太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统的制作方法

本技术涉及太阳能光伏光热一体化组件发电、制冷和废热综合利用新能源，特别是一种太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统。

背景技术：

1、全球气候变暖和能源危机对人类生存发展提出严峻挑战，新能源技术是21世纪经济发展中最具决定力的五大技术领域之一，而太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，具有无噪声、无污染、零排放、故障率低和维护简便等优点。目前随着乡村振兴和城市化进程加快，居民建筑供暖、制冷和生活热水负荷在消耗着数量可观的常规能源。

2、本实用新型课题组在申报专利前，对我国寒冷地区供暖情况作了全面的考察和调研，科考线路为：昆明——西昌——康定——理塘——新龙——甘孜——石渠——玉树——称多——囊谦——杂多——治多——曲麻莱——格尔木——茫崖——若羌——民丰——和田——喀什——阿克苏——库车——吐鲁番——乌鲁木齐——阿勒泰——哈巴河——布尔津——哈密——敦煌——酒泉——嘉峪关——张掖——武威——兰州——西安——成都——昆明。本次科考总行程12541公里，通过这次科考基本了解了我国寒冷地区的供暖及供冷背景现状，如下：

3、我国寒冷地区市级以上城市集中供暖基本普及，但没有覆盖。用能情况基本上是烧煤、燃气和电网电力，新能源综合供暖利用基本上还是空白。县级以下乡、镇、村集中供暖几乎是空白点，居民供暖各自为阵，烧煤、烧柴、烧牛粪和电网电力供暖。总的来说，乡、镇、村供暖还比较落后和破坏生态环境。

4、本次考察组印象最深的还是玉树州称多县、襄谦县、杂多县、治多县、曲麻莱县及所辖各乡、村居民供暖情况，他们为保护三江源(长江、黄河、澜沧江)的源头汇水区，被誉为“中华水塔”他们提出的口号是“冰天雪地、也是金山银山”令考察组成员非常感动。当地居民每年有七个月都在零度以下生活，供暖情况非常落后。另外，西北部地区夏天比较热，气温都在35度左右，需要空调制冷，本实用新型为供暖、制冷双向系统，冬季供暖，夏季供冷的同时将产生的废热收集为免费的生活热水。

5、为解决建筑供暖、制冷和生活热水消耗巨量的常规能源。本实用新型目的是提供太阳能光伏光热组件产生的直流电，通过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电，供给系统负载使用，余电并入市电电网。太阳能电池发电产生的废热和太阳能光伏光热组件空腔闷晒产生的热能，经过超导热管换热器和水源热泵转换成低品位热水，通过空气能双源热泵加热至55℃热水供暖和生活热水。从而实现光伏光热双效太阳能采集的功能，达到发电、热水联产的目的。

技术实现思路

1、在深入调查的基础上，为克服目前某些地区仍不能很好地使用冷、热水的困境，故开发一套太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统。

2、本实用新型采用如下技术方案实现。

3、一种太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统，本实用新型所述一体化暖、冷系统的结构及连接关系包括：

4、太阳能光伏光热组件1依序与并网逆变器4、交流汇流柜5、光伏智能电表6、市电电网7、电网智能电表8、配电柜9、设备智能控制柜10连接；

5、设备智能控制柜10分别与温控微型循环泵11、超导热管换热器12、水源热泵13、空气能双源热泵19连接；

6、太阳能光伏光热组件1、温控微型循环泵11、超导热管换热器12、水源热泵13依序连接；

7、空气能双源热泵19分别与恒温热水箱14和恒温冷水箱23连接；

8、水源热泵13、恒温热水箱14、智能供暖水表15、供暖盘管16、用户冬季供暖装置17、供暖回水装置18依序连接；

9、恒温热水箱14、智能热水表20、供热水管21、用户生活热水供给端口22依序连接；

10、恒温冷水箱23依序与智能供冷水表24、供冷盘管25、用户夏季供冷气装置26、供冷回水装置27连接；

11、上述连接包括电缆连接或管道连接。

12、进一步为，本实用新型所述恒温热水箱14与供冷回水装置27连接。

13、进一步为，本实用新型所述恒温热水箱14与供暖回水装置18连接。

14、进一步为，本实用新型所述太阳能光伏光热组件1通过连接件与标准钢架2连接；所述标准钢架2固定设置在建筑屋顶3上。

15、进一步为，本实用新型所述太阳能光伏光热组件1包括太阳能电池28、吸热翅片29、超导热管30、铝合金真空边框31、保温材料32、边框底板33构成的一个封闭体；

