一种用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统。

背景技术

国家对温室建筑的清洁供能和营造适于作物全生长周期的舒适性环境提出了更高的要求。

温室建筑目前主要为设施农业温室，其具有寿命周期长、种植不受季节气候限制、易于实现自动化和智能化等特点，逐渐成为现代农业的典型代表。然而，现在的设施农业温室存在能源消耗基数巨大、能源利用效率低、环境可调节性差、成本投入高、产量受限等亟待解决的问题，因此，充分开发利用可再生能源，探索一种实现可再生能源高效综合利用的设施农业温室复合供能系统尤为重要。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新型可再生能源。在设施农业领域，太阳能采光、附加阳光间、太阳能光热利用和光电利用等目前已经较为成熟，但仍存在对太阳能的综合利用率低、太阳能系统设备利用率低、太阳能利用方式单一等瓶颈问题。为克服如上问题，前人已在太阳能光伏光热（PVT）热泵热电冷联产联供技术方面做了探索。PVT热泵热电冷联产联供技术是PVT热泵技术与太阳能光伏发电技术的有机结合，该技术可以依据不同的季节和天气工况，通过调节系统运行模式，实现在同一套系统上同时输出电能、热能和冷量，用以供应温室全年的热电冷用能需求，并且能够在最大程度上提高能源的利用率，实现系统的全天候运行，提高设备利用率，节能效果显著。

然而，PVT热泵热电冷联产联供技术受太阳能的限制，只能在有太阳的情况下运行，在阴雨、雨雪等极端恶劣天气下，太阳能系统不能满足供热需求。因此，发明一种适用于设施农业温室的、设备组成简单、能源利用率高、储/辅能装置联合、系统内设备利用率高的新型复合供能系统，具有重要的实用价值。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统，包括间接膨胀式PVT集热换热子系统、冷热双储子系统、辅能子系统和温室供能子系统；其中，所述间接膨胀式PVT集热换热子系统通过第一循环水泵分别连通所述冷热双储子系统和所述辅能子系统，所述冷热双储子系统和所述辅能子系统还相连通，以使所述间接膨胀式PVT集热换热子系统配合所述冷热双储子系统和/或所述辅能子系统给所述温室供能子系统供能；所述温室供能子系统通过第二循环水泵分别连通所述间接膨胀式PVT集热换热子系统、所述冷热双储子系统和所述辅能子系统，以使所述温室供能子系统接收所述间接膨胀式PVT集热换热子系统、所述冷热双储子系统和所述辅能子系统传递的热量或冷量。

优选地，所述间接膨胀式PVT集热换热子系统包括形成闭环连接结构的太阳能PVT组件、溶液泵、储液罐、干燥过滤器和换热器；所述换热器分别连通所述冷热双储子系统、所述辅能子系统和所述温室供能子系统。

优选地，所述冷热双储子系统包括土壤地埋管或水箱。

优选地，所述辅能子系统包括热泵机组或锅炉。

优选地，所述温室供能子系统包括多组风机盘管和光伏逆变器，多组所述风机盘管均分别连通所述第二循环水泵；所述光伏逆变器连通所述太阳能PVT组件。

优选地，所述冷热双储子系统和所述辅能子系统之间还设有第三循环水泵。

优选地，所述间接膨胀式PVT集热换热子系统与所述冷热双储子系统之间、所述间接膨胀式PVT集热换热子系统与所述辅能子系统之间、所述间接膨胀式PVT集热换热子系统与所述温室供能子系统之间、所述冷热双储子系统与所述辅能子系统之间、所述冷热双储子系统与所述温室供能子系统之间、以及所述辅能子系统与所述温室供能子系统之间均设有电动调节阀。

