專利名稱：基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于太陽能光譜分選，實現(xiàn)高效光伏發(fā)電和光熱暖通利用的裝置與方法， 屬于太陽能光伏發(fā)電和光熱暖通利用領域。
背景技術：
當今世界一方面存在能源短缺和電力供應緊張的困繞，另一方面又存在暖通電耗比例很 大并且繼續(xù)膨脹的問題，據(jù)統(tǒng)計，我國南方城市的空調總耗電量占城市總用電量的30%-40%， 而發(fā)達國家空調耗電量比例達到40%以上，因此使用可再生能源發(fā)電和驅動暖通設備已經(jīng)成為 全世界的研究熱點。
在我國能源戰(zhàn)略中，利用太陽能發(fā)電已經(jīng)列為可再生能源開發(fā)利用的重要組成部分，太 陽能光伏發(fā)電和太陽能生產熱水己經(jīng)成為利用太陽能的兩大應用市場，但都是單獨使用，存 在效率低的問題。目前市場上的光伏電池轉換效率都比較低，單晶硅光電池的發(fā)電效率只有 16%,多晶硅光電池的發(fā)電效率只有13%左右，效率低主要來自三方面原因，太陽能光譜中有 部分光譜不能參加光電轉換(對于硅電池，只有波長小于1. lwm的太陽光才具有足夠的能量， 產生電子-空穴對形成電流)，達到光電效應能級的光譜存在剩余能量，只能在完成光電效應 后轉變成耗散熱能，此外還有復合損失等方面的因素。那些不能轉換電能的光譜和耗散熱能 如果不加利用，不但造成太陽能熱浪費，還會降低光伏發(fā)電效率，嚴重情況下會造成光電池 的燒毀。對于熱水形式的太陽能應用技術，雖然光熱轉換效率比較高(可以達到65~96%),但 是把太陽能全部轉換成低焓熱能，在能級利用上也是一種浪費。
近年來開發(fā)利用太陽能驅動暖通設備的研究，先把太陽能轉換成熱能，再用熱能驅動吸 收式制冷、吸附式制冷、或者蒸汽噴射式制冷。在解決太陽能光照不足、光照不穩(wěn)定的問題 上， 一般配套燃煤、燃氣、或者電鍋爐作為太陽能輔助熱源，這些輔助設備采用化石燃料作 為能源，同樣存在化石燃料的短缺問題和污染問題。
供暖模式的空氣加濕問題，現(xiàn)有技術存在一些缺點，例如高壓噴霧式加濕效率低、超聲 波式可能帶菌且單價高、電極式耗電量大，薄膜型不易控制?？照{系統(tǒng)除濕技術中，低溫露 點除濕法較為成熟，但是需要將空氣溫度降低到露點溫度以下，增加了系統(tǒng)電耗；而目前市 場上的溶液方法只能用于夏季除濕，但在供暖模式下卻造成了溶液除濕設備閑置。
土壤源熱泵是一種具有節(jié)能潛力的建筑物供冷、供熱技術，該技術需要確保地下巖土的 常年供冷與供熱的收支平衡。特別是土壤源熱泵驅動的輻射末端空調系統(tǒng)，其環(huán)境效益、節(jié) 能效果突出，但輻射末端空調系統(tǒng)需要提供新風處理系統(tǒng)，以防結露。對于制冷負荷較大的 長江中下游區(qū)域，如果供冷模式下的空調負荷好新風負荷全部由地源熱泵承擔，就會造成對 地下巖土的冷熱不平衡，威脅熱泵的可持續(xù)節(jié)能運行。
發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是實現(xiàn)太陽能的篩選、分級優(yōu)化利用，充分利用太陽能實現(xiàn)供冷、供熱、除濕、加濕及生活熱水供應，解決太陽能利用效率低，克服冬季溶液除濕設備閑 置和傳統(tǒng)空氣加濕方法的缺點，提供一種基于太陽能光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利 用裝置。
技術方案本發(fā)明的基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置包括太陽能光譜 分選組件、太陽能光伏發(fā)電組件和太陽能光熱暖通組件；太陽能光譜分選組件包括太陽能光 譜分選器、太陽能光熱轉換器、太陽能光伏電池組件，太陽能光伏發(fā)電組件包括流體冷卻構 件、太陽能光伏電池組件、電能處理構件，其中，太陽能光譜分選器將接收到的太陽光分成 用于光電轉換和直接加熱的兩部分光，用于光電轉換的光送入太陽能光伏電池組件發(fā)電，由 電能處理構件將電能輸出；用于直接加熱的光送入太陽能光熱轉換器將光能轉換成熱能；流 體冷卻構件與太陽能光伏電池組件耦合，利用流體冷卻構件回收光伏發(fā)電產生的耗散熱能， 同時提高光伏發(fā)電效率，流體冷卻構件與太陽能光熱暖通組件中的冷水箱連接，太陽能光熱 轉換器與太陽能光熱暖通組件中的保溫熱水箱連接。
太陽能光熱暖通組件包括太陽能熱水生成組件、溶液組件、空氣處理組件和制冷組件 其中，太陽能熱水生成組件包括太陽能光熱轉換器、溫度傳感器、保溫熱水箱、生物質熱能 發(fā)生器、熱水分水器、溶液-熱水換熱器、冷水箱、流體冷卻構件、制冷機與太陽能熱水的換 熱設備、送風-水換熱器、第一循環(huán)水泵、第二循環(huán)水泵、第三循環(huán)水泵、第一三通閥、第二 三通閥、第三三通閥、第四三通閥、第五三通閥、四通閥、空調房間；溶液組件包括溶液-熱 水換熱器、再生器、濃溶液儲液桶、濃/稀溶液換熱器、溶液-冷卻水換熱器、除濕器、稀溶 液儲液桶、溶液循環(huán)水泵、第六三通閥、第七三通閥、截止閥；空氣處理組件包括再生器、 除濕器、送風-水換熱器、空調房間、排風熱回收換熱器、第一風機、第二風機、送風風機、 第一風閥、第二風閥、第三風閥、第四風閥、第五風閥、第一空氣三通調節(jié)閥、第二空氣三 通調節(jié)閥、第三空氣三通調節(jié)閥；制冷組件包括制冷機、制冷機與太陽能熱水的換熱設備、 冷凝器、蒸發(fā)器、送風-水換熱器、第三循環(huán)水泵、第二三通閥、第三三通閥、第四三通閥、 第五三通閥；太陽能熱水生成組件通過溶液-熱水換熱器與溶液組件連接，溶液組件通過再生 器、除濕器與空氣處理組件連接；太陽能熱水生成組件通過送風-水換熱器與空氣處理組件連 接；太陽能熱水生成組件通過制冷機與太陽能熱水的換熱設備連接制冷組件。