16、所述太阳能电池28固定设置在铝合金真空边框31上部；

17、所述边框底板33固定设置在最底部，与铝合金真空边框31嵌合连接；

18、所述保温材料32固定贴附设置在边框底板33上部；

19、所述吸热翅片29、超导热管30固定设置在铝合金真空边框31的框体内部；

20、所述超导热管30包括端头横向设置的两根和纵向设置的多根构成，超导热管30之间相互连通；

21、所述吸热翅片29固定设置在纵向设置的超导热管30之间。

22、进一步为，本实用新型所述铝合金真空边框31构成的框体尺寸参数为：长2278mm、宽1134mm、高60mm。该尺寸依托现有太阳能电池规格设计，且在热效力产生、传递过程中适配性好。

23、本实用新型上述的太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统的使用方法，所述方法包括太阳能光伏光热组件1内的太阳能电池28吸收日照辐射能量产生直流电，直流电通过并网逆变器4转变成符合电网要求的交流电，交流电通过电缆分别连接交流汇流柜5、光伏智能电表6、市电电网7、电网智能电表8、配电柜9、设备智能控制柜10，设备智能控制柜10对系统设备运行进行控制和调节，将交流电分别供给温控微型循环泵11、超导热管换热器12、水源热泵13、空气能双源热泵19，设备负载用不完的电输入市电电网，出现极端天气情况系统设备用电由市电电网供给；

24、设备智能控制柜10连接温控微型循环泵11、超导热管换热器12、水源热泵13、空气能双源热泵19，通过手机移动网络连接设备智能控制柜10，分别实时远程监控设备的运行情况和故障，实现远程开机和关机。

25、进一步为，本实用新型所述使用方法包括太阳能光伏光热组件1内的太阳能电池28发电产生的废热和太阳能光伏光热组件1闷晒产生的热能，由太阳能光伏光热组件1空腔中的吸热翅片29、超导热管30空腔中的超导液循环吸收热能，经过温控微型循环泵11、超导热管换热器12和水源热泵13将热能转化成低品位热水，储存于恒温热水箱14，通过空气能双源热泵将低品位热水加热至55℃恒温热水。

26、进一步为，本实用新型所述使用方法包括超导热管换热器12内部设置电加热器，用于极寒天气加热换热器冷媒介质温度，温控微型循环泵11进入工作状态，快速融化太阳能光伏光热组件1表面的冰、雪(冰、雪太厚组件无法吸收光能)，确保光伏电站在短时间内进入正常发电运行。

27、进一步为，本实用新型所述使用方法包括水源热泵13连接超导热管换热器12和恒温热水箱14，形成两个降温和升温的独立系统，互不串水和串温，超导热管换热器12腔体内使用冷媒介质；水源热泵13可充分提取超导热管换热器12中的热能，增强换热器换热效率，降低太阳能光伏光热组件1中的热量，增加发电量。

28、进一步为，本实用新型所述使用方法包括空气能双源热泵19连接恒温冷水箱23和恒温热水箱14，空气能双源热泵19制冷7℃冷水过程产生的废热利用余热回收制冷技术(现有技术)循环回到恒温热水箱14中，实现能源的再利用和环境的保护。

29、本实用新型系统的有益效果是：

30、1)本实用新型创造性地采用全新的智能集成技术提高太阳能光伏光热组件系统的综合转换效率，实用性更广泛地用于所有建筑体型(民用、工商业、工业、军队)集中供暖、制冷和生活热水。

31、2)本实用新型创造性地解决了夏季、冬季气温变化对光伏组件正常运行产生的影响和效益。夏季环境高温对光伏组件运行的影响非常大，太阳能电池工作温度可达60多℃，造成组件功率损失，降低电站发电量，局部温度过高会产生热斑影响光伏组件的寿命。

32、3)本实用新型太阳能光伏光热组件为新型全封闭腔体，经系统超导热管换热器和水源热泵循环工作排除废热，将废热转换成热水。本实用新型课题组经过小型实验运行得出如下参数，腔体运行温度控制在20℃左右，太阳能电池效率最高，同时也有最高的输出功率，太阳能电池发电效率可以增加13％左右。太阳能光伏光热组件收集的废热和闷晒热能，效率可以达到33％(国家标准平板集热器额定效率为47％)，加上空气能双源热泵的能效。本实用新型太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统与常规光伏发电和光热系统比较，在同等占地面积(光伏组件转化效率为22％，平板集热器额定效率为47％)本实用新型系统综合转化效率可达到80％以上。

33、4)冬季早晨光伏组件积雪、结冰，太阳能电池无法正常吸收日照辐射能量影响正常发电，本系统只需加热超导热管换热器冷媒介质温度，温控微型循环泵单独运行15分钟后，太阳能电池表面冰、雪全部融化。太阳能光伏电站进入正常发电运行，提高发电效率。

34、5)本实用新型太阳能、空气能、电网与建筑光电热储一体化暖、冷系统及使用方法，本实用新型填补了寒冷地区县、乡、镇、村冬季新能源技术集中供暖的空白；特别适应北方乡村、居民小区、学校、医院、养老院、酒店、商场、政府机关、军营哨所、工商业、工厂等单位集中供暖、制冷和生活热水的需求。