
27.四通阀5具有第一接口d、第二接口c、第三接口e和第四接口s，其中，第一接口d通过管道与压缩机1的出口连接，第二接口c通过管道与水侧冷凝换热器6一个制冷剂接口连接，第三接口e通过管道与翅片式蒸发器17连接，第四接口s通过管道与压缩机1入口和pvt组件24连接，pvt组件24和翅片式蒸发器17并联在水侧冷凝换热器6另一个制冷剂接口的连接管道上；冷媒电辅热装置8设置在第四接口s与压缩机1入口之间的连接管道上，液封压力调整阀18的一个接口连接在冷媒电辅热装置8与压缩机1入口之间的连接管道上，另一个接口连接在水侧冷凝换热器6另一个制冷剂接口的连接管道上。
28.压缩机1为直流变频压缩机。
29.水侧冷凝换热器6还具有进水口和出水口，水流自进水口流入水侧冷凝换热器6，在水侧冷凝换热器6内换热后从出水口流出。在进水口的连接管道上设有水流开关26。
30.pvt组件24的进口端和出口端的连接管道上分别设有第一截止阀23和第二截止阀25。
31.由于在四通阀5的第四接口s与压缩机1入口之间的连接管道上设置有冷媒电辅热装置8，当室外温度过低，外机翅片结霜，影响热泵系统正常供暖时，冷媒电辅热装置8能够快速化霜。在冬天，水温恒温波动性大，会使人们感到不舒适，而微小的波动则不会引起人
的不舒适感。通过化霜工况实验对比，应用冷媒电加热器化霜，室内温度波动较常规化霜少2.5℃，加热化霜的时间比常规化霜缩短3分钟。因此，通过冷媒电辅热装置8快速化霜能够提高室内采暖环境的舒适度，提高生活热水水温恒温的稳定性。
32.水侧冷凝换热器6出口高压侧排气压力会由于压缩比的增加而变高，会影响水侧冷凝换热器6，压力过大还会具有危险性。在水侧冷凝换热器6制冷剂出口管道与第四接口s和压缩机1入口之间的连接管道之间设置液封压力调整阀18，当液封压力调整阀18的入口压力超过设定值时，液封压力调整阀18会慢慢打开，流体流向出口侧，当入口压力降低时，阀门的开度逐渐变小，当入口压力低与设定值时，阀门关闭。因此，液封压力调整阀18能够有效调整系统的压力，改善因低温环境下不确定变化工况和末端负荷需求不断变化对水侧冷凝器换热器6带来的影响；同时解决了因管道长而造成的压缩比过高的问题，避免了因压缩机1负荷变大，从而使工作效率降低，电力资源消耗增加的问题。
33.为了保证从第四接口s流回压缩机1的制冷剂为气态，在第四接口s与压缩机1入口之间的连接管道上设置汽液分离器14，汽液分离器14位于冷媒电辅热装置8与压缩机1之间。在汽液分离器14与压缩机1之间的连接管道上设置有膜片式低压开关15。
34.为了使从压缩机1出口随高温高压制冷剂流出的润滑油不随制冷剂进入水侧冷凝换热器6、pvt组件24和翅片式蒸发器17等设备，在压缩机1出口与四通阀5第一接口d的连接管道上设置有油分离器3，油分离器3的另一个接口连接在汽液分离器14与压缩机1入口之间的连接管道上。润滑油在油分离器3中与制冷剂分离，然后通过汽液分离器14与压缩机1入口之间的连接管道回流入压缩机1内。在压缩机1与油分离器3之间的连接管道上安装有膜片式高压开关2。
35.自压缩机1出口出来的润滑油为高压润滑油，而压缩机1使用的润滑油为低压润滑油，为了给润滑油降压，在油分离器3的另一个接口与压缩机1入口之间的连接管道上设置有毛细管组，毛细管组包括并联的第一毛细管11和第二毛细管13，在油分离器3与第二毛细管13之间的连接管道上还设置有电磁阀12。毛细管的内径很小，为了保证流入毛细管的润滑油不含颗粒杂质，同时为了保证流回压缩机1内的润滑油不含颗粒杂质，在油分离器3与毛细管组之间的连接管道上设置有第一筛网过滤器4，以过滤掉润滑油中的颗粒杂质，避免颗粒杂质堵塞毛细管以及磨损压缩机1。
