本發(fā)明公開了一種太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括帶有集熱腔的熱電聯(lián)產(chǎn)型光伏電池組件形成的安裝陣列、熱泵機(jī)組并聯(lián)機(jī)群、載熱介質(zhì)儲罐、熱水儲水箱、太陽能循環(huán)泵等。安裝陣列通過太陽能循環(huán)泵與載熱介質(zhì)儲罐構(gòu)成循環(huán)回路，將電池組件產(chǎn)生的熱量送到載熱介質(zhì)儲罐中。熱泵機(jī)組以載熱介質(zhì)儲罐為低溫?zé)嵩瓷a(chǎn)生活熱水，并存儲于水箱中供用戶使用。沒有太陽輻射且熱水儲量少時，熱泵機(jī)組通過一個風(fēng)冷蒸發(fā)器從空氣中吸熱生產(chǎn)熱水。當(dāng)水箱滿水且達(dá)到溫度上限后，載熱介質(zhì)儲罐中多余的熱量通過一個風(fēng)冷散熱器散掉，以保證電池板發(fā)電效率。冬季夜間電池組件溫度低時，系統(tǒng)對電池組件實施防凍保護(hù)。該系統(tǒng)能有效實現(xiàn)太陽能的熱電綜合利用，提高太陽能熱電綜合利用率。

1.一種太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括熱電聯(lián)產(chǎn)型光伏電池組件形成
的安裝陣列(1)、載熱介質(zhì)儲罐(3)、太陽能循環(huán)泵(11)，載熱介質(zhì)儲罐
(3)上的第一循環(huán)出液口(3a)、太陽能循環(huán)泵(11)、電池組件陣列(1)、
載熱介質(zhì)儲罐(3)上的第一循環(huán)回液口(3b)通過管道依次連接，其特征
在于：系統(tǒng)中還設(shè)有熱泵機(jī)組并聯(lián)機(jī)群(4)和熱水儲水箱(5)，所述熱泵
機(jī)組并聯(lián)機(jī)群(4)的第一進(jìn)口(4a)通過儲罐循環(huán)泵(9)與載熱介質(zhì)儲罐
(3)上的第二循環(huán)出液口(3d)相連、第一出口(4b)與載熱介質(zhì)儲罐(3)
上的第二循環(huán)回液口(3c)相連、第二進(jìn)口(4d)通過機(jī)組循環(huán)泵(8)與
所述水箱(5)上的循環(huán)出水口(5a)相連、第三進(jìn)口(4e)與自來水管道
相連、第二出口(4c)與所述水箱(5)上的循環(huán)回水口(5b)相連；
所述熱泵機(jī)組(4)包括電動三通閥(401)、四通換向閥(402)、壓縮
機(jī)(403)、冷凝器(404)、冷媒膨脹元件(410)、風(fēng)冷蒸發(fā)器(412)、液冷
蒸發(fā)器(413)；四通換向閥(402)的第一接口(402a)與壓縮機(jī)(403)的
出口相連、第二接口(402b)與電動三通閥(401)的出口(401c)相連、
第三接口(402c)與壓縮機(jī)(403)的進(jìn)口相連、第四接口(402d)與冷凝
器(404)的冷媒側(cè)進(jìn)口(404a)相連；冷凝器(404)的冷媒側(cè)出口(404b)
與冷媒膨脹元件(410)的進(jìn)口相連，冷媒膨脹元件(410)的出口同時與液
冷蒸發(fā)器(413)的冷媒側(cè)進(jìn)口(413b)及風(fēng)冷蒸發(fā)器(412)的冷媒側(cè)進(jìn)口
(412b)相連，液冷蒸發(fā)器(413)及風(fēng)冷蒸發(fā)器(412)的冷媒側(cè)出口(413a、
412a)分別與電動三通閥(401)的第一進(jìn)口(401a)和第二進(jìn)口(401b)
相連；冷凝器(404)的水側(cè)進(jìn)口(404c)同時與機(jī)組第二進(jìn)口(4d)和第
三進(jìn)口(4e)相連，機(jī)組第二進(jìn)口(4d)對應(yīng)的支路上設(shè)有一段節(jié)流管(407)
及與節(jié)流管(407)串聯(lián)的單向閥(406)，所述節(jié)流管(407)與單向閥(406)
串聯(lián)體的兩端跨接有第一電磁閥(408)；機(jī)組第三進(jìn)口(4e)對應(yīng)的支路上
設(shè)有第二電磁閥(409)，第二電磁閥(409)與冷凝器(404)之間設(shè)有水流
量調(diào)節(jié)閥(411)；冷凝器(404)的水側(cè)出口(404d)與機(jī)組第二出口(4c)
相連，液冷蒸發(fā)器(413)的熱源側(cè)介質(zhì)進(jìn)口(413c)與機(jī)組第一進(jìn)口(4a)
相連，液冷蒸發(fā)器(413)的熱源側(cè)介質(zhì)出口(413d)與機(jī)組第一出口(4b)
相連；冷凝器(404)的水側(cè)出口(404d)處設(shè)有熱泵出水溫度傳感器(405)，
風(fēng)冷蒸發(fā)器(412)上設(shè)有除霜傳感器(414)，所述熱泵出水溫度傳感器(405)
和除霜傳感器(414)與熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器相連；所述熱泵機(jī)組(4)內(nèi)的