太陽能熱水生成組件中太陽能光熱轉換器連接保溫熱水箱輸入端，保溫熱水箱下部設 置生物質熱能發(fā)生器，保溫熱水箱輸出端連接第一三通閥輸入端，第一三通閥第二輸出端依 次通過四通閥第二輸入端、四通閥輸出端連接冷水箱輸入端；第一三通閥第一輸出端通過第 一循環(huán)水泵連接熱水分水器輸入端，熱水分水器第一輸出端連接空調房間，熱水分水器第二 輸出端連接溶液-熱水換熱器的水側輸入端，溶液-熱水換熱器的水側輸出端連接四通閥輸入 端，熱水分水器第三輸出端連接第二三通閥輸入端，第二三通閥第一輸出端連接制冷機與太 陽能熱水的換熱設備輸入端，制冷機與太陽能熱水的換熱設備輸出端連接第三三通閥第一輸 入端，第二三通閥第二輸出端連接第四三通闊第二輸入端，第四三通閥輸出端通過第三循環(huán) 水泵連接送風-水換熱器的水側輸入端，送風-水換熱器的水側輸出端連接第五三通閥的輸入 端，第五三通閥第二輸出端連接第三三通閥第二輸入端，第五三通閥第一輸出端通過蒸發(fā)器 連接第四三通閥第一輸入端，第三三通閥輸出端連接四通閥第三輸入端，補充水管路連接四 通閥第一輸入端，四通閥輸出端連接冷水箱輸入端，冷水箱輸出端依次通過第二循環(huán)水泵、 流體冷卻構件連接太陽能光熱轉換器。溶液組件中溶液-熱水換熱器的溶液側輸出端連接再生器溶液側輸入端'再生器溶液側輸出端連接濃溶液儲液桶輸入端，濃溶液儲液桶輸出端連接第六三通閥輸入端，第六三通閥第二輸出端連接第七三通閥第二輸入端，第六三通閥第一輸出端連接濃/稀溶液換熱器第一輸入端，濃/稀溶液換熱器第一輸出端連接溶液-冷卻水換熱器的溶液側輸入端，溶液-冷卻水換熱器的溶液側輸出端連接除濕器溶液側輸入端，除濕器溶液側輸出端連接濃/稀溶液換熱器第二輸入端，濃/稀溶液換熱器第二輸出端連接第七三通閥第一輸入端，第七三通閥輸出端連接稀溶液儲液桶輸入端，補充水管路通過截止閥連接稀溶液儲液桶輸入端，稀溶液儲液桶出端通過溶液循環(huán)水泵連接溶液-熱水換熱器的溶液側輸入端。
空氣處理組件中空調房間的空氣輸出端連接第一風機輸入端，第一風機輸出端分為兩路， 一路通過第三風閥連接排風熱回收換熱器第二輸入端，另一路通過風閥連接送風風機的輸入端，排風熱回收換熱器第二輸出端直接連接大氣，新風送風管連接排風熱回收換熱器第一輸入端，排風熱回收換熱器第一輸出端通過第二風閥連接送風風機的輸入端，送風風機的輸出端連接第一空氣三通調節(jié)閥輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端連接送風-水換熱器空氣側輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端連接除濕器空氣側輸入端，除濕器空氣側輸出端通過第四風閾連接送風-水換熱器空氣側輸入端，送風-水換熱器空氣側輸出端連接第二空氣三通調節(jié)閥輸入端，第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端連接空調房間空氣輸入端，第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端連接再生器空氣側輸入端，室外空氣依次通過第五風閥、第二風機連接再生器空氣側輸入端，再生器空氣側輸出端連接第三空氣三通調節(jié)閥輸入端，第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端直接連接大氣，第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端連接空調房間空氣輸入端0
制冷組件中；第二三通閥第一輸出端連接制冷機與太陽能熱水的換熱設備的輸入端，制冷機與太陽能熱水的換熱設備的輸出端連接第三三通閥第一輸入端，第三三通閥輸出端連接冷水箱輸入端；蒸發(fā)器輸出端連接第四三通閥第一輸入端，第四三通阓輸出端通過第三循環(huán)水泵連接送風-水換熱器的水側輸入端，送風-水換熱器的水側輸出端依次通過第五三通閥輸入端、第五三通閥第一輸出端連接蒸發(fā)器輸入端；冷凝器的進出口和外界冷卻水連接。
制冷組件可以但不限于吸附式制冷組件、或者吸收式制冷組件，采用太陽能熱能驅動的制冷組件可以但不限于處理送風冷負荷，同時(或者)能夠處理指定空間的冷負荷。
有益效果
1、 本發(fā)明利用太陽能光譜分選器分解太陽能，篩選出光電有效光譜部分和光電無效光譜部分，根據(jù)光譜能級特性選擇合適的能量轉換利用技術，既提高了太陽能的利用效率、又改善了能量轉換設備運行性能，提高了光伏發(fā)電效率。
