一种太阳能光伏光热一体化循环系统的制作方法

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏光热一体化循环系统。

背景技术：

空调在建筑中是较为浪费能源的设备，但是在炎热的夏天人们还没有办法离开空调，市面上常用的空调有家用单机空调，公共建筑中央空调能耗大，溴化锂吸收式制冷机也曾经被用在太阳能制冷，缺点效率太低，没有实用价值，虽然也实现了制冷的目的，但是因为能耗过于高不利于环保，违背当前碳中和人人节能的社会氛围。

太阳能系统作为现有的节能系统，在实现循环的过程中还是需要借助动力装置，能耗大，对太阳能系统的利用率低，不能实现自动循环。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种太阳能光伏光热一体化循环系统。

本发明公开一种太阳能光伏光热一体化循环系统，包括光伏光热一体化太阳能、太阳能水箱、槽式太阳能、制冷系统和制热系统，所述光伏光热一体化太阳能连接所述太阳能水箱，所述太阳能水箱连接所述槽式太阳能，所述槽式太阳能内横向平行安装集热蒸汽管和集热油管，所述制冷系统包括增压模块、动力模块、冷却循环模块、散热模块、蒸汽回收模块和制冷调温模块，所述增压模块用于调节所述太阳能水箱和集热蒸汽管压力，所述动力模块用于给所述制冷系统提供动力，所述动力模块包括汽轮机和压缩机，所述汽轮机通过轴连接所述压缩机，所述汽轮机连接所述槽式太阳能，通过槽式太阳能内加热的高压蒸汽推动汽轮机转动，减少传输中二次转化的损耗，提高太阳能转化效率，所述散热模块用于给冷凝器降温，所述散热模块包括主散热模块和备用散热模块，当温度达不到降温效果时通过备用散热模块进行降温，提高冷凝剂降温的效果，所述蒸汽回收模块用于回收所述汽轮机排出的乏汽；所述制热系统包括储热罐、用于给所述储热罐加热的供热模块和制热调温模块，所述供热模块采用预热回路和加热回路，不同得季节外部温度不同，当外部温度达不到时，通过预热回路采用太阳能水箱进行预热，当热超过太阳能水箱温度后，通过储热罐与集热油管直接循环，提高节能效果。

在此基础上，所述增压模块采用增压补液罐，所述太阳能水箱通过增压补液罐连接所述集热蒸汽管，所述增压补液罐与所述集热蒸汽管之间安装水汽泵，通过增压补液罐调整太阳能水箱和集热蒸汽管的压差，待增压补液罐内压力和集热蒸汽管的压力一致后，推动水汽泵实现补液，使得太阳能水箱最高处的预热水进入槽式太阳能，水在槽式太阳能内继续升温成高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机旋转，减少传输中二次转化的损耗，提高太阳能转化效率；所述冷却循环模块为压缩机、冷凝器、膨胀阀和制冰机首尾依次连接构成的封闭结构；所述蒸汽回收模块采用余热回收凝汽器，所述余热回收凝汽器连接所述汽轮机，所述余热回收凝汽器一端连接所述太阳能水箱的出水口，所述余热回收凝汽器另一端通过凝结水泵连接所述太阳能水箱进水口，通过余热回收凝汽器将汽轮机排出的乏汽进行回收，汽轮机驱动压缩机做工，压缩机驱动制冷剂进入冷凝器散热，经过冷凝气后，高温高压的制冷剂，通过膨胀阀时会降压降温，从而变成低压低温液体制冷剂，从而为制冷剂在制冰机里的蒸发制冷创造条件。制冷剂经过制冰机释放冷气后，重新经过压缩机再次循环。所述制冷调温模块采用空调换热器，所述空调换热器与制冰机和防冻液泵首尾依次连接构成循环，所述空调换热器与风机盘管、冷水泵首尾依次连接构成循环，防冻液泵驱动空调换热器和制冰机之间进行循环冷热交换，冷水泵驱动低温水在空调换热器和风机盘管之间进行换热，通过冷水循环到户，保证安全性。

在此基础上，所述主散热模块采用水冷散热回路，所述水冷散热回路与所述太阳能水箱相连接，所述太阳能水箱进水口安装水冷散热供阀，所述水冷散热供阀连接降温循环泵，所述降温循环泵连接所述冷凝器，所述冷凝器通过水冷散热回阀连接所述太阳能水箱出水口，所述水冷散热回路形成循环，通过太阳能水箱进行降温；当太阳能水箱温度过高水冷散热不足以散热时，采用备用散热模块，所述备用散热模块采用冷却塔，所述冷却塔两端分别安装冷却塔供阀和冷却塔回阀，所述冷却塔回阀另一端连接降温循环泵。

