一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統的製作方法
2023-12-06 13:55:36
專利名稱：一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高效穩定的太陽能熱電聯供裝置，尤其是一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統。
背景技術：
目前，太陽能熱水器一般只能提供生活熱水；光伏電池在國內的生產量很大，但是使用光伏電池建築的卻很少，究其原因是光電轉換效率低，投資回收期長。普通光伏電池的轉換效率約為5 16%。研究發現光伏電池工作溫度越高，光電轉換效率則越低；若及時將光伏電池冷卻，不僅能有效利用轉換過程所產生的餘熱，而且可提高光電轉換效率，從而提 高太陽能綜合利用效率，大大降低光伏光熱的成本，有利於大規模推廣。
發明內容為了克服現有的太陽能光伏光熱系統在經濟性和穩定性上的不足，本實用新型專利提供一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產裝置。該裝置拓寬了太陽能光電/光熱綜合利用的有效途徑，不僅能減少系統投資和佔用的建築空間，而且能降低或無需系統運行費用，保證系統經濟、穩定地運行。本實用新型公開了一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於，包括太陽能光伏/光熱集成面板，若干串聯的太陽能熱電板組成；熱泵系統，由若干個板式換熱器、熱泵壓縮機、電子膨脹閥、冷凝器組成，所述若干個板式換熱器分別連接所述若干個分別連接太陽能熱電板，將所述太陽能熱電板上由環式熱管採集的熱通過所述熱泵壓縮機送入所述冷凝器；光電控制及儲存系統；熱水系統，由保溫水箱、溫度感應器、熱水閥門、補水閥門等組成，其中，所述冷凝器置於保溫水箱中。比較好的是，所述太陽能光伏/光熱集成面板進一步包括若干環式熱管，貼合設置在所述太陽能熱電板背面，其內部工質吸收所述太陽能熱電板的熱量並傳送給所述板式換熱器。比較好的是，所述環式熱管包括蒸發吸熱管、毛細芯組成，其內部形成液/氣態工質循環環路。比較好的是，所述太陽能熱電板進一步包括玻璃蓋板、光伏電池、電絕緣材料、導熱組件、環式熱管和保溫材料等一併封裝於鋁合金框架中，其中所述電絕緣材料採用鍍膜的鋁合金板，所述導熱組件選用Ω型管板式鋁板。比較好的是，所述光電控制及儲存系統進一步包括電路開關、功率傳感器、太陽能控制器、逆變器和蓄電池連接組成。本實用新型採用環式熱管冷卻光伏電池，利用熱泵系統控制環式熱管的工作溫度；系統產生的電能部分被用來驅動熱泵壓縮機工作；而太陽能以熱能的形式輸入熱泵的蒸發端，提高了熱泵系統的性能係數。
下面，參照附圖，對於熟悉本技術領域的人員而言，從對本實用新型的詳細描述中，本實用新型的上述和其他目的、特徵和優點將顯而易見。圖I是本實用新型的原理圖；圖2 (a)是環式熱管太陽能熱電板的平面圖；圖2 (b)是環式熱管太陽能熱電板的I-I剖面圖；圖2 (C)是環式熱管太陽能熱電板的II-II剖面圖。I 一環式熱管太陽能熱電板 2—板式換熱器3一熱泵壓縮機4一電子膨脹閥 5—保溫水箱6—溫度感應器7—熱水閥門8—補水(冷)閥門9 一電路開關10—功率傳感器11 一太陽能控制器12—逆變器13—蓄電池
具體實施方式
本實用新型的基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統如圖I所示。本系統分為四部分以下逐一介紹第一部分太陽能光伏/光熱集成面板100，由若干串聯的環式熱管太陽能熱電板I ;第二部分熱泵系統200由若干個板式換熱器2、熱泵壓縮機3、電子膨脹閥4、冷凝器15組成，其中，若干個板式換熱器2分別連接若干個分別連接太陽能熱電板1，將太陽能熱電板I上由環式熱管採集的熱通過熱泵壓縮機3送入冷凝器15，在此迴路中還設置有電子膨脹閥4。第三部分光電控制及儲存系統300，由電路開關9、功率傳感器10、太陽能控制器
11、逆變器12和蓄電池13連接組成，該系統構成光伏集成和儲存系統。第四部分熱水系統400，由保溫水箱5、溫度感應器6、熱水閥門7、補水(冷)閥門8組成，冷凝器15置於熱水系統的保溫水箱5中。圖2 (a)給出了環式熱管太陽能熱電板I的平面圖，圖2 (b)和圖2 (C)給出了圖2 Ca)的I-I和II-II剖視圖。在太陽能電熱板I的背後貼合設置若干環式熱管101。工作時，作為光熱系統的一部分，熱泵系統200與光電控制及儲存系統300分別連接太陽能光伏/光熱集成面板100運行。太陽能電熱板I吸收太陽能之後將同時產生電能和熱能，並將熱能傳送給貼合的環式熱管101，然後進入板式換熱器2中，與低溫冷媒進行熱交換。並進入冷凝器15，冷凝器15置於保溫水箱5中，從而將太陽能電熱板I的熱能最後以熱水形式傳送到保溫水箱5中。當保溫水箱5的水溫達到用戶所需水平之後，通過熱水系統400的熱水閥門7、補水(冷)閥門8可將熱水送至用戶。溫度感應器6和功率傳感器10分別實時顯示系統產生的熱水量和電度。系統各組成部分容量按工程實際情況而定。該熱泵系統200通過工質在蒸發集熱水箱5獲取低溫熱量後，由熱泵壓縮機3產生高溫高壓工質與冷凝貯水箱冷水換熱，完成熱水加熱過程。同時，作為光伏系統的一部分，在太陽能熱電板I工作時，瞬時的電能通過電路開關9連接進入太陽能控制器11，部分直流電直接儲存至蓄電池13中，另一部分通過逆變器12轉換電壓供負載使用。本實用新型中，太陽能光伏/光熱集成面板I是將玻璃蓋板、光伏電池、電絕緣材料、導熱組件、環式熱管和保溫材料等一併封裝於鋁合金框架中，安全地實現將太陽能同時轉換為電能和熱能的設備。其中的電絕緣材料採用鍍膜的鋁合金板，導熱組件選用Ω型管板式鋁板；環式熱管101主要由蒸發吸熱管、毛細芯、液/氣態工質循環環路和板式換熱器組成。當該太陽能光伏/光熱集成面板工作時，板式換熱器2緊緊吸附在光伏電池以下，最大程度地吸收光伏電池