本申请提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统综合利用了太阳能PVT组件、冷热双储子系统以及辅能子系统，以太阳辐射能、空气能、天空长波辐射能等可再生能源为主要能量来源，节省了能源消耗，提高了能量综合利用率高。该系统还能够根据不同的应用场景、气象条件及温室供能需求情况选择间接膨胀式PVT集热换热子系统直接供能、和/或与冷热双储子系统供能、和/或与辅能子系统供能等不同的供能模式，大大提高了设备利用率，且系统组成简单。不同供能模式运行时之间的调节和切换通过不同的电动调节阀组合来灵活实现，从而实现在全年不同季节条件下，由同一套系统输出热能、电能和冷量，实现一机多用、全年分时热电冷多联供，满足现代设施农业温室建筑全年的热、电、冷稳定、连续的用能需求。因此，本申请提供的复合供能系统是一种适于设施农业温室低碳清洁供能与舒适性室内环境营造、具有极大推广应用价值的绿色节能环保型复合温室供能系统。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统的结构示意图；

图2为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式原理图；

图3为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热直接供能模式的原理图；

图4为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热+热泵机组供能模式的原理图；

图5为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式下土壤源直接供能模式的原理图；

图6为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式下土壤源+热泵机组供能模式的原理图；

图7为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能方式下土壤跨季储能运行模式的原理图；

图8为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式的原理图；

图9为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热直接供能模式的原理图；

图10为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式供热原理图；

图11为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式供冷原理图；

图12为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式供热原理图；

图13为间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能方式下间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式供冷原理图；

图14为间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热的原理图；

图15为间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热下间接膨胀式PVT集热直接供热模式的原理图；

图16为间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热下间接膨胀式PVT集热+水箱供热模式的原理图；

图17为间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热下锅炉供热模式的原理图；

符号表示：

01-间接膨胀式PVT集热换热子系统，02-冷热双储子系统，03-辅能子系统，04-温室供能子系统；

1-太阳能PVT组件，2-溶液泵，3-储液罐，4-干燥过滤器，5-换热器，6-第一循环水泵，7-第二循环水泵，8-土壤地埋管，9-水箱，10-热泵机组，11-锅炉，12-风机盘管，13-光伏逆变器，14-第三循环水泵，15-第一电动调节阀，16-第二电动调节阀，17-第三电动调节阀，18-第四电动调节阀，19-第五电动调节阀，20-第六电动调节阀，21-第七电动调节阀，22-第八电动调节阀，23-第九电动调节阀，24-第十电动调节阀，25-第十一电动调节阀，26-第十二电动调节阀，27-第十三电动调节阀，28-第十四电动调节阀，29-蓄热水箱，30-蓄冷水箱，31-第十五电动调节阀，32-第十六电动调节阀，33-第十七电动调节阀，34-第十八电动调节阀。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

请参考附图1，附图1示出了本申请实施例提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统的结构示意图。由附图1可见，本申请实施例提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统包括间接膨胀式PVT集热换热子系统01、冷热双储子系统02、辅能子系统03和温室供能子系统04。其中，间接膨胀式PVT集热换热子系统01与冷热双储子系统02之间、间接膨胀式PVT集热换热子系统01与辅能子系统03之间、间接膨胀式PVT集热换热子系统01与温室供能子系统04之间、冷热双储子系统02与辅能子系统03之间、冷热双储子系统02与温室供能子系统04之间、以及辅能子系统03与温室供能子系统04之间均设有多组电动调节阀，以便于通过多组电动调节阀实现供能模式的调节和切换。

具体的，本申请实施例中的间接膨胀式PVT集热换热子系统01包括形成闭环连接结构的太阳能PVT组件1、溶液泵2、储液罐3、干燥过滤器4和换热器5。也就是，太阳能PVT组件1、溶液泵2、储液罐3、干燥过滤器4和换热器5依次相连通，且换热器5还与太阳能PVT组件1相连通，由此形成闭环连接结构。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01采用防冻液、导热油或纳米流体等作为换热介质，该换热介质能够在太阳能PVT组件1等形成的闭环连接结构的间接膨胀式PVT集热换热子系统01中循环，以传输热量或冷量。