36.为了缓解系统压力波动，消除水锤，在水侧冷凝换热器6另一个制冷剂接口的连接管道上设有平衡罐16，平衡罐16位于水侧冷凝换热器6与pvt组件24和翅片式蒸发器17之间，从水侧冷凝换热器6换热后流出的制冷经平衡罐16稳压后分别流向pvt组件24和翅片式蒸发器17。在水侧冷凝换热器6与平衡罐16之间还设置有第二筛网过滤器7。
37.本实用新型的可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统还包括板式经济器9、第一电子膨胀阀10和过冷管19，板式经济器9和过冷管19依次串联在平衡罐16与pvt组件24和翅片式蒸发器17之间的连接管道上。在水侧冷凝换热器6换热后的制冷剂一部分先进入板式经济器9进行放热而使温度降低，液体过冷度增加，然后进入过冷管19再次提升过冷度后，分别流向pvt组件24和翅片式蒸发器17；另一部分则经过第一电子膨胀阀10节流后进入板式经济器9，与从水侧冷凝换热器6换热出来的大部分制冷剂进行热交换，最后进入压缩机1。
38.在过冷管19与翅片式蒸发器17之间的连接管道上设有第二电子膨胀阀20，在过冷
管19与pvt组件24之间的连接管道上设有第三电子膨胀阀22，以精确控制流入翅片式蒸发器17和pvt组件24的制冷剂流量，实现制冷剂流量分配的精准控制。在过冷管19与第三电子膨胀阀22之间还设有第三筛网过滤器21。
39.本实用新型一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统的制热过程如下：
40.压缩机1压缩制冷剂，将制冷剂变成高温高压的气体状态，流经油分离器3将润滑油和制冷剂分离，其中润滑油经由第一筛网过滤器4、第一和/第二毛细管11、13后返回至压缩机1中，不参与制冷剂的行程。而由油分离器3分离出来的制冷剂通过四通阀5的第一接口d进入四通阀5，由四通阀5的第二接口c流出并进入水侧冷凝换热器6与水流进行换热，将热量传递给水流使水流升温变成热水，同时制冷剂变成低温高压的液体，依次流经第二筛网过滤器7、平衡罐16、板式经济器9、过冷管19后，分为两路，一路经过第二电子膨胀阀20后进入翅片式蒸发器17，在翅片式蒸发器17内吸收热量后变成气体状态，通过四通阀55的第三接口e进入四通阀5，并从第四接口s流出，依次经过冷媒电辅热装置8和汽液分离器14后流入压缩机1内，进行再次循环；另一路则经过第三筛网过滤器21和第三电子膨胀阀22后进入pvt组件24进行升温，最后依次经过冷媒电辅热装置8和汽液分离器14后流入压缩机1内，进行再次循环。
41.在整个制热过程中，液封压力调整阀18都会适时调整系统的压力。
42.本实用新型一种可用于超低温环境的高效pvt热泵供暖/供冷/发电系统的制冷过程如下：
43.压缩机1压缩制冷剂，将制冷剂变成高温高压的气体状态，流经油分离器3后将润滑油和制冷剂分离，其中润滑油经由第一筛网过滤器4、第一和/第二毛细管11、13后返回至压缩机1中，不参与制冷剂的行程；而由油分离器3分离出来的制冷剂通过四通阀5的第一接口d进入四通阀5并由四通阀5的第三接口e流出，进入翅片式蒸发器17放热变成低温高压的液体，之后流经第二电子膨胀阀20节流降压后，依次经过冷管19降温，再经过水侧冷凝换热器6换热，平衡罐16稳压卸荷，第二筛网过滤7过滤后进入水侧冷凝换热器6与水流进行换热，吸收水流中的热量，为水流降温，之后再通过四通阀5的第二接口c进入四通阀5并由第四接口s流出，最后依次经过冷媒电辅热装置8和汽液分离器14后流入压缩机1内，进行再次循环。
44.在整个制冷过程中，液封压力调整阀18都会适时调整系统的压力。
45.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对与本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制与本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。