2、 本發(fā)明的太陽能光熱暖通組件主要采用熱能驅動，太陽能光熱暖通組件除了用于供冷、供熱外，主要用于送風的升溫(降溫)、加濕(除濕)。由于送風處理過程全部由系統(tǒng)產生熱能來承擔，使用可再生能源太陽能或者生物質能取代電網(wǎng)電能，節(jié)能節(jié)電。
3、 本發(fā)明利用生物質熱能發(fā)生器作為太陽能輔助熱源，保證了該裝置的持續(xù)穩(wěn)定運行，避免了使用化石燃料，結合太陽能光伏產生的電力，該裝置采用能源100%屬于可再生能源。
4、 本發(fā)明中太陽能熱水生成組件為溶液組件、空氣處理組件和制冷組件提供驅動熱水，并且為空調房間提供生活熱水，補充水回收溶液組件和制冷組件中的冷卻余熱，對冷水箱進行水量補充，實現(xiàn)熱量的科學合理利用。
75、 本發(fā)明利用溶液組件加濕送風，加濕過程零電耗、無塵、容易控制，克服了傳統(tǒng)空氣加濕方法的缺點。 —
6、 本發(fā)明中空氣處理組件為空調空間提供送風供暖模式，先利用熱水加熱送風，再通過溶液組件加濕送風；供冷模式，先通過溶液組件除濕送風，再利用太陽能驅動的制冷組件冷卻送風。
7、 本發(fā)明中制冷組件采用熱能驅動類型，可以是吸收式、吸附式制冷機，但不限于這兩種制冷機，制冷組件可用于處理空氣溫度，也可直接用于承擔空調房間負荷。
8、 本發(fā)明的暖通組件應用場合不限，但是同比更適合于有新風或者空氣處理需求的場所。特別是對于土壤源熱泵結合輻射末端空調系統(tǒng)，本發(fā)明的技術可以讓光熱暖通組件完全承擔空氣處理負荷，減少對土壤的散熱量，實現(xiàn)地下熱平衡，確保熱泵系統(tǒng)的持續(xù)高效運行。
圖1為本發(fā)明的結構圖。圖中有太陽能光譜分選器1、太陽能光譜分選器第一輸出端la、太陽能光譜分選器第二輸出端lb、太陽能光熱轉換器2、溫度傳感器3、保溫熱水箱4、生物質熱能發(fā)生器5、熱水分水器6、熱水分水器第一輸出端6a、熱水分水器第二輸出端6b、熱水分水器第三輸出端6c、溶液-熱水換熱器7、再生器8、濃溶液儲液桶9、濃/稀溶液換熱器10、濃/稀溶液換熱器第一輸入端10a、濃/稀溶液換熱器第一輸出端10b、濃/稀溶液換熱器第二輸入端10c、濃/稀溶液換熱器第二輸出端10d、溶液-冷卻水換熱器11、除濕器12、稀溶液儲液桶13、冷水箱14、流體冷卻構件15、太陽能光伏電池組件16、電能處理構件17、制冷機與太陽能熱水的換熱設備18、冷凝器19、蒸發(fā)器20、制冷機21、送風-水換熱器22、排風熱回收換熱器23、排風熱回收換熱器第一輸入端23a，排風熱回收換熱器第一輸出端23b、排風熱回收換熱器第二輸入端23c,排風熱回收換熱器第二輸出端23d、截止閥24、第一循環(huán)水泵25、第二循環(huán)水泵26、第三循環(huán)水泵27、空調房間28、溶液循環(huán)水泵29、第一風機30、第二風機31、送風風機32、第一三通閥33、第一三通閥第一輸出端33a、第一三通閥第二輸出端33b、第二三通閥34、第二三通閥第一輸出端34a、第二三通閥第二輸出端34b、第三二通閥35、第三三通閥第一輸入端35a、第三三通閥第二輸入端35b、第四三通閥36、第四三通閥第一輸入端36a、第四三通閥第二輸入端36b、第五三通閥37、第五三通閥第一輸出端37a、第五三通閥第一輸出端37b、第六三通閥38、第六三通閥第一輸出端38a、第六三通閥第二輸出端38b、第七三通閥39、第七三通閥第一輸入端39a、第七三通閥第二輸入端39b、第一風閥40、第二風閥41、第三風閥42、第四風閥43、第五風閥44、第一空氣三通調節(jié)閥45、第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端45a、第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端45b、第二空氣三通調節(jié)閥46、第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端46a、第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端46b、第三空氣三通調節(jié)閥47、第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端47a、第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端47b、四通閥49、四通閥第一輸入端49a、四通閥第二輸入端49b、四通閥第三輸入端49c。
具體實施例方式
如附圖1所示本發(fā)明包括太陽能光譜分選組件、太陽能光伏發(fā)電組件、太陽能光熱暖通組件，太陽能光譜分選組件分別與太陽能光伏發(fā)電組件和光熱暖通組件連接，太陽能光熱暖通組件包括太陽能熱水生成組件、溶液組件、空氣處理組件和制冷組件，太陽能熱水生成
8組件分別與溶液組件、空氣處理組件和制冷組件連接。
太陽能光i普分選組件包括太陽能光譜分選器1、太陽能光熱轉換器2和太陽能光伏電池組件16。連接方式是太陽能光譜分選器第一輸出端la連接太陽能光熱轉換器2，太陽能光譜分選器第二輸出端lb連接太陽能光伏電池組件16。
