專利名稱：太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光電利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著世界能源危機的加劇，世界各國都在從兩條道路尋求解決能源危機的辦法，即一條道路是尋求新能源和可再生能源的利用；另一條是尋求新的節(jié)能技術(shù)，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太陽能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，近年來世界各國都投入了巨資來研究太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，取得了巨大進展，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已由航空航天應(yīng)用轉(zhuǎn)向民用，并逐步走進千家萬戶。熱泵技術(shù)是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過電力做功，輸出能用的高品位熱能的技術(shù)。它是一種節(jié)能、清潔的采暖及空調(diào)一體化技術(shù)。通常情況下，熱泵裝置在工作時消耗的電能是傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)提供給的電網(wǎng)的電。如果能利用太陽能光伏發(fā)電，直接將綠色的電能供給節(jié)能的熱泵裝置，那將實現(xiàn)綠色能源與節(jié)能技術(shù)的美好結(jié)合，開拓綠色節(jié)能技術(shù)新領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)無電地區(qū)或缺電地區(qū)利用太陽能發(fā)電直接驅(qū)動水源、空氣源熱泵供熱或供暖，以供人們?nèi)粘Ｉ?、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等使用。
本發(fā)明提供的一種太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，由獨立的太陽能光伏供電裝置及熱泵空調(diào)裝置構(gòu)成，熱泵空調(diào)裝置通過太陽能光伏供電裝置提供的電源進行工作。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏直流供電裝置，太陽能光伏直流供電裝置主要由太陽電池及控制器組成，太陽電池及控制器之間通過導(dǎo)線予以連接。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏蓄電直流供電裝置，太陽能光伏蓄電直流供電裝置主要由太陽電池、控制器及蓄電池組成，太陽電池、控制器及蓄電池之間通過導(dǎo)線予以連接。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏交流供電裝置，太陽能光伏交流供電裝置主要由太陽電池、控制器及逆變器組成，太陽電池、控制器及逆變器之間通過導(dǎo)線予以連接。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏蓄電交流供電裝置，太陽能光伏蓄電交流供電裝置主要由太陽電池、控制器、蓄電池及逆變器組成，太陽電池、控制器、蓄電池及逆變器之間通過導(dǎo)線予以連接。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的熱泵空調(diào)裝置為直流壓縮空氣源熱泵空調(diào)裝置。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的熱泵空調(diào)裝置為直流壓縮水源熱泵空調(diào)裝置。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的熱泵空調(diào)裝置為交流壓縮空氣源熱泵空調(diào)裝置。
作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的熱泵空調(diào)裝置為交流壓縮水源熱泵空調(diào)裝置。
本發(fā)明所述的熱泵空調(diào)裝置主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成。
本發(fā)明的工作原理是a)獨立的太陽能光伏供電裝置(如圖1)獨立的太陽能光伏供電裝置主要是由太陽電池、控制電路和蓄電池以及用電負載四部分組成。太陽能光伏供電裝置的輸出功率可以根據(jù)用電實際需要任意設(shè)計，大到可以是一個100kW以上的大型光伏電站，小到可以是一個1W以下的小型或微型光伏電源。通過導(dǎo)線將作為各自獨立的部件如太陽電池、控制電路和蓄電池連接起來即可構(gòu)成一個最基本的太陽能光伏供電裝置。太陽電池作為發(fā)電裝置一般要安裝在室外有太陽光照射的地方(如用非晶硅太陽電池，也可安置在室內(nèi)有光照的地方)，而控制電路和蓄電池由于防潮、溫度等原因一般要安放在室內(nèi)或室外具有防潮和隔熱功能的保護箱或小房間內(nèi)。獨立的太陽能光伏供電裝置能以直流或交流、低壓或高壓的方式滿足負載的供電需求。
b)熱泵空調(diào)裝置(如圖2)在自然界中，水總是由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實現(xiàn)水的由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。