電動三通閥(401)、四通換向閥(402)、壓縮機(jī)(403)、第一電磁閥(408)、
第二電磁閥(409)、水流量調(diào)節(jié)閥(411)、風(fēng)機(jī)(415)受控于所述機(jī)組內(nèi)
置控制器；所述機(jī)組內(nèi)置控制器與所述系統(tǒng)集中控制器件之間有電連接及信
號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：所
述光伏電池組件陣列(1)中，沿載熱介質(zhì)流向末端電池組件的太陽能集熱
腔(102)出口端設(shè)有集熱腔溫度傳感器(2)，所述載熱介質(zhì)儲罐(3)內(nèi)設(shè)
有儲罐溫度傳感器(10)，所述水箱(5)內(nèi)設(shè)有水箱水溫傳感器(6)和水
箱水位傳感器(7)，所述各傳感器與系統(tǒng)集中控制器件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：所
述熱電聯(lián)產(chǎn)型光伏電池組件(1)的光伏發(fā)電部件(101)的向光面和背光面
至少有一處設(shè)有太陽能集熱腔(102)，所述太陽能集熱腔(102)設(shè)有載熱
介質(zhì)進(jìn)口(1a)和出口(1b)；設(shè)在光伏發(fā)電部件(101)向光面的太陽能集
熱腔由透明白玻璃蓋板(103)和分頻玻璃(104)間隔一夾層組成，在太陽
能集熱腔(102)內(nèi)使用透明載熱流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：在
所述的熱電聯(lián)產(chǎn)型光伏電池組件(1)還設(shè)置有聚光元件(105)，所述聚光
元件(105)將光線聚集并均勻投射到所述光伏發(fā)電部件(101)的光線接收
表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：所
述系統(tǒng)中在太陽能循環(huán)泵(11)與電池組件陣列(1)入口之間還設(shè)置電動
三通閥(12)、風(fēng)冷散熱器(14)及與其配套的散熱風(fēng)機(jī)(13)，所述電動三
通閥(12)的進(jìn)口(12c)與所述太陽能循環(huán)泵(11)的出口相連，所述電
動三通閥(12)的兩個出口(12a、12b)與電池組件陣列(1)的進(jìn)口之間
并列設(shè)有連通管和風(fēng)冷散熱器(14)。
6.一種采用權(quán)利要求1～5任意一項所述太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行
熱電聯(lián)產(chǎn)的方法，所述太陽能熱泵熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)組循環(huán)泵(8)、儲罐循
環(huán)泵(9)、太陽能循環(huán)泵(11)、電動三通閥(12)、散熱風(fēng)機(jī)(13)受控于
所述系統(tǒng)集中控制器件，所述系統(tǒng)集中控制器件與各熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器之
間有電連接及信號連接；其特征在于所述方法包括以下步驟：
步驟(1)、參數(shù)設(shè)定：
在系統(tǒng)集中控制器件上，按照相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值限定范圍，依次設(shè)定如下
參數(shù)：熱泵產(chǎn)水溫度TS＝45～60℃，熱泵循環(huán)溫度TR＝40～(TS-3)℃，太陽
能集熱停止溫差Δt2＝2～5℃，太陽能集熱啟動溫差Δt1＝Δt2+(2～8)℃，電池
防凍啟動溫度TD＝5～8℃，電池防凍停止溫度TJ＝8～12℃，儲罐放熱啟動
溫度TQ＝25～40℃，儲罐放熱停止溫度TZ＝(TJ+3)～(TQ-5)℃，水箱水位
下限H1＝20％～80％、水箱水位上限H2＝H1～100％；
步驟(2)、參數(shù)測量：
集熱腔溫度傳感器(2)測得太陽能集熱腔(102)內(nèi)的載熱介質(zhì)溫度
T1，儲罐溫度傳感器(10)測得載熱介質(zhì)儲罐(3)內(nèi)的載熱介質(zhì)溫度T2，
水箱溫度傳感器(6)測得水箱(5)內(nèi)的水溫T3，水箱水位傳感器(7)測
得水箱(5)內(nèi)的水量H(滿水時為100％)；
步驟(3)、電池組件發(fā)電：
有光照的情況下，電池組件陣列(1)產(chǎn)生電能并輸出；
步驟(4)、電池組件產(chǎn)熱：
當(dāng)T1-T2≥Δt1時，通過系統(tǒng)集中控制器件，依次執(zhí)行如下動作：控制
電動三通閥(12)的接口(12a、12c)接通，啟動太陽能循環(huán)泵(11)；當(dāng)
T1-T2≤Δt2時，關(guān)閉太陽能循環(huán)泵(11)；
步驟(5)、熱泵太陽能產(chǎn)熱：
1)當(dāng)T2≥TQ，且H＜100％，且T3≥TR時，系統(tǒng)集中控制器件通知