在此基础上，当油为常温时，太阳能水箱的温度高于油的温度，此时通过太阳能水箱进行预热，所述预热回路为循环泵、太阳能水箱、集热油管和储热罐依次连接构成的封闭结构，当储热罐内油的温度高于太阳能水箱，此时通过加热回路，进行加热，所述太阳能水箱上开设预热阀门一和预热阀门二，所述预热阀门一安装在所述循环泵和太阳能水箱之间，所述预热阀门二安装在所述太阳能水箱和集热油管之间，油通过循环泵，经过预热阀门一进入太阳能水箱，预热到太阳能水箱内的温度后，由预热阀门二进入集热油管加热；所述加热回路为循环泵、箱外阀、集热油管和储热罐依次连接构成的封闭结构，储热罐的油通过循环泵由箱外阀直接进入集热油管进行加热后回到储热罐。

在此基础上，所述制热调温模块为供暖换热器、储热罐和循环泵依次连接的封闭结构，通过供暖换热器连接地暖循环泵给地暖供热。

在此基础上，所述光伏光热一体化太阳能、太阳能水箱和槽式太阳能安装在屋顶最佳采光面上，所述槽式太阳能靠女儿墙一端安装防风卷帘墙，通过防风卷帘墙起到防风的作用，保护设备的安全性。

在此基础上，所述槽式太阳能两端连接处采用软管，所述软管由多根细铜管组成，所述铜管通过扎带捆扎，所述铜管两端安装接头法兰，铜管耐高压高温，在槽式太阳能倾斜角度变化时保证可以弯曲，从而调整弯曲角度。

在此基础上，还包括热水循环系统，所述热水循环系统包括阳台光伏光热太阳能、阳台水箱、热水传输回路、用水模块、热水循环系统调压模块和水供应模块，所述阳台水箱通过所述热水传输回路连接所述太阳能水箱，所述热水传输回路上安装热流阀，所述热水循环系统调压模块包括供水防压阀、流量调节阀、阳台水箱调压模块和膨胀罐，保护阳台光伏光热太阳能，不被高压损坏，所述供水防压阀设置在阳台水箱和太阳能水箱之间，供水防压阀在需要补水时短时间打开，随时根据压力关闭，调节的作用，所述流量调节阀设置在所述热水传输回路上，壁挂热循环阀、阳台循环泵、阳台光伏光热太阳能、壁挂冷循环阀和阳台水箱依次连接构成所述阳台水箱调压模块，用于调整阳台水箱压力，膨胀罐和用水阀构成所述用水模块，用户用水从而使得管道压力平衡，所述水供应模块设置在所述太阳能水箱和所述阳台水箱之间，高处太阳能泵保证高于太阳能水箱的水实现循环。

在此基础上，所述阳台水箱由户下冷水箱、户上热水箱和防压阀组成，所述防压阀安装在所述户下冷水箱和户上热水箱之间，所述户上热水箱安装在所述户下冷水箱上方，利用热水上浮、冷水下沉的原理，水箱设置为上方热水箱、下方冷水箱的结构，使得水箱中的热水自动上浮至太阳能水箱，实现自然循环，减少能耗，所述户下冷水箱、户上热水箱均为圆管状，圆管状能存储的水容量大。

在此基础上，所述水供应模块包括冷水供应模和热水供应模块，所述冷水供应模块采用夏天冷水循环泵和夏天冷水阀，所述热水供应模块采用冬季热水循环泵和冬季热水阀，春夏季阳台光伏光热太阳能升温过快，来不及换热时，启动夏天冷水循环泵，把阳台水箱热水送到屋面太阳能水箱通过太阳能水箱给阳台水箱供冷水，秋冬季阳台光伏光热太阳能不能满足需求的时候，启动冬天热水循环泵把屋面太阳能水箱热水送到阳台水箱，满足不同季节用户需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的太阳能光伏光热一体化制冷系统，制冷系统采用光伏光热一体化太阳能预热后经过槽式太阳能加热成蒸汽，通过蒸汽推动汽轮机，汽轮机机械轴直接连接压缩机轴制冷，减少传输中二次转化的损耗，提高太阳能转化效率。