太陽能光伏發(fā)電組件包括流體冷卻構件15、太陽能光伏電池組件16、電能處理構件17,太陽能光伏電池組件16連接電能處理構件17,利用太陽能光伏電池組件16進行光伏發(fā)電，利用電能處理構件17調控、儲存輸出電能，利用流體冷卻構件15回收光伏發(fā)電耗散的熱能。
太陽能熱^C生成組件包括太陽能光熱轉換器2、溫度傳感器3、保溫熱水箱4、生物質熱能發(fā)生器5、熱水分水器6、溶液-熱水換熱器7、冷水箱14、流體冷卻構件15、制冷機與太陽能熱水的換熱設備18、送風-水換熱器22、第一循環(huán)水泵25、第二循環(huán)水泵26、第三循環(huán)水泵27、第一三通閥33、第二三通閥34、第三三通閥35、第四三通閥36、第五三通閥37、四通閥49、空調房間28。連接管路是太陽能光熱轉換器2連接保溫熱水箱4的輸入端，保溫熱水箱4下部設置生物質熱能發(fā)生器5，保溫熱水箱4的輸出端連接第一三通閥33輸入端，第一三通閥第二輸出端33b依次通過四通閥第二輸入端49b、四通閥49輸出端連接冷水箱14輸入端；第一三通閥第一輸出端33a通過第一循環(huán)水泵25連接熱水分水器6輸入端，熱水分水器第一輸出端6a連接空調房間28，熱7jC分水器第二輸出端6b連接溶液-熱水換熱器7水側輸入端，溶液-熱水換熱器7水側輸出端連接四通閥輸入端49c，熱水分水器第三輸出端6c連接第二三通閥34輸入端，第二三通閥第一輸出端34a連接制冷機與太陽能熱水的換熱設備18，制冷機與太陽能熱水的換熱設備18輸出端連接第三三通閥第一輸入端35a,第二三通閥第二輸出端34b連接第四三通閥第二輸入端36b,第四三通閥36輸出端通過第三循環(huán)水泵27連接送風-水換熱器22的水側輸入端，送風-水換熱器22的水側輸出端連接第五三通閥37的輸入端，第五三通閥第二輸出端37b連接第三三通閥第二輸入端35b,第五三通閥第一輸出端37a通過蒸發(fā)器20連接第四三通閥第一輸入端36a，第三三通閥35輸出端連接四通閥第三輸入端49c，補充水管路連接四通閥第一輸入端49a，四通閥49輸出端連接冷水箱14輸入端，冷水箱14輸出端依次通過第二循環(huán)水泵26、流體冷卻構件15連接太陽能光熱轉換器2?？刂屏鞒虇訁迹P閉第一三通閥第一輸出端33a、四通閥第一輸入端49a、四通陶第二輸入端49c、生物質熱能發(fā)生器5，打開第一三通閥第二輸出端33b、四通閥第二輸入端49b，實現(xiàn)熱水在冷水箱14、流體冷卻構件15、太陽能光熱轉換器2、保溫熱水箱4之間的循環(huán)，待水溫穩(wěn)定之后，關閉第一三通閥第二輸出端33b、四通閥第二輸入端49b，打開第一三通閥第一輸出端33a、四通閥第三輸入端49c，并通過保溫熱水箱4中的溫度傳感器3測定熱水溫度，若水溫未達到太陽能光熱暖通組件運行要求，則啟動生物質熱能發(fā)生器一 5進一步加熱熱水。熱水溫度達到光熱暖通組件運行要求后，由第一循環(huán)水泵25送入熱水分水器6，按照實際需求，操作熱水分水器第一輸出端6a、熱水分水器第二輸出端6b、熱水分水器第三輸出端6c:需要供應生活熱水時，打開熱水分水器第一輸出端6a，需要啟動溶液組件時，打開熱水分水器第二輸出端6b，需要啟動空氣處理組件或者制冷組件時，打開熱水分水器第三輸出端6c。太陽能光熱暖通組件使用后的熱水均通過四通閥49進入冷水箱，從冷水箱14出來的冷水，通過第二循環(huán)^C泵26進入流體冷卻構件15，吸收太陽能光伏電池組件16的熱能后進入太陽能光熱轉換器2被進一步加熱，生成的熱水儲存于保溫熱水箱4。需要對太陽能熱水生成組件補充水量時，打開四通閥第一輸入端49a，補充水可以是自來水，但為了充分利用本裝置余熱，補充水可以是溶液組件、制冷組件中的冷卻水。
溶液組件包括溶液-熱水換熱器7、再生器8、濃溶液儲液桶9、濃/稀溶液換熱器10、溶液-冷卻水換熱器ll、除濕器12、稀溶液儲液桶13、溶液循環(huán)水泵29、第六三通閥38、第七三通閥39、截止閥24。連接管路是溶液-熱水換熱器7的溶液側輸出端連接再生器8溶液側輸入端，再生器8溶液側輸出端連接濃溶液儲液桶9輸入端，濃溶液儲液桶9輸出端連接第六三通閥38輸入端，第六三通閥第二輸出端38b連接第七三通閥第二輸入端39b，第六三通閥第一輸出端38a連接濃/稀溶液換熱器第一輸入端10a，濃/稀溶液換熱器第一輸出端10b連接溶液-冷卻水換熱器11的溶液側輸入端，溶液-冷卻水換熱器11的溶液側輸出端連接除濕器12溶液側輸入端，除濕器12溶液側輸出端連接濃/稀溶液換熱器第二輸入端10c，濃/稀溶液換熱器第二輸出端10d連接第七三通閥第一輸入端39a，第七三通閥39輸出端連接稀溶液儲液桶13輸入端，補充水管路通過截止閥24連接稀溶液儲液桶13輸入端，稀溶液儲液桶13輸出端通過溶液循環(huán)水泵29連接溶液-熱水換熱器7的溶液側輸入端?？刂屏鞒倘芤航M件用于空氣加濕時，第六三通閥第二輸出端38b、第七三通閥第二輸入端39b、截止閥24打開，第六三通閥第一輸出端38a、第七三通閥第一輸入端39a關閉。溶液組件用于空氣除濕時，第六三通閥第一輸出端38a、第七三通閥第一輸入端39a打開；第六三通閥第二輸出端38b、第七三通閥第二輸入端39b、截止閥24關閉。