本申请实施例中，热、电、冷三联供均是通过太阳能PVT组件1实现的。具体的，在太阳辐射照度较大的白天，换热介质在太阳能PVT组件1背部的换热板流道内吸收太阳辐射能、空气对流热能和光伏电池自身发热产生的热量。溶液泵2作为流动动力，能够将携带热量的换热介质输送至换热器5中，以使换热介质与冷介质在换热器5内发生热交换。提高温度后的冷介质给温室供能子系统04供热。降低温度后的换热介质经过干燥过滤器4干燥过滤后输送至储液罐3，以储存多余的换热介质。存放在储液罐3中的换热介质通过溶液泵2输送至太阳能PVT组件1中，由此，间接膨胀式PVT集热换热子系统01形成一个封闭的集热循环结构。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01在集热循环的同时，太阳能PVT组件1上层的光伏电池通过光生伏特效应将太阳辐射能转化为直流电能，实现并网发电或蓄电池储存，供应设施温室的全年用电需求。太阳能PVT组件1制备输出的热能能够降低组件的表面温度，进而提高光伏电池的发电量和发电效率，实现高效地热电联产。

另外，在夏季、有冷量需求的过渡季夜晚以及阴雨天气的白天，从温室供能子系统04流出的、携带有大量热量的冷介质与换热介质在换热器5发生热交换，进而提高温度后的换热介质通过干燥过滤器4、溶液泵2进入太阳能PVT组件1中。太阳能PVT组件1通过天空冷辐射换热和空气对流换热的方式，将换热介质中携带的热量释放到空气中，从而起到制冷降温和冷量输出的效益。同时，在白天的光伏发电量可供应系统各耗电设备和温室用电需求，从而实现整套系统电能的自发自用，余电上网或储存，实现系统的热电冷多种能源的联产联供。

本申请实施例中的冷热双储子系统02包括土壤地埋管8或水箱9，以实现土壤储能或水箱储能。土壤地埋管8或水箱9的选用根据不同的应用场景确定，以使冷热双储子系统02能够实现全年各运行工况及工作模式下的冷热能量储存。

本申请实施例中的辅能子系统03包括热泵机组10或锅炉11，以形成辅助冷热源装置。热泵机组10或锅炉11的选用根据不同的应用场景确定，以使辅能子系统03能够为温室供能子系统04连续、稳定地提供热量或冷量。

本申请实施例中的温室供能子系统04包括多组风机盘管12、光伏逆变器13、并网配电柜（图中未示出）以及蓄电池（图中未示出）等装置。其中，多组风机盘管12均分别连通第二循环水泵7，以便于冷介质通过第二循环水泵7同时进出多组风机盘管12。光伏逆变器13连通太阳能PVT组件1，由此，太阳能PVT组件1上产生的直流电通过光伏逆变器13转化为交流电，进而实现并网发电或蓄电池储存，供应设施温室的全年用电需求。

在本申请实施例中，间接膨胀式PVT集热换热子系统01通过第一循环水泵6分别连通冷热双储子系统02和辅能子系统03，具体为间接膨胀式PVT集热换热子系统01中的换热器5通过第一循环水泵6分别连通冷热双储子系统02、辅能子系统03。冷热双储子系统02和辅能子系统03还相连通，以使间接膨胀式PVT集热换热子系统01配合冷热双储子系统02和/或辅能子系统03给温室供能子系统04供能。

另外，温室供能子系统04通过第二循环水泵7分别连通间接膨胀式PVT集热换热子系统01、冷热双储子系统02和辅能子系统03，以使温室供能子系统04接收间接膨胀式PVT集热换热子系统01、冷热双储子系统02和辅能子系统03传递的热量或冷量。

