一種用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統的製作方法

2023-10-06 09:40:54 1

本發明涉及一種用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統，屬於太陽光電、光熱技術綜合應用領域。

背景技術：

隨著我國傳統農業向現代農業的轉型推進，規模化溫室大棚的應用獲得了迅速發展。但是目前其能源利用方式仍以電網電能及化石燃料為主（煤、石油、燃氣等），費用昂貴，而且由於廢棄物的排放會產生環境汙染。隨著人們節能環保意識的提高，通過利用清潔能源打造新型的綠色、生態農業模式已成為當下人們推崇的潮流。

太陽能作為一種重要的一次能源以及可再生能源，資源豐富，取之不盡、用之不竭，又無需運輸，清潔無汙染，為人類創造了一種新的能源利用方式，使社會及人類進入一個節約能源減少汙染的時代。太陽能的利用方式一般分為兩種：太陽能光電利用和光熱利用。近年來，隨著光伏電池和太陽能集熱器效率的提高，太陽能光伏光熱技術（PVT）作為一種光電/光熱綜合利用技術得到了迅速發展，並在農業溫室大棚中有一定應用，如授權公告號為CN 103986414 B的發明專利說明書，公開了一種光伏光熱建築一體化系統實現生活熱水供給；授權公告號為CN 104025947 B的發明專利說明書，公開了一種自循環溫室大棚，利用雨水作為光伏光熱組件的傳熱工質，通過保溫前牆和地下保溫層實現溫室的熱循環以及電能自給。

然而，以上利用的PVT系統的運行模式較為單一，無法進行季節性運行模式的切換，導致光熱的綜合利用效率不高；另外在極端氣候條件下，難以保證大棚內的恆溫恆溼條件。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有的技術缺陷，提供一種可實現季節性運行模式的切換、提高熱利用效率的用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統，不需要外加輔助加熱設備實現熱電的自供給。

本發明通過以下技術方案實現：

一種用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統，包括光伏光熱組件1，低溫蓄熱水箱2，熱泵機組6，高溫蓄熱水箱9，地源換熱器10，風機盤管11，溼度傳感器3，空氣加溼器4，循環水泵12。所述光伏光熱組件1的集熱管道入口通過循環水泵12與公共水網相連，集熱管道出口與低溫蓄熱水箱2相連，光伏光熱組件1在加熱公共水網的冷水的同時降低了電池表面溫度，利於提高發電效率，同時得到了低溫熱水，存儲於低溫蓄熱水箱2中。低溫蓄熱水箱2末端連接溼度傳感器3和空氣加溼器4，用於溫室大棚內的溼度檢測和空氣加溼。所述高溫蓄熱水箱9進水口與低溫蓄熱水箱2連接，在熱泵機組6的作用下不斷將低溫蓄熱水箱2的熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中，生產並存儲用於大棚空間加熱的高溫熱水。所述熱泵機組6後高溫蓄熱水箱9進水口前設有地源換熱器10，可按照季節變化存儲/抽取熱量，用以輔助高溫蓄熱水箱的空間加熱。

進一步，前述高溫蓄熱水箱9末端與風機盤管11相連，高溫熱水流入盤管通過換熱作用加熱空氣；同時，高溫蓄熱水箱9末端與公共水網相連，用於排出經換熱後溫度變低的高溫熱水。

進一步，該用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統具有季節性運行模式，可以根據季節變化，有效地保持大棚內部環境的恆溫恆溼。

當前述系統處於春秋運行模式時，白天熱泵機組6開啟，低溫蓄熱水箱2的低溫位熱能經熱泵機組6提升為高溫位熱能，將熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中存儲；夜晚熱泵機組6關閉，由高溫蓄熱水箱9釋放的熱量用於大棚加熱。

當前述系統處於夏季運行模式時，白天熱泵機組6關閉，高溫蓄熱水箱9進水口與低溫蓄熱水箱2直接連接，低溫蓄熱水箱2的熱量一部分直接存於高溫蓄熱水箱9中，另一部分通過地源換熱器10存於地下；夜晚僅由高溫蓄熱水箱9釋放熱量用於大棚加熱。