(2)本发明的太阳能光伏光热一体化制冷系统，制热系统通过槽式太阳能给储热罐加热，在太阳能水箱温度高于导热油的温度时，提前通过预热回路将油用太阳能热水箱预热后再进入槽式太阳能，太阳能水箱温度低于油温时通过外部循环直接进入槽式太阳能加热，减少能耗，提高太阳能系统的利用率。

(3)本发明的太阳能光伏光热一体化制冷系统，热水循环系统利用热水上浮、冷水下沉的原理，水箱设置为上方热水箱、下方冷水箱的结构，使得水箱中的热水自动上浮至太阳能水箱，实现自然循环，减少能耗。

(4)本发明的太阳能光伏光热一体化制冷系统，槽式太阳两端的连接处采用扎带捆扎的多根细软铜管连接，铜管耐高压高温，在槽式太阳能倾斜角度变化时保证可以弯曲，从而调整弯曲角度。

附图说明

图1是本发明太阳能光伏光热一体化系统结构示意图；

图2是本发明制冷系统结构示意图；

图3是本发明制冷系统主散热模块流程图；

图4是本发明制冷系统备用散热模块流程图；

图5是本发明制热系统结构示意图；

图6是本发明制热系统流程图；

图7是本发明热水循环系统结构示意图；

图8是本发明热水循环系统流程图；

图9是本发明软管结构示意图；

图10是本发明阳台水箱结构示意图。

图中：1、压缩机，2、制冰机，3、软管，4、汽轮机，5、槽式太阳能，6、增压补液罐，7、户上热水箱，8、户下冷水箱，9、光伏光热一体化太阳能，10、阳台光伏光热太阳能，11、冷凝器，12、空调换热器，13、冷却塔，15、集热蒸汽管，16、集热油管，17、膨胀阀，18、防冻液泵，19、降温循环泵，20、余热回收凝汽器，21、防压阀，22、热流阀，23、用水阀，24、膨胀罐，25、流量调节阀，26、壁挂热循环阀，27、壁挂冷循环阀，28、供水防压阀，29、供暖换热器，30、高温循环泵，31、地暖循环泵，32、风机盘管，33、夏天冷水循环泵，34、冬天热水循环泵，35、夏天冷水阀，36、冬天热水阀，37、太阳能热水箱，38、预热阀门二，39、水汽泵，40、防风卷帘墙，41、冷却塔供阀，42、冷却塔回阀，43、水冷散热供阀，44、冷水散热回阀，45、凝结水泵，46、冷水泵，47、箱外阀，48、预热阀门一，49、阳台水箱，50、冷水管，51、热水管，52、循环泵，53、高处太阳能泵，54、储热箱，55、扎带，56、铜管，57、接头法兰，61、阳台循环泵。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种太阳能光伏光热一体化循环系统，参考图1，包括光伏光热一体化太阳能9、太阳能水箱37、槽式太阳能5、制冷系统和制热系统，所述光伏光热一体化太阳能9连接所述太阳能水箱37，所述太阳能水箱37连接所述槽式太阳能5，所述槽式太阳能5内横向平行安装集热蒸汽管15和集热油管16。