本申请实施例提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统为设施农业温室提供能量的实现方法有三种代表性的方法，分别为间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能、间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能和间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热。相应的系统运行模式有：间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接供暖/供冷、间接膨胀式PVT集热换热子系统01与冷热双储子系统02联合蓄能、辅能子系统03供热、辅能子系统03供冷、间接膨胀式PVT集热换热子系统01、冷热双储子系统02与辅能子系统03联合供暖/供冷等，这些运行模式之间的切换通过多组电动调节阀来实现。下述结合附图进行具体描述。

实现方式一：间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能

对于土壤储能，温室内部广阔的种植区土地面积为土壤储能技术的融入提供了条件。土壤是一种优良的蓄能体，通过地埋管的排布和敷设可以实现土壤蓄能、太阳能以及热泵机组的协同配合使用，为热能和冷量的高效储存与综合利用提供了新思路。附图2示出了本申请实施例提供的间接膨胀式PVT集热-土壤储能-热泵机组辅能的原理图，下述对于实现方法一的描述均以附图2为基础。

1、间接膨胀式PVT集热直接供能模式

在冬季和过渡季太阳辐射照度较大的白天、夏季夜间及阴雨天的白天，本申请实施例提供的复合供能系统可以由间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室内部的风机盘管12供热或供冷，该种供能模式为间接膨胀式PVT集热直接供能模式，如附图3所示。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室供能子系统04供能时，开启第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第十一电动调节阀25、第十二电动调节阀26、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀和第一循环水泵6。换热介质在间接膨胀式PVT集热换热子系统01内循环的过程中，太阳能PVT组件1以太阳辐射换热、空气对流换热、天空冷辐射换热等热交换形式，在处于制热供暖工况时吸收热量，在处于制冷供冷工况时释放热量，进而将制备的热量或冷量传递至换热器5。温室供能子系统04中的冷介质与换热介质在换热器5处发生热交换，进而将热量或冷量通过冷介质传递至温室供能子系统04中。在第二循环水泵7的驱动力作用下，冷介质以水为介质在温室供能子系统04内循环，最终将热量或冷量通过风机盘管12供给温室，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

2、间接膨胀式PVT集热+热泵机组供能模式

在气象条件不能完全满足间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接供应温室冷热用能需求或间歇性不能满足时，间接膨胀式PVT集热换热子系统01与热泵机组10配合使用，以保证温室供能的稳定性和连续性，该种供能模式为间接膨胀式PVT集热+热泵机组供能模式，如附图4所示。

当处于间接膨胀式PVT集热+热泵机组供能模式时，启动全部电动调节阀、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭第一循环水泵6。间接膨胀式PVT集热换热子系统01制备的热量和冷量作为热泵机组10的低温热源或冷源，经过热泵机组10的二次提升后，将更高温度的热源或更低温度的冷源通过第二循环水泵7传输至温室供能子系统04，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

3、土壤源直接供能模式

在过渡季温室供热供冷的能源需求不大，但气象条件不足以采用间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接供能时，可以采用温室土壤地埋管8为温室直接供能，以节省冗余设备运行所带来的能源消耗，该种供能模式为土壤源直接供能模式，如附图5所示。

当处于土壤源直接供能模式时，开启第一电动调节阀15、第二电动调节阀16、第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第一循环水泵6和第二循环水泵7，关闭其他电动调节阀和溶液泵2。在太阳辐射较大的夏季或寒冷的冬季，间接膨胀式PVT集热换热子系统01将多余的热量或冷量储存在土壤地埋管8中。通过第二循环水泵7，冷介质以水为介质在冷热双储子系统02和温室供能子系统04中循环，进而冷介质将土壤地埋管8中的热量或冷量传输至风机盘管12中，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

4、土壤源+热泵机组供能模式

当气象条件不能满足采用间接膨胀式PVT集热换热子系统01供能，且土壤地埋管8直接供能也不能满足温室冷热能源需求时，可以通过土壤地埋管8与热泵机组10配合使用的方式为温室供能，该种供能模式为土壤源+热泵机组供能模式，如附图6所示。