空氣處理組件由再生器8、除濕器12、送風-水換熱器22、空調房間28、排風熱回收換熱器23、第一風機30、第二風機31、送風風機32、第一風閥40、第二風閥41、第三風閥42、第四風閥43、第五風閥44、第一空氣三通調節(jié)閥45、第二空氣三通調節(jié)閥46、第三空氣三通調節(jié)閥47。連接管路是空調房間28的空氣輸出端連接第一風機30輸入端，第一風機30輸出端分為兩路， 一路通過第三風閥42連接排風熱回收換熱器第二輸入端23c，另一路通過風閥40連接送風風機32的輸入端，排風熱回收換熱器第二輸出端23d直接連接大氣，新風送風管連接排風熱回收換熱器第一輸入端23a，排風熱回收換熱器第一輸出端23b通過第二風閥41連接送風風機32的輸入端，送風風機32的輸出端連接第一空氣三通調節(jié)閥45輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端45a連接送風-水換熱器22空氣側輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端45b連接除濕器12空氣側輸入端，除濕器12空氣側輸出端通過第四風閥43連接送風-水換熱器22空氣側輸入端，送風-水換熱器22空氣側輸出端連接第二空氣三通調節(jié)閥46輸入端，第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端46b連接空調房間28空氣輸入端，第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端46a連接再生器8空氣側輸入端，室外空氣依次通過第五風閥44、第二風機31連接再生器8空氣側輸入端，再生器8空氣側輸出端連接第三空氣三通調節(jié)閥47輸入端，第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端47a直接連接大氣，第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端47b連接空調房間28空氣輸入端?？刂屏鞒炭照{房間28的回風分成兩部分，第一部分回風依次通過第三風閥42、排風熱回收換熱器第二輸入端23c進入排風熱回收換熱器23，第二部分回風通過第一風閥40進入送風風機32輸入端；新風通過排風熱回收換熱器第一,入端23a進入排風熱回收換熱器23與第一部分回風進行熱交換，熱交換之后，第一部分回風從排風熱回收換熱器第二輸出端23d排入大氣，新風從排風熱回收換熱器第一輸出端23b輸出，然后通過第二風閥41進入送風風機32輸入端。根據(jù)不同需求操作第一風機30、第二風機31、送風風機32、第一風閥40、第二風閥41、第三風閥42、第四風閥43、第五風閥44、第一空氣三通調節(jié)閥45、第二空氣三通調節(jié)閥46、第三空氣三通調節(jié)閥47實現(xiàn)不同的空氣處理要求空氣升溫加濕時，第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端45a、第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端46a、第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端47b、第一風機30、送風風機32打開；第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端45b、第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端46b、第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端47a、第二風機31、第四風閥43、第五風閥44關閉。要求空氣除濕降溫時，第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端45b、第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端46b、第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端47a、第一風機30、第二風機31、送風風機32、第四風閥43、第五風閥44打開；第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端45a、第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端46a、第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端47b。