在制熱狀態(tài)下，熱泵是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置，所以熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)。熱泵利用的低溫熱源通常可以是環(huán)境(大氣、地表水和大地)或各種廢熱。按照獲得熱源得途徑不同，熱泵可以分為空氣源熱泵和水源熱泵?？諝庠礋岜檬且允彝饪諝鉃橐粋€熱源，在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源，從室外空氣中吸收熱量，經(jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)供暖。水源熱泵是利用大地(土壤、地層、地下水)作為熱源。
空氣源熱泵和水源熱泵的構(gòu)成原理可以由圖2看出，他們主要是由蒸發(fā)器1、壓縮機2、冷凝器3和膨脹閥4四部分組成，通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量)→壓縮→冷凝(放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到須熱的場合。
熱泵的制熱循環(huán)逆循環(huán)則是制冷循環(huán)。所以，只需在熱泵系統(tǒng)中設(shè)置逆向閥門，就可將熱泵系統(tǒng)變成一臺制冷機，滿足用戶的用冷要求。
本發(fā)明利用太陽能光伏發(fā)電，直接將綠色的電能供給節(jié)能的熱泵裝置，與電加熱、燃氣、燃煤等供熱供暖裝置相比，本發(fā)明既節(jié)能又環(huán)保，同時可實現(xiàn)無電地區(qū)或缺電地區(qū)利用太陽能發(fā)電直接驅(qū)動水源、空氣源熱泵供熱或供冷，以供人們?nèi)粘Ｉ睢⒐まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)等使用，實現(xiàn)了綠色能源與節(jié)能技術(shù)的美好結(jié)合，開拓了綠色節(jié)能技術(shù)新領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明太陽能光伏供電裝置工作原理圖；圖2為本發(fā)明熱泵工作原理圖；圖3a～3d為本發(fā)明太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)的四種設(shè)計方案圖；圖4為本發(fā)明的一個具體實施方案的系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出利用高效獨立的太陽能光伏供電裝置作為熱泵空調(diào)裝置的電源，滿足直流供電或交流供電的不同需求，同時通過對整體系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，按照太陽能光伏供電裝置提供電源方式與熱泵空調(diào)裝置組合形式的不同，提出太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)的如下四種設(shè)計方案，以滿足不同應(yīng)用場合、不同用戶的多種需求(1)太陽能光伏直流熱泵空調(diào)系統(tǒng)(如圖3a)太陽能光伏直流熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以將太陽能光伏裝置發(fā)電產(chǎn)生的直流電直接與由直流電機驅(qū)動的直流壓縮熱泵裝置結(jié)合，無須任何中間轉(zhuǎn)換設(shè)備，實現(xiàn)最高的系統(tǒng)效率。根據(jù)系統(tǒng)熱源不同、供熱(冷)方式的不同，又可分為太陽能光伏直流空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏直流空氣源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)、太陽能光伏直流水源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏直流水源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)等。
(2)太陽能光伏蓄電直流熱泵空調(diào)系統(tǒng)(如圖3b)太陽能光伏蓄電直流熱泵空調(diào)系統(tǒng)與太陽能光伏直流熱泵空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別在于利用蓄電池裝置，實現(xiàn)太陽能光伏裝置的穩(wěn)定供電功能，同時減少太陽電池的使用量。同樣地，根據(jù)系統(tǒng)熱源不同、供熱(冷)方式的不同，又可分為太陽能光伏蓄電直流空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電直流空氣源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電直流水源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電直流水源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)等。
(3)太陽能光伏交流熱泵空調(diào)系統(tǒng)(如圖3c)太陽能光伏交流熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以將太陽能光伏裝置發(fā)電產(chǎn)生的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，然后與常規(guī)的交流壓縮熱泵裝置相結(jié)合，具有較大的通用性。根據(jù)系統(tǒng)熱源不同、供熱(冷)方式的不同，又可分為太陽能光伏交流空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏交流空氣源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)、太陽能光伏交流水源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏交流水源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)等。