实施例1

在春夏季节，温度高，需要制冷系统给空调进行制冷。

参考图2和图3，所述制冷系统包括增压模块、动力模块、冷却循环模块、散热模块、蒸汽回收模块和制冷调温模块，所述增压模块用于调节所述太阳能水箱37和槽式太阳能5压力，参考图2、图3和图4，作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述增压模块采用增压补液罐6，所述太阳能水箱37通过增压补液罐6连接所述集热蒸汽管15，所述增压补液罐6与所述集热蒸汽管15之间安装水汽泵39，通过增压补液罐6调整太阳能水箱37和集热蒸汽管15的压差，待增压补液罐6内压力和集热蒸汽管15的压力一致后，推动水汽泵39实现补液，使得太阳能水箱37最高处的预热水进入槽式太阳能5，水在槽式太阳能5内继续升温成高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机4旋转。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述动力模块用于给所述制冷系统提供动力，所述动力模块包括汽轮机4和压缩机1，所述汽轮机4通过轴连接所述压缩机1，所述汽轮机4连接所述槽式太阳能5，通过槽式太阳能5内加热的高压蒸汽推动汽轮机4转动，减少传输中二次转化的损耗，提高太阳能转化效率。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述主散热模块采用水冷散热回路，所述水冷散热回路与所述太阳能水箱37相连接，所述太阳能水箱37进水口安装水冷散热供阀43，所述水冷散热供阀43连接降温循环泵19，所述降温循环泵19连接所述冷凝器11，所述冷凝器11通过水冷散热回阀44连接所述太阳能水箱37出水口，所述水冷散热回路形成循环，通过太阳能水箱37进行降温，参考图3，当温度过高水冷散热不足以散热时，所述备用散热模块采用冷却塔13，所述冷却塔13两端分别安装冷却塔供阀41和冷却塔回阀42，所述冷却塔回阀42另一端连接降温循环泵19。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述蒸汽回收模块用于回收所述汽轮机4排出的乏汽，所述蒸汽回收模块采用余热回收凝汽器20，所述余热回收凝汽器20连接所述汽轮机4，所述余热回收凝汽器20一端连接所述太阳能水箱37的出水口，所述余热回收凝汽器20另一端通过凝结水泵45连接所述太阳能水箱37进水口，通过余热回收凝汽器20将汽轮机4排出的乏汽进行回收。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述冷却循环模块为压缩机1、冷凝器11、膨胀阀17和制冰机2首尾依次连接构成的封闭结构，汽轮机4驱动压缩机1做工，压缩机1驱动制冷剂在冷凝器11散热，制冷剂经冷凝器11降温后在膨胀阀17的作用下进入制冰机2制冷循环，经过冷凝器11后，高温高压的制冷剂通过膨胀阀17时会降压降温，从而变成低压低温液体制冷剂，从而为制冷剂在制冰机2里的蒸发制冷创造条件，制冷剂经过制冰机2释放冷气后，重新经过压缩机1再次循环。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述制冷调温模块采用空调换热器12，所述空调换热器12与制冰机2和防冻液泵18首尾依次连接构成循环，所述空调换热器12与风机盘管32、冷水泵46首尾依次连接构成循环，防冻液泵18驱动空调换热器12和制冰机2之间进行循环冷热交换，冷水泵46驱动低温水在空调换热器12和风机盘管32之间进行换热。

参考图1，作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述光伏光热一体化太阳能9、太阳能水箱37和槽式太阳能5均最佳采光面和在屋顶上安装，所述槽式太阳能5靠近女儿墙一端安装防风卷帘墙40，通过防风卷帘墙40起到防风的作用，保障系统的安全性。

参考图1，作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述槽式太阳能5两端连接处采用软管3，参考图9，所述软管3由多根细铜管56组成，所述铜管56通过扎带55捆扎，所述铜管56两端安装接头法兰57，铜管耐高压高温，在槽式太阳能倾斜角度变化时保证可以弯曲，从而调整弯曲角度。

制冷系统的工作原理是：太阳能水箱37最高处的高温水经过增压补液罐6进入槽式太阳能5，在槽式太阳能5内继续升温成高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机4旋转，通过余热回收凝汽器20将汽轮机4排出的乏汽进行回收，汽轮机4驱动压缩机1做工，压缩机1驱动制冷剂在冷凝器11散热，制冷剂经冷凝器11降温后进入制冰机2制冷循环，膨胀阀17降压降温，从而变成低压低温液体制冷剂，释放冷气后，制冷剂经压缩机1高压出来温度升高，此时制冷剂经过冷凝器11释放热量，经过膨胀阀17制冷剂压力减小后，制冷剂温度立即降低从而制冷，通过水冷散热回路进行降温，水冷散热回路延伸至太阳能水箱37内，通过太阳能水箱37给水降温，当水冷散热达不到降温效果时，通过备用散热的冷却塔13进行散热，防冻液泵18驱动空调换热器12和制冰机3之间进行循环冷热交换，冷水泵46驱动低温水在空调换热器12和风机盘管32之间进行换热，实现制冷效果。

实施例2

在秋冬季节，温度低，需要制热系统进行制热给地暖供热。

参考图5和图6，所述制热系统包括储热罐54、用于给所述储热罐54加热的供热模块和调节所述储热罐54压力的制热；在太阳能水箱37温度高于导热油的温度时通过太阳能水箱37预热后进入槽式太阳能5进行加热，提高太阳能的利用率。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述加热回路为循环泵52、箱外阀47、集热油管16和储热罐54依次连接构成的封闭结构，当油为常温时，太阳能水箱37的温度高于导热油的温度，此时通过太阳能水箱37进行预热，所述预热回路为循环泵52、太阳能水箱37、集热油管16和储热罐54依次连接构成的封闭结构，所述制热调压模块采用供暖换热器29，所述制热调温模块为供暖换热器29、储热罐54和高温循环泵30依次连接的封闭结构，进行换热后通过地暖循环泵31给地暖供热。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述太阳能水箱37上开设预热阀门一48和预热阀门二38，所述预热阀门一48安装在所述循环泵52和太阳能水箱37之间，所述预热阀门二38安装在所述太阳能水箱37和集热油管16之间，油通过循环泵52，经过预热阀门一进48入太阳能水箱37，预热到太阳能水箱37内的温度后，由预热阀门二38进入集热油管16内加热。