当处于土壤源+热泵机组供能模式时，开启第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第五电动调节阀19、第六电动调节阀20、第九电动调节阀23、第十电动调节阀24、第一循环水泵6和第二循环水泵7，关闭其他电动调节阀和溶液泵2。存储在土壤地埋管8中的热量和冷量作为热泵机组10的低温热源或冷源，经过热泵机组10的二次提升后，将更高温度的热源或更低温度的冷源通过第二循环水泵7传输至温室供能子系统04，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

5、土壤跨季储能运行模式

在太阳辐射照度较大的夏季，温室没有供热需求，此时间接膨胀式PVT集热换热子系统01的制热性能最佳，制备的热量最多。同时，为降低太阳能PVT组件1的光伏电池片温度、提高发电效率，此时可保持间接膨胀式PVT集热换热系统01连续运行，并向土壤地埋管8中蓄存热量，待过渡季和冬季为温室供热使用，该种供能模式为土壤跨季储能运行模式，如附图7所示。

当处于土壤跨季储能运行模式时，开启第一电动调节阀15、第二电动调节阀16、第十一电动调节阀25、第十二电动调节阀26、第一循环水泵6和溶液泵2，关闭其他电动调节阀和第二循环水泵7。此时，间接膨胀式PVT集热换热系统01连续运行，不仅可以降低太阳能PVT组件1的表面温度，提高光伏发电效率，而且还能将热量高效转化、并储存在土壤中，实现热电冷能量的综合高效利用。

实现方式二：间接膨胀式PVT集热-水箱储能-热泵机组辅能

对于水箱储能，保温水箱储能是最常用的冷热蓄能方式，该方式具有蓄能稳定、构造形式简单、造价低、安装方便等优点，是广泛应用于太阳能系统的冷热储能装置。因此，本申请实施例中通过将间接膨胀式PVT集热、水箱储能和热泵机组辅能的协同配合使用，为热能和冷量的高效储存与综合利用提供了新思路。为实现水箱热能和冷量的高效储存与综合利用，本申请实施例中的水箱设为蓄热水箱29和蓄冷水箱30，且冷热双储子系统02和辅能子系统03之间还设有第三循环水泵14，如附图8所示。

1、间接膨胀式PVT集热直接供能模式

在冬季和过渡季太阳辐射照度较大的白天、夏季夜间及阴雨天的白天，本申请实施例提供的复合供能系统可以由间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室内部的风机盘管12供热或供冷，该种供能模式为间接膨胀式PVT集热直接供能模式，如附图9所示。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室供能子系统04供能时，开启第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第一循环水泵6、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀和第三循环水泵14。换热介质在间接膨胀式PVT集热换热子系统01内循环的过程中，太阳能PVT组件1以太阳辐射换热、空气对流换热、天空冷辐射换热等热交换形式，在处于制热供暖工况时吸收热量，在处于制冷供冷工况时释放热量，进而将制备的热量或冷量传递至换热器5。温室供能子系统04中的冷介质与换热介质在换热器5处发生热交换，进而将热量或冷量通过冷介质传递至温室供能子系统04中。在第二循环水泵7的驱动力作用下，冷介质以水为介质在温室供能子系统04内循环，最终将热量或冷量通过风机盘管12供给温室，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

2、间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式

在气象条件不能完全满足间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接供应温室冷热用能需求或间歇性不能满足时，间接膨胀式PVT集热换热子系统01与蓄热水箱29配合使用，以保证温室热量的稳定性和连续性；或，间接膨胀式PVT集热换热子系统01与蓄冷水箱30配合使用，以保证温室冷量的稳定性和连续性；该种供能模式为间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式，如附图10、11所示。