制冷組件由制冷機21、制冷機與太陽能熱水的換熱設備18、冷凝器19、蒸發(fā)器20、送風-水換熱器22、第三循環(huán)水泵27、第二三通閥34、第三三通閥35、第四三通閥36、第五三通閥37組成。連接管路是第二三通閥第一輸出端34a連接制冷機與太陽能熱水的換熱設備18的輸入端，制冷機與太陽能熱水的換熱設備18的輸出端連接第三三通閥第一輸入端35a，第三三通閥35輸出端連接冷水箱14輸入端；蒸發(fā)器20輸出端連接第四三通閥第一輸出端36a,第四三通閥36輸出端通過第三循環(huán)水泵27連接送風-水換熱器22的水側輸入端，送風-水換熱器22的水側輸出端依次通過第五三通閥37輸入端、第五三通閥第一輸出端37a連接蒸發(fā)器20輸入端；冷凝器19的進出口和外界冷卻水連接?？刂屏鞒讨评浣M件運行時，第二三通閥第一輸出端34a、第三三通閥第一輸入端35a、第四三通閥第一輸入端36a、第五三通閥第一輸出端37a打開；第二三通閥第二輸出端34b、第三三通閥第二輸入端35b、第四三通閥第二輸入端36b、第五三通閥第二輸出端37b關閉。制冷組件可以用于空氣降溫或者(同時)用于承擔空調房間內新風負荷之外的負荷，圖1中只畫出制冷組件用于空氣降溫。
太陽能光熱暖通組件同時實現(xiàn)供暖、供生活熱水及新風升溫加濕的運行流程太陽能熱水生成組件中，熱水達到溫度要求后由第一循環(huán)水泵25送入分水器6，從分水器6出來的熱水分為三路，第一路熱水通過熱水分水器第一輸出端6a進入空調房間28，提供給空調房間生活熱水或(和)承擔空調房間內除新風負荷之外的熱負荷；第二路熱水通過熱水分水器第二輸出端6b進入溶液-熱水換熱器7的水側輸入端，熱水從溶液-熱水換熱器7的水側輸出端出來后通過四通閥第三輸入端49c進入冷水箱14輸入端；第三路熱水通過熱水分水器第三輸出端6c進入第二三通閥34輸入端，然后依次經(jīng)過第二三通閥第二輸出端34b、第四三通閥第二輸入端36b、第四三通閥36輸出端、第三循環(huán)水泵27進入送風-水換熱器22的水側輸入端，送風-水換熱器22的水側輸出端依次通過第五三通閥37輸入端、第五三通閥第二輸出端37b、第三三通閥第二輸入端35b進入冷水箱14輸入端。溶液組件中，稀溶液進入溶液-熱水換熱器7與熱水進行熱交換之后，從溶液-熱水換熱器7的溶液側輸出端出宋后進入再生器8的溶液側輸入端，與室外空氣進行熱濕交換變成濃溶液，濃溶液從再生器8的、溶液側輸出端出來后儲存于濃溶液儲液桶9,從濃溶液儲液桶9出來的濃溶液依次經(jīng)過第六三通閥38輸入端、第六三通閥第二輸出端38b、第七三通閥第二輸入端39b從第七三通閥39輸出端出來，與經(jīng)過截止閥24的補充水混合，濃溶液被稀釋成稀溶液后進入稀溶液儲液桶13，從稀溶液儲液桶13出來的稀溶液，由溶液循環(huán)水泵29送入溶液-熱水換熱器7的溶液側輸入端?？諝馓幚斫M件中，從送風風機32出來的送風依次通過第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端45a、送風-水換熱器22、第二空氣三通調節(jié)閥第一輸出端46a進入再生器8的空氣側輸入端，與稀溶液進行熱濕交換，送風被升溫加濕后從再生器8的空氣側輸出端出來，經(jīng)過第三空氣三通調節(jié)閥第二輸出端47b進入空調房間28。供暖時制冷組件不運行。
太陽能光熱暖通組件同時實現(xiàn)供冷、供生活熱水及新風除濕降溫的運行流程太陽能熱 水生成組件中，熱水達到溫度要求后由第一循環(huán)水泵25送入分水器6，從分水器6出來的熱 水分為三路，第一路熱水通過熱水分水器第一輸出端6a進入空調房間28，為空調房間提供生 活熱水；第二路熱水通過熱水分水器第二輸出端6b進入溶液-熱水換熱器7的水側輸入端， 熱水從溶液-熱水換熱器7的熱水輸出端出來后進入冷水箱14輸入端；第三路熱水通過熱水 分水器第三輸出端6c進入第二三通閥34輸入端，然后依次經(jīng)過第二三通閥第一輸出端34a、 制冷機與太陽能熱水的換熱設備18、第三三通閥第一輸入端35a、第三三通閥35輸出端ffl入 冷水箱14輸入端。溶液組件中，稀溶液進入溶液-熱水換熱器7與熱水進行熱交換之后，從 溶液-熱水換熱器7的溶液側輸出端出來后進入再生器8的溶液側輸入端，與室外空氣進行熱 濕交換后成為濃溶液，濃溶液從再生器8的溶液側輸出端出來后儲存于濃溶液儲液桶9，從濃 溶液儲液桶9出來的濃溶液依次經(jīng)過第六三通閥38輸入端、第六三通閥第一輸出端38a、濃/ 稀溶液換熱器第一輸入端10a、濃/稀溶液換熱器第一輸出端10b進入溶液-冷卻水換熱器11, 被冷卻后的濃溶液進入除濕器12的溶液側輸入端，與送風進行熱濕交換之后變成稀溶液從除 濕器12的溶液側輸出端出來，依次經(jīng)過濃/稀溶液換熱器第二輸入端10c、濃/稀溶液換熱器 第二輸出端10d、第七三通閥第一輸入端39a、第七三通閥39輸出端進入稀溶液儲液桶13， 稀溶液從溶液儲液桶13出來后由溶液循環(huán)水泵29送入溶液-熱水換熱器7的溶液側輸入端進 行新的循環(huán)?？諝馓幚斫M件中，從送風風機32出來的送風依次通過第一空氣三通調節(jié)閥第二 輸出端45b進入除濕器12的空氣側輸入端，與濃溶液進行熱濕交換后從除濕器12的空氣側 輸出端出來通過第四風閥43進入送風-水換熱器22，與制冷機21制得的冷水進行熱交換，溫 度降低后從送風-水換熱器22的空氣側輸出端出來經(jīng)過第二空氣三通調節(jié)閥第二輸出端46b 送入空調房間28。室外空氣通過第五風閥44、由第二風機31送入再生器8的空氣側輸入端， 與稀溶液進行熱濕交換后從再生器8的空氣側輸出端出來，經(jīng)過第三空氣三通調節(jié)閥第一輸 出端47a直接排到大氣中。制冷組件中，外界冷卻水進入冷凝器19進行換熱，制冷機21的 蒸發(fā)器20制得的冷水依次通過第四三通閥第一輸入端36a、第四三通閥36輸出端、第三循環(huán) 水泵27進入送風-水換熱器22中，與送風進行熱交換后依次通過第五三通閥37輸入端、第 五三通閥第一輸出端37a進入蒸發(fā)器20進行新的循環(huán)。制冷組件生成的冷水也可送入空調房 間承擔空調房間內除新風負荷之外的冷負荷。
