一种PV/T耦合水源热泵多能互补三联供系统及控制方法

本发明涉及太阳能光伏光热技术和热泵，尤其涉及一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统及控制方法。

背景技术：

1、随着建筑低碳化和可再生能源利用的发展，pv/t（太阳能光伏/热）光伏光热组件、水源热泵和储热技术逐渐成为建筑冷热电综合供能的重要组成部分。pv/t组件能够同步输出电能和热能，热泵系统能够高效提升低品位热能品质，蓄热装置能够平衡太阳能供能波动与建筑负荷需求之间的时间差，因此将上述技术耦合构建综合能源系统具有较高的工程应用价值。

2、然而，现有pv/t耦合热泵系统大多仅将储热单元作为普通热水缓冲容器，未对热泵蒸发侧热源的温度维持进行针对性设计；部分系统虽然设置电加热装置，但其作用多为直接补热或末端兜底供热，难以突出热泵热源侧稳定维持的功能。与此同时，现有系统在热源侧与末端供给侧之间的功能划分不够清晰，容易造成热量组织路径混乱、热量分层利用不足以及热泵工况波动较大等问题。

3、针对建筑中夜间负荷较小、白天负荷较大的场景，如学校食堂、办公楼、教学楼等，现有系统还存在太阳能利用率不高、热源侧温度易受连续阴雨天气影响而下降、热泵运行稳定性不足的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统及控制方法，旨在解决现有的pv/t耦合热泵系统热量分层利用不足、太阳能利用率低、热泵运行稳定性不足的问题。

2、第一方面，为实现上述目的，本发明提供一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，包括：

3、pv/t组件，所述pv/t组件上电性连接有逆变器和蓄电池，用于对所述pv/t组件产生的电能进行转换、存储及分配；

4、板式换热器，通过管道与所述pv/t组件连通，所述板式换热器与所述pv/t组件之间的管道上设置有一号循环水泵；

5、加热水箱，通过管道与所述板式换热器连通，所述加热水箱与所述板式换热器之间的管道上设置有二号循环水泵；

6、水源热泵机组，通过管道与所述加热水箱连通，所述水源热泵机组与所述加热水箱之间的管道上设置有五号循环水泵；

7、蓄热水箱，通过管道与所述加热水箱连通，所述蓄热水箱与所述加热水箱之间的管道上设置有三号循环水泵，所述蓄热水箱通过管道与所述水源热泵机组连通，所述蓄热水箱与所述水源热泵机组之间的管道上设置有六号循环水泵；

8、供能末端，通过管道与所述蓄热水箱连通，所述供能末端与所述蓄热水箱之间的管道上设置有四号循环水泵；

9、其中，所述加热水箱上还连接有生活热水换热器，所述生活热水换热器上设置有生活热水供回水接口。

10、可选地，所述加热水箱包括：

11、箱体，所述箱体的顶部设置有排气口，所述箱体的底部设置有排污口，所述箱体的顶侧设置有顶侧接口，所述顶侧接口与所述板式换热器通过管道连通，所述箱体的底侧设置有底侧接口，所述底侧接口与所述水源热泵机组通过管道连通；

12、其中，所述箱体内设置有分层导流组件及热源侧温度维持组件。

13、可选地，所述热源侧温度维持组件包括电加热棒和所述温度检测组件，所述电加热棒设置于所述箱体底部，所述温度检测组件设置有多个分布于所述箱体的不同位置。

14、可选地，所述分层导流组件包括依次设置于所述箱体内的上层布水板、第一导流隔板、第二导流隔板、下层集水板。

15、可选地，所述水源热泵机组包括：

16、蒸发器，通过管道与所述加热水箱连通，所述五号循环水泵设置于所述蒸发器与所述加热水箱之间的管道上；

17、冷凝器，通过管道与所述蓄热水箱连通，所述六号循环水泵设置于所述冷凝器与所述蓄热水箱之间的管道上。

18、可选地，所述所述温度检测组件为温度传感器，设置有三个，分别布置于所述箱体的上部、中部和下部，用于检测所述箱体不同高度区域的温度状态。

19、可选地，所述供能末端为建筑采暖末端、建筑制冷末端或冷热联供末端中的至少一种。

20、第二方面，本发明实施例还提供一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统的控制方法，所述控制方法包括：

21、实时采集pv/t组件输出状态、加热水箱上部、中部及下部温度、蓄热水箱温度、供能末端负荷需求以及蓄电池荷电状态；

22、判断加热水箱上部温度是否达到供热设定值；

23、当加热水箱上部温度达到供热设定值时，启动三号循环水泵，将加热水箱的热量输送至蓄热水箱，并由蓄热水箱向供能末端供热；

24、当加热水箱上部温度低于供热设定值时，启动水源热泵机组，从加热水箱下部热源区提取热量，并向蓄热水箱补热；

25、当加热水箱下部热源区温度低于预设保护温度时，对加热水箱下部热源区进行局部补热；

26、当加热水箱下部热源区温度恢复至设定值后，停止补热；

27、根据供能末端负荷状态切换冬季供热模式、夏季制冷模式及生活热水供给模式。

28、可选地，冬季供热模式下优先执行太阳能直供模式，其次执行水源热泵补热模式，最后执行热源侧温度维持模式。

29、可选地，夏季制冷模式下，水源热泵机组切换为制冷运行，冷凝热回收至加热水箱，并通过生活热水换热器向生活热水供回水接口输出生活热水。

30、本发明实施例提出的一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，通过设置与板式换热器直接连接的加热水箱和独立的蓄热水箱，明确划分了热源侧和末端供给侧的功能，加热水箱专门承担热源侧储热及温度维持功能，蓄热水箱专门承担末端负荷侧的储供能功能，避免了功能混淆带来的热量组织路径混乱、热泵工况波动大的问题，同时提高了太阳能的利用率。

1.一种pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述加热水箱（5）包括：

3.根据权利要求2所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述热源侧温度维持组件（21）包括电加热棒（12）和所述温度检测组件（23），所述电加热棒（12）设置于所述箱体底部，所述温度检测组件（23）设置有多个分布于所述箱体的不同位置。

4.根据权利要求2所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述分层导流组件（22）包括依次设置于所述箱体内的上层布水板（2201）、第一导流隔板（2202）、第二导流隔板（2203）、下层集水板（2204）。

5.根据权利要求1所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述水源热泵机组（15）包括：

6.根据权利要求3所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述所述温度检测组件（23）为温度传感器，设置有三个，分别布置于所述箱体的上部、中部和下部，用于检测所述箱体不同高度区域的温度状态。

7.根据权利要求1所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统，其特征在于，所述供能末端（11）为建筑采暖末端、建筑制冷末端或冷热联供末端中的至少一种。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统的控制方法，其特征在于，冬季供热模式下优先执行太阳能直供模式，其次执行水源热泵补热模式，最后执行热源侧温度维持模式。

10.根据权利要求8所述的pv/t耦合水源热泵多能互补三联供系统的控制方法，其特征在于，夏季制冷模式下，水源热泵机组（15）切换为制冷运行，冷凝热回收至加热水箱（5），并通过生活热水换热器（19）向生活热水供回水接口（20）输出生活热水。