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，啟動熱泵太陽能直熱產(chǎn)水功能；當(dāng)T2≤TZ，或
H＝100％時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，關(guān)閉熱泵；
2)當(dāng)T2≥TQ，且H＜100％，且T3＜TR時，系統(tǒng)集中控制器件通知
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，啟動熱泵太陽能循環(huán)加熱功能；當(dāng)T2≤TZ，或T3≥
TS時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，關(guān)閉熱泵；
3)當(dāng)T2≥TQ，且H＝100％，且T3＜TS時，系統(tǒng)集中控制器件通知
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，啟動熱泵太陽能循環(huán)加熱功能；當(dāng)T3≥TS，或
H＜100％時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，關(guān)閉熱泵；
步驟(6)、熱泵空氣能產(chǎn)熱：
1)當(dāng)H＜H1，且T2＜TQ時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控
制器，啟動熱泵空氣能直熱產(chǎn)水功能；當(dāng)H≥H2，或T2≥TQ時，系統(tǒng)集
中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，關(guān)閉熱泵；
2)當(dāng)H≥H1，且T2＜TQ，且T3＜TR時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱
泵機(jī)組內(nèi)置控制器，啟動熱泵空氣能循環(huán)加熱功能；當(dāng)T3≥TS，或H＜H1，
或T2≥TQ時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，關(guān)閉熱泵；
步驟(7)、電池組件防凍保護(hù)：
當(dāng)T1≤TD時，通過系統(tǒng)集中控制器件，控制電動三通閥(12)的接口
(12a、12c)接通，啟動太陽能循環(huán)泵(11)；當(dāng)T1≥TJ時，再延時兩分鐘，
關(guān)閉太陽能循環(huán)泵(11)；
步驟(8)、儲罐低溫保護(hù)：
當(dāng)T2≤TJ時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器，啟動熱泵
儲罐低溫保護(hù)功能；當(dāng)T2≥TZ時，系統(tǒng)集中控制器件通知熱泵機(jī)組內(nèi)置控
制器，關(guān)閉熱泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述方法中當(dāng)系統(tǒng)中在太
陽能循環(huán)泵(11)與電池組件陣列(1)入口之間還設(shè)置電動三通閥(12)、
風(fēng)冷散熱器(14)及與其配套的散熱風(fēng)機(jī)(13)，還需進(jìn)行步驟(9)：電池
組件散熱的步驟：
當(dāng)H＝100％，且T3≥TS，且T2≥60℃時，通過系統(tǒng)集中控制器件，
依次執(zhí)行如下動作：控制系統(tǒng)電動三通閥(12)的接口(12b、12c)接通，
啟動太陽能循環(huán)泵(11)、散熱風(fēng)機(jī)(13)；當(dāng)T2＜40℃，或H＜100％，或
T3＜TS時，依次關(guān)閉太陽能循環(huán)泵(11)、散熱風(fēng)機(jī)(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述方法中熱泵機(jī)組按照
以下工作過程的一種或者兩種以上的方式次序進(jìn)行：
(1)、熱泵太陽能直熱產(chǎn)水：
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)開機(jī)信號，依次
執(zhí)行如下動作：控制電動三通閥(401)的接口(401a、401c)接通，通過
系統(tǒng)集中控制器件開啟儲罐循環(huán)泵(9)，打開機(jī)組第二電磁閥(409)，啟動
壓縮機(jī)(403)，給水流量調(diào)節(jié)閥(411)供電并根據(jù)熱泵出水溫度傳感器(405)
測得的熱泵出水溫度調(diào)節(jié)其開度，使熱泵出水溫度穩(wěn)定在設(shè)定值TS±2℃范
圍內(nèi)；熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)關(guān)機(jī)信號，依
次執(zhí)行如下動作：關(guān)閉壓縮機(jī)(403)、機(jī)組第二電磁閥(409)，通過系統(tǒng)集