本發(fā)明根據(jù)實際使用情況，可配套使用其他空調系統(tǒng)，例如在需要新風供應的空調房間， 制冷組件只承擔新風負荷，即可另設土壤源熱泵空調系統(tǒng)(但不限于土壤源熱泵系統(tǒng))。
權利要求
1. 一種基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置，其特征在于該裝置包括太陽能光譜分選組件、太陽能光伏發(fā)電組件和太陽能光熱暖通組件；太陽能光譜分選組件包括太陽能光譜分選器(1)、太陽能光熱轉換器(2)、太陽能光伏電池組件(16)，太陽能光伏發(fā)電組件包括流體冷卻構件(15)、太陽能光伏電池組件(16)、電能處理構件(17)，其中，太陽能光譜分選器(1)將接收到的太陽光分成用于光電轉換和直接加熱的兩部分光，用于光電轉換的光(1b)送入太陽能光伏電池組件(16)發(fā)電，由電能處理構件(17)將電能輸出；用于直接加熱的光(1a)送入太陽能光熱轉換器(2)將光能轉換成熱能；流體冷卻構件(15)與太陽能光伏電池組件(16)耦合，利用流體冷卻構件(15)回收光伏發(fā)電產生的耗散熱能，同時提高光伏發(fā)電效率，流體冷卻構件(15)與太陽能光熱暖通組件中的冷水箱(14)連接，太陽能光熱轉換器(2)與太陽能光熱暖通組件中的保溫熱水箱(4)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置，其特征在 于太陽能光熱暖通組件包括太陽能熱水生成組件、溶液組件、空氣處理組件和制冷組件；其 中，太陽能熱水生成組件包括包括太陽能光熱轉換器(2)、溫度傳感器(3)、保溫熱水箱(4)、 生物質熱能發(fā)生器(5)、熱水分水器(6)、溶液-熱水換熱器(7)、冷水箱(14)、流體冷卻 構件(15)、制冷機與太陽能熱水的換熱設備(18)、送風-水換熱器(22)、第一循環(huán)水泵(25)、 第二循環(huán)水泵(26)、第三循環(huán)水泵(27)、第一三通閥(33)、第二三通閥(34)、第三三通 閥(35)、第四三通閥(36)、第五三通閥(37)、四通閥(49)、空調房間(28);溶液組件包 括溶液-熱水換熱器(7)、再生器(8)、濃溶液儲液桶(9)、濃/稀溶液換熱器(10)、溶液-冷 卻水換熱器(11)、除濕器(12)、稀溶液儲液桶(13)、溶液循環(huán)水泵(29)、第六三通閥(38)、 第七三通閥(39)、截止閥(24);空氣處理組件包括再生器(8)、除濕器(12)、送風-水換 熱器(22)、空調房間(28)、排風熱回收換熱器(23)、第一風機(30)、第二風機(31)、送 風風機(32)、第一風閥(40)、第二風閥(41)、第三風閥(42)、第四風閥(43)、第五風閥(44)、第一空氣三通調節(jié)閥(45)、第二空氣三通調節(jié)閥(46)、第三空氣三通調節(jié)閥(47); 制冷組件包括制冷機(21 )、制冷機與太陽能熱水的換熱設備(18)、冷凝器(19)、蒸發(fā)器(20)、 送風-水換熱器(22)、第三循環(huán)水泵(27)、第二三通閥(34)、第三三通閥(35)、第四三通 閥(36)、第五三通閥(37);太陽能熱水生成組件通過溶液-熱水換熱器(7)與溶液組件連 接，溶液組件通過再生器(8)、除濕器(12)與空氣處理組件連接；太陽能熱水生成組件通 過送風-水換熱器(22)與空氣處理組件連接；太陽能熱水生成組件通過制冷機與太陽能熱水 的換熱設備(18)連接制冷組件。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置，其特征在于 太陽能熱水生成組件中太陽能光熱轉換器(2)連接保溫熱水箱(4)輸入端，保溫熱水箱(4)下部設置生物質熱能發(fā)生器(5)，保溫熱水箱(4)輸出端連接第一三通閥(33)輸入 端，第一三通閥第二輸出端(33b)依次通過四通閥第二輸入端(49b)、四通閥(49)輸出端 連接冷水箱(14)輸入端；第一三通閥第一輸出端(33a)通過第一循環(huán)水泵(25)連接熱水 分水器(6)輸入端，熱水分水器第一輸出端(6a)連接空調房間(28)，熱水分水器第二輸 出端(6b)連接溶液-熱水換熱器(7)的水側輸入端，溶液-熱水換熱器(7)的水側輸出端連接四通閥輸入端(49c),熱水分水器第三輸出端(6c)連接第二三通閥(34)輸入 端，第二三通閥第一輸出端(34a)連接制冷機與太陽能熱水的換熱設備(18)輸入端，制冷 機與太陽能熱水的換熱設備(18)輸出端連接第三三通閥第一輸入端(35a)，第二三通閥第 二輸出端(34b)連接第四三通閥第二輸入端(36b)，第四三通閥(36)輸出端通過第三循環(huán) 水泵(27)連接送風-水換熱器(22)的水側輸入端，送風-水換熱器(22)的水側輸出端連接 第五三通閥(37)的輸入端，第五三通閥第二輸出端(37b)連接第三三通閥第二輸入端(35b)， 第五三通閥第一輸出端(37a)通過蒸發(fā)器(20)連接第四三通閥第一輸入端(36a)，第三三 通閥(35)輸出端連接四通閥第三輸入端(49c),補充水管路連接四通閥第一輸入端(49a), 四通閥(49)輸出端連接冷水箱(14)輸入端，冷水箱(14)輸出端依次通過第二循環(huán)水泵 (26)、流體冷卻構件(15)連接太陽能光熱轉換器(2)。