制热系统的工作原理是：通过循环泵52、箱外阀47将储热罐54内的常温油在集热油管16内加热后存储在储热罐54，在太阳能水箱37温度高于油的温度时，提前通过预热回路将油用太阳能热水箱37预热后再进入槽式太阳能5，太阳能水箱37温度低于油温时通过外部循环直接进入槽式太阳能5加热，减少能耗，提高太阳能系统的利用率。

实施例3

参考图1，作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，还包括热水循环系统，参考图7和图8，所述热水循环系统包括阳台光伏光热太阳能10、阳台水箱49、热水传输回路、用水模块、热水循环系统调压模块和水供应模块，所述阳台水箱49通过所述热水传输回路连接所述太阳能水箱37，所述热水传输回路上安装热流阀22，所述热水循环系统调压模块包括供水防压阀28、流量调节阀25、阳台水箱调压模块和膨胀罐24，保护阳台光伏光热太阳能10，不被高压损坏，所述供水防压阀28设置在阳台水箱49和太阳能水箱37之间，供水防压阀28在需要补水时短时间打开，随时根据压力关闭，起到调节的作用，所述流量调节阀25设置在所述热水传输回路上，壁挂热循环阀26、阳台循环泵61、阳台光伏光热太阳能10、壁挂冷循环阀27和阳台水箱49依次连接构成所述阳台水箱调压模块，用于调整阳台水箱49压力，膨胀罐24和用水阀23构成所述用水模块，用户用水从而使得管道压力平衡，所述水供应模块设置在所述太阳能水箱37和所述阳台水箱49之间，高处太阳能泵53保证高于太阳能水箱37的水实现循环。

参考图10，作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述阳台水箱49由户下冷水箱8、户上热水箱7和防压阀21组成，所述防压阀21安装在所述户下冷水箱8和户上热水箱7之间，所述户上热水箱7安装在所述户下冷水箱8上方，利用热水上浮、冷水下沉的原理，水箱设置为上方热水箱、下方冷水箱的结构，使得水箱中的热水自动上浮至太阳能水箱，实现自然循环，减少能耗，所述户下冷水箱8、户上热水箱7均为圆管状，圆管状能存储的水容量大。

作为本发明的优选实施方式，在本实施例中，所述水供应模块包括冷水供应模和热水供应模块，所述冷水供应模块采用夏天冷水循环泵33和夏天冷水阀35，所述热水供应模块采用冬季热水循环泵34和冬季热水阀36，春夏季通过冷水供应太阳能水箱37给阳台水箱49供冷水，秋冬季通过热水供应模块从太阳能水箱37给阳台水箱49供热水。

热水循环系统的工作原理是：利用热水上浮、冷水下沉的原理，在户下冷水箱8和户上热水箱7是通过热浮冷沉实现冷热交换，当上热水箱7温度达到设定值，关闭防压阀21和用水阀23，打开热流阀22，此时水在热水箱7内，热流会自动上浮到屋面水箱37进行存储，等到上热水箱7温度降低到设定值后，关闭上热流阀22，打开用水阀23，膨胀罐24缓冲来自屋面高压，膨胀罐24的作用是缓解管道压力，当管道压力过大时，打开吸收一部分压力，等到管道压力减小后再将吸进去水排出，防止高压对系统造成破坏，此时再打开防压阀21，就实现了一次工作循环，供水防压阀28、流量调节阀25、阳台水箱调压模块和膨胀罐24用来调节系统的压力，高于太阳能水箱37的水通过高处太阳能泵53保证实现循环，春夏季通过冷水供应太阳能水箱37给阳台水箱49供冷水，秋冬季通过热水供应模块从太阳能水箱37给阳台水箱49供热水，供水防压阀28在需要补水时短时间打开，随时根据压力关闭，起到调节的作用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”、“垫设”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。