当处于间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式进行供热时，启动第一电动调节阀15、第二电动调节阀16、第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第七电动调节阀21、第八电动调节阀22、第十三电动调节阀27、第十四电动调节阀28、第一循环水泵6、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀和第三循环水泵14。当处于间接膨胀式PVT集热+水箱供能模式进行供冷时，启动第十五电动调节阀31、第十六电动调节阀32、第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第十七电动调节阀33、第十八电动调节阀34、第十三电动调节阀27、第十四电动调节阀28、第一循环水泵6、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀和第三循环水泵14。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01一直连续运行，并将制备的热量或冷量通过换热器5存储在蓄热水箱29或蓄冷水箱30中。蓄存的热量或冷量满足温室供热或供冷需求时，通过第二循环水泵7向风机盘管12供给热量或冷量，以保证温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

3、间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式

当水箱不能完全满足供应温室冷热用能需求时，可以采用间接膨胀式PVT集热换热子系统01、蓄热水箱29和热泵机组10配合使用，以保证温室热量的稳定性和连续性；或，间接膨胀式PVT集热换热子系统01、蓄冷水箱30和热泵机组10配合使用，以保证温室冷量的稳定性和连续性；该种供能模式为间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式，如附图12、13所示。

当处于间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式供热时，启动第一电动调节阀15~第十电动调节阀24、第一循环水泵6、第二循环水泵7、第三循环水泵14和溶液泵2，关闭其他电动调节阀。当处于间接膨胀式PVT集热+水箱+热泵机组供能模式供冷时，启动第十五电动调节阀31~第十八电动调节阀34、第三电动调节阀17~第六电动调节阀20、第九电动调节阀23、第十电动调节阀24、第一循环水泵6、第二循环水泵7、第三循环水泵14和溶液泵2，关闭其他电动调节阀。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01一直连续运行，并将制备的热量或冷量通过换热器5存储在蓄热水箱29或蓄冷水箱30中，作为热泵机组10的低温热源或冷源。经过热泵机组10的二次提升后，将更高温度的热源或更低温度的冷源通过第二循环水泵7传输至温室供能子系统04，实现温室的供暖或制冷需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

实现方式三：间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热

在冬季供暖期极端恶劣天气条件下，为保证设施农业温室供热的连续性和稳定性，需要设置辅助热源，为温室辅助供热，即需要设置本申请实施例中的辅能子系统03。锅炉以其构造形式简单、供热稳定、热值高、造价低、安装方便等优点成为设施农业温室常采用的冬季供热装置。在本申请实施例中，通过间接膨胀式PVT集热换热子系统01、蓄热水箱29储热与锅炉11辅热配合使用，可以提高设施农业温室冬季供暖的可再生能源利用率，保障供热稳定性和连续性提供了新思路。附图14示出了本申请实施例提供的间接膨胀式PVT集热-水箱储热-锅炉辅热的原理图，下述对于实现方法三的描述均以附图14为基础。

1、间接膨胀式PVT集热直接供热模式

在采暖季太阳辐射照度较大的白天，可由间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室内部的风机盘管12供热，该种供能模式为间接膨胀式PVT集热直接供热模式，如附图15所示。

间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接为温室供能子系统04供能时，开启第三电动调节阀17、第四电动调节阀18、第一循环水泵6、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀。

换热介质在间接膨胀式PVT集热换热子系统01内循环的过程中，太阳能PVT组件1以太阳辐射换热、空气对流换热、天空冷辐射换热等热交换形式，通过换热介质循环，以热电联产联供模式运行并吸收热量。太阳能PVT组件1将制备的热量传递至换热器5。温室供能子系统04中的冷介质与换热介质在换热器5处发生热交换，进而将热量通过冷介质传递至温室供能子系统04中。在第二循环水泵7的驱动力作用下，冷介质以水为介质在温室供能子系统04内循环，最终将热量通过风机盘管12供给温室，实现温室的供暖需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