4. 根據(jù)權利要求2所述基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置,其特征在于溶 液組件中溶液-熱水換熱器(7)的溶液側輸出端連接再生器(8)溶液側輸入端，再生器(8) 溶液側輸出端連接濃溶液儲液桶(9)輸入端，濃溶液儲液桶(9)輸出端連接第六三通閥(38) 輸入端，第六三通閥第二輸出端(38b)連接第七三通閥第二輸入端(39b)，第六三通閥第一 輸出端(38a)連接濃/稀溶液換熱器第一輸入端(10a),濃/稀溶液換熱器第一輸出端(10b) 連接溶液-冷卻水換熱器(11)的溶液側輸入端，溶液-冷卻水換熱器(11)的溶液側輸出端連 接除濕器(12)溶液側輸入端，除濕器(12)溶液側輸出端連接濃/稀溶液換熱器第二輸入端(10c)，濃/稀溶液換熱器第二輸出端(10d)連接第七三通閥第一輸入端(39a),第七三通閥 (39)輸出端連接稀溶液儲液桶(13)輸入端，補充水管路通過截止閥(24)連接稀溶液儲液桶(13)輸入端，稀溶液儲液桶(13)輸出端通過溶液循環(huán)水泵(29)連接溶液-熱水換熱器(7)的溶液側輸入端。
5. 根據(jù)權利要求2所述基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置，其特征在于 空氣處理組件中空調房間(28)的空氣輸出端連接第一風機(30)輸入端，第一風機(30) 輸出端分為兩路， 一路通過第三風閥(42)連接排風熱回收換熱器第二輸入端(23c)，另一 路通過風閥(40)連接送風風機(32)的輸入端，排風熱回收換熱器第二輸出端(23d)直接 連接大氣，新風送風管連接排風熱回收換熱器第一輸入端(23a),排風熱回收換熱器第一輸 出端(23b)通過第二風閥(41)連接送風風機(32)的輸入端，送風風機(32)的輸出端連 接第一空氣三通調節(jié)閥(45)輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第一輸出端(45a)連接送風-水換 熱器(22)空氣側輸入端，第一空氣三通調節(jié)閥第二輸出端(45b)連接除濕器(12)空氣側 輸入端，除濕器(12)空氣側輸出端通過第四風閥(43)連接送風-水換熱器(22)空氣側輸 入端，送風-水換熱器(22)空氣側輸出端連接第二空氣三通調節(jié)閥(46)輸入端，第二空氣 三通調節(jié)閥第二輸出端(46b)連接空調房間(28)空氣輸入端，第二空氣三通調節(jié)閥第一輸 出端(46a)連接再生器(8)空氣側輸入端，室外空氣依次通過第五風閥(44)、第二風機(31) 連接再生器(8)空氣側輸入端，再生器(8)空氣側輸出端連接第三空氣三通調節(jié)閥(47) 輸入端，第三空氣三通調節(jié)閥第一輸出端(47a)直接連接大氣，第三空氣三通調節(jié)閥第一輸 出端(47b)連接空調房間(28)空氣輸入端。
6. 根據(jù)權利要求2所述基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置，其特征在于 制冷組件中；第二三通阓第一輸出端(34a)連接制冷機與太陽能熱水的換熱設備(18)的輸 入端，制冷機與太陽能熱水的換熱設備(18)的輸出端連接第三三通閥第一輸入端(35a)，第三三通閥(35)輸出端連接冷水箱(14)輸入端；蒸發(fā)器(20)輸出端連接第四三通閥第 一輸入端(36a),第四三通閥(36)輸出端通過第三循環(huán)水泵(27)連接送風-水換熱器(22) 的水側輸入端，送風-水換熱器(22)的水側輸出端依次通過第五三通閥(37)輸入端、第五 三通閥第一輸出端(37a)連接蒸發(fā)器(20)輸入端；冷凝器(19)的進出口和外界冷卻水連 接。
全文摘要
基于光譜分選的光伏發(fā)電和光熱暖通高效利用裝置涉及一種基于太陽能光譜分選，實現(xiàn)高效光伏發(fā)電和光熱暖通利用的裝置，該裝置包括光譜分選、光伏發(fā)電和光熱暖通組件。光譜分選組件將入射太陽能分解成光電有效光譜部分和光電無效光譜部分。光電有效光譜部分通過光伏電池組件進行光伏發(fā)電，同時產生部分耗散熱能。光電無效光譜部分由光熱轉換器轉化成熱能，與光伏發(fā)電產生的耗散熱能共同作為光熱暖通組件的驅動熱源。暖通組件包括熱水生成組件、溶液組件、空氣處理組件和制冷組件，能夠實現(xiàn)供冷或者供熱、空氣除濕或者加濕。采用生物質熱能作為光熱暖通組件的輔助熱源。該裝置特別適合于需要新風供應或者空氣處理的暖通形式。
文檔編號H02N6/00GK101459393SQ200910028040
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月6日 優(yōu)先權日2009年1月6日
發(fā)明者安二銘, 祝合虎, 琴 薛, 鄭紅旗, 陳九法, 健 馬 申請人:東南大學