中控制器件關(guān)閉儲罐循環(huán)泵(9)，將水流量調(diào)節(jié)閥(411)斷電；
(2)、熱泵太陽能循環(huán)加熱：
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)開機(jī)信號，依次
執(zhí)行如下動作：控制機(jī)組電動三通閥(401)的兩個接口(401a、401c)接
通，通過系統(tǒng)集中控制器件開啟儲罐循環(huán)泵(9)，開啟機(jī)組循環(huán)泵(8)，打
開機(jī)組第一電磁閥(408)，啟動壓縮機(jī)(403)；熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來
自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)關(guān)機(jī)信號，依次執(zhí)行如下動作：關(guān)閉壓縮機(jī)
(403)、機(jī)組循環(huán)泵(8)，通過系統(tǒng)集中控制器件關(guān)閉儲罐循環(huán)泵(9)，關(guān)
閉機(jī)組第二電磁閥(409)；
(3)、熱泵儲罐低溫保護(hù)：
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)開機(jī)信號，依次
執(zhí)行如下動作：給四通閥(402)供電使其接口連通方式轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€接口
(402a、402b)連通、兩個接口(402c、402d)連通，控制機(jī)組電動三通閥
(401)的接口(401a、401c)連通，通過系統(tǒng)集中控制器件開啟儲罐循環(huán)
泵(9)，開啟機(jī)組循環(huán)泵(8)、壓縮機(jī)(403)；熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來
自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)關(guān)機(jī)信號，依次執(zhí)行如下動作：關(guān)閉壓縮機(jī)
(403)、機(jī)組循環(huán)泵(8)，通過系統(tǒng)集中控制器件關(guān)閉儲罐循環(huán)泵(9)，給
四通閥(402)斷電；
(4)、熱泵空氣能直熱產(chǎn)水：
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)開機(jī)信號，依次
執(zhí)行如下動作：控制機(jī)組電動三通閥(401)的接口(401b、401c)接通，
開啟機(jī)組風(fēng)機(jī)(415)，打開機(jī)組第二電磁閥(409)，啟動壓縮機(jī)(403)，給
水流量調(diào)節(jié)閥(411)供電并根據(jù)熱泵出水溫度傳感器(405)測得的熱泵出
水溫度調(diào)節(jié)其開度，使熱泵出水溫度穩(wěn)定在設(shè)定值TS±2℃范圍內(nèi)；熱泵機(jī)
組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)關(guān)機(jī)信號，依次執(zhí)行如下動
作：關(guān)閉壓縮機(jī)(403)、機(jī)組第二電磁閥(409)、機(jī)組風(fēng)機(jī)(415)、將水流
量調(diào)節(jié)閥(411)斷電；
(5)、熱泵空氣能循環(huán)加熱：
熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)開機(jī)信號，依次
執(zhí)行如下動作：控制機(jī)組電動三通閥(401)的接口(401b、401c)接通、
開啟機(jī)組風(fēng)機(jī)(415)，開啟機(jī)組循環(huán)泵(8)、打開機(jī)組第一電磁閥(408)、
啟動壓縮機(jī)(403)；熱泵機(jī)組內(nèi)置控制器接收來自系統(tǒng)集中控制器件的相應(yīng)
關(guān)機(jī)信號，依次執(zhí)行如下動作：關(guān)閉壓縮機(jī)(403)、機(jī)組循環(huán)泵(8)、機(jī)組
第一電磁閥(408)、機(jī)組風(fēng)機(jī)(415)；
(6)、熱泵空氣能除霜：
當(dāng)熱泵機(jī)組正在運(yùn)行“熱泵空氣能產(chǎn)熱功能”，且除霜傳感器(414)判
斷符合風(fēng)冷蒸發(fā)器除霜啟動條件時，給四通閥(402)供電使其接口連通方
式轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€接口(402a、402b)連通、兩個接口(402c、402d)連通，啟
動機(jī)組循環(huán)泵(8)，關(guān)閉機(jī)組第一電磁閥(408)、第二電磁閥(409)；當(dāng)除
霜傳感器(414)判斷符合風(fēng)冷蒸發(fā)器除霜終止條件時，控制機(jī)組恢復(fù)到除
霜前的工作模式。