(4)太陽能光伏蓄電交流熱泵空調(diào)系統(tǒng)(如圖3d)同樣地，太陽能光伏蓄電交流熱泵空調(diào)系統(tǒng)與太陽能光伏交流熱泵空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別在于利用蓄電池裝置，實現(xiàn)太陽能光伏裝置的穩(wěn)定供電功能，同時減少太陽電池的使用量。根據(jù)系統(tǒng)熱源不同、供熱(冷)方式的不同，又可分為太陽能光伏蓄電交流空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電交流空氣源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電交流水源熱泵熱水系統(tǒng)、太陽能光伏蓄電交流水源熱泵暖氣(空調(diào))系統(tǒng)等。
本發(fā)明的一個具體實施方案采用如上所述設(shè)計方案(4)，設(shè)計一個太陽能光伏蓄電交流空氣熱泵熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空氣為熱源，產(chǎn)生熱水，其系統(tǒng)原理圖見圖4，系統(tǒng)基本配置如下表

該系統(tǒng)利用太陽能電池板吸收太陽光能，每天產(chǎn)生約3～4度電，并通過逆變器將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成220V的交流電，供空氣熱泵熱水裝置使用，與此同時，將多余的電能儲存在蓄電池中。該太陽能光伏空氣源熱泵熱水系統(tǒng)每天正常運行2～3個小時，提供一個家庭150～200升生活熱水需要，完全不需要額外的電能。
權(quán)利要求
1.一種太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于由獨立的太陽能光伏供電裝置及熱泵空調(diào)裝置構(gòu)成，熱泵空調(diào)裝置通過太陽能光伏供電裝置提供的電源進行工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏直流供電裝置，太陽能光伏直流供電裝置主要由太陽電池及控制器組成，太陽電池及控制器之間通過導(dǎo)線予以連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏蓄電直流供電裝置，太陽能光伏蓄電直流供電裝置主要由太陽電池、控制器及蓄電池組成，太陽電池、控制器及蓄電池之間通過導(dǎo)線予以連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏交流供電裝置，太陽能光伏交流供電裝置主要由太陽電池、控制器及逆變器組成，太陽電池、控制器及逆變器之間通過導(dǎo)線予以連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能光伏供電裝置為太陽能光伏蓄電交流供電裝置，太陽能光伏蓄電交流供電裝置主要由太陽電池、控制器、蓄電池及逆變器組成，太陽電池、控制器、蓄電池及逆變器之間通過導(dǎo)線予以連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵空調(diào)裝置為直流壓縮空氣源熱泵空調(diào)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵空調(diào)裝置為直流壓縮水源熱泵空調(diào)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵空調(diào)裝置為交流壓縮空氣源熱泵空調(diào)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵空調(diào)裝置為交流壓縮水源熱泵空調(diào)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9任一項所述的太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵空調(diào)裝置主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成。
全文摘要
一種太陽能光伏熱泵空調(diào)系統(tǒng)，由獨立的太陽能光伏供電裝置及熱泵空調(diào)裝置構(gòu)成，熱泵空調(diào)裝置通過太陽能光伏供電裝置提供的電源進行工作。本發(fā)明利用太陽能光伏發(fā)電，直接將綠色的電能供給節(jié)能的熱泵裝置，與電加熱、燃氣、燃煤等供熱供暖裝置相比，本發(fā)明既節(jié)能又環(huán)保，同時可實現(xiàn)無電地區(qū)或缺電地區(qū)利用太陽能發(fā)電直接驅(qū)動水源、空氣源熱泵供熱或供冷，以供人們?nèi)粘Ｉ睢⒐まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)等使用，實現(xiàn)了綠色能源與節(jié)能技術(shù)的美好結(jié)合，開拓了綠色節(jié)能技術(shù)新領(lǐng)域。
文檔編號F24F5/00GK1651828SQ200510032980
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者沈輝, 舒碧芬, 陳維, 蔡佰明, 蔡志鴻, 胡正南 申請人:中山大學, 佛山市順德區(qū)長菱空調(diào)冷氣機制造有限公司