2、间接膨胀式PVT集热+水箱供热模式

在气象条件不能完全满足间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接供应温室供热需求或间歇性不能满足时，间接膨胀式PVT集热换热子系统01与蓄热水箱29配合使用，以保证温室热量的稳定性和连续性；该种供能模式为间接膨胀式PVT集热+水箱供热模式，如附图16所示。

当处于间接膨胀式PVT集热+水箱供热模式时，启动第一电动调节阀15、第二电动调节阀16、第七电动调节阀21、第八电动调节阀22、第一循环水泵6、第二循环水泵7和溶液泵2，关闭其他电动调节阀。间接膨胀式PVT集热换热子系统01一直连续运行，并将制备的热量通过换热器5存储在蓄热水箱29中。蓄存的热量满足温室供热需求时，通过第二循环水泵7向风机盘管12供给热量，以保证温室的供暖需求。同时，太阳能PVT组件1发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

3、锅炉供热模式

当间接膨胀式PVT集热换热子系统01与蓄热水箱29配合使用储存的热量仍旧不能满足温室供热需求时，则开启锅炉11，作为辅助供热设备，以保证温室供热的稳定性和连续性，该种供能模式为锅炉供热模式，如附图17所示。

当处于锅炉供热模式时，启动第九电动调节阀23、第十电动调节阀24和第二循环水泵7，关闭其他电动调节阀、第一循环水泵6和溶液泵2。锅炉11以高热值的燃气为燃料、加热以水为介质的冷介质，得到较高温度的冷介质。锅炉11将制备得到的高温度冷介质通过第二循环水泵7传输至温室供能子系统04中的风机盘管12，实现温室的供暖需求。在锅炉供热模式中，间接膨胀式PVT集热换热子系统01的制热模式不运行，仅仅是太阳能PVT组件1作为发电设备使用，并将发出的直流电能通过光伏逆变器13转换为交流电能，以实现并网发电或直接供应温室内用电需求。

由上述内容的描述可见，在设施农业温室需要供暖时，间接膨胀式PVT集热换热子系统01连续运行。当间接膨胀式PVT集热换热子系统01收集到的热量满足直接供热需求时，由间接膨胀式PVT集热换热子系统01直接向设施农业温室供暖。当间接膨胀式PVT集热换热子系统01收集到的热量不能满足直接供热需求时，则将收集到的热量高效地储存在冷热双储子系统02中，再由间接膨胀式PVT集热换热子系统01和冷热双储子系统02同时向设施农业温室供暖。若仍不满足供热需求时，则开启辅能子系统03，通过辅热的形式进一步供暖。这样的供暖方式大大提高了能量利用率和设备利用率。另外，当设施农业温室需要供冷时，即需要通风空调时，本申请实施例提供的系统仍可以通过间接膨胀式PVT集热换热子系统01、冷热双储子系统02以及辅能子系统03进行不同模式的供冷，以确保满足设施农业温室的冷量需求。

本申请实施例提供的用于设施农业温室的PVT热泵复合供能系统综合利用了太阳能PVT组件1、冷热双储子系统02以及辅能子系统03，以太阳辐射能、空气能、天空长波辐射能等可再生能源为主要能量来源，节省了能源消耗，提高了能量综合利用率高。该系统还能够根据不同的应用场景、气象条件及温室供能需求情况选择间接膨胀式PVT集热换热子系统直接供能、和/或与冷热双储子系统02供能、和/或与辅能子系统03供能等不同的供能模式，大大提高了设备利用率，且系统组成简单。不同供能模式运行时之间的调节和切换通过不同的电动调节阀组合来灵活实现，从而实现在全年不同季节条件下，由同一套系统输出热能、电能和冷量，实现一机多用、全年分时热电冷多联供，满足现代设施农业温室建筑全年的热、电、冷稳定、连续的用能需求。因此，本申请实施例提供的复合供能系统是一种适于设施农业温室低碳清洁供能与舒适性室内环境营造、具有极大推广应用价值的绿色节能环保型复合温室供能系统。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。