當前述系統處於冬季運行模式時，白天熱泵機組6開啟，低溫蓄熱水箱2的低溫位熱能經熱泵機組6提升為高溫位熱能，將熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中存儲；夜晚熱泵機組6關閉，地源換熱器10開啟，由高溫蓄熱水箱9和夏季存儲於地下的熱量共同用於大棚空間加熱。

進一步，上述風機盤管11採用四管制，其中熱盤管的進出口管道與高溫蓄熱水箱9連接，冷盤管的進出口管道與公共水網直接連接。在極端炎熱氣候下，熱盤管的進出口管道關閉，冷盤管的進出口管道開啟，公共水網的冷水將直接通入風機盤管11進行大棚內降溫。

附圖說明

圖1為本發明的用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統示意圖。

圖2為本發明的熱電循環、輸出原理圖。

圖中附圖標記為：1-光伏光熱組件，2-低溫蓄熱水箱，3-溼度傳感器，4-空氣加溼器，5-第一調節閥，6-熱泵機組，7-第三調節閥，8-第二調節閥，9-高溫蓄熱水箱，10-地源換熱器，11-風機盤管，12-循環水泵。

具體實施方式

為了更好闡述本發明採用的技術手段及效果，以下結合附圖對本發明的實施例作進一步描述。

如圖1所示，本發明提出的一種用於溫室大棚的光伏光熱一體化循環系統，包括光伏光熱組件1，低溫蓄熱水箱2，熱泵機組6，高溫蓄熱水箱9，地源換熱器10，風機盤管11，溼度傳感器3，空氣加溼器4，循環水泵12。

具體地，光伏光熱組件1的集熱管道入口通過循環水泵12與公共水網相連，集熱管道出口與低溫蓄熱水箱2相連，光伏光熱組件1在加熱公共水網的冷水的同時降低了電池表面溫度，利於提高發電效率，同時得到了低溫熱水，存儲於低溫蓄熱水箱2中。低溫蓄熱水箱2末端連接溼度傳感器3和空氣加溼器4，用於溫室大棚內的溼度檢測和空氣加溼。所述高溫蓄熱水箱9進水口與低溫蓄熱水箱2連接，在熱泵機組6的作用下不斷將低溫蓄熱水箱2的熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中，生產並存儲用於大棚空間加熱的高溫熱水。所述熱泵機組6後高溫蓄熱水箱9進水口前設有地源換熱器10，可按照季節變化存儲/抽取熱源，用以輔助高溫蓄熱水箱的空間加熱。

如圖2所示，本發明的用於溫室大棚的光伏光熱一體化系統的控制方式為：

該循環系統具有季節性運行模式，可以根據季節變化，有效地保持大棚內部環境的恆溫恆溼。

春秋運行模式：白天熱泵機組6開啟，第一調節閥5、第二調節閥8開啟，第三調節閥7關閉。低溫蓄熱水箱2的低溫位熱能經熱泵機組6提升為高溫位熱能，將熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中存儲；夜晚熱泵機組6關閉，第一調節閥5、第二調節閥8、第三調節閥7均關閉。由高溫蓄熱水箱9釋放熱量用於大棚加熱。

夏季運行模式：白天熱泵機組6關閉，第一調節閥5、第二調節閥8、第三調節閥7均開啟。高溫蓄熱水箱9進水口與低溫蓄熱水箱2直接連接，低溫蓄熱水箱2的熱量一部分直接存於高溫蓄熱水箱9中，另一部分通過地源換熱器10存於地下；夜晚第一調節閥5、第二調節閥8、第三調節閥7均關閉，僅由高溫蓄熱水箱9釋放熱量用於大棚加熱。

冬季運行模式：白天熱泵機組6開啟，第一調節閥5、第二調節閥8開啟，第三調節閥7關閉。低溫蓄熱水箱2的低溫位熱能經熱泵機組6提升為高溫位熱能，將熱量泵取至高溫蓄熱水箱9中存儲；夜晚熱泵機組6、第一調節閥5關閉，第二調節閥8、第三調節閥7、地源換熱器10開啟，由高溫蓄熱水箱9和夏季存儲於地下的熱量共同用於大棚空間加熱。

在極端炎熱氣候下，風機盤管11的熱盤管的進出口管道關閉，冷盤管的進出口管道開啟，公共水網的冷水將直接通入風機盤管11進行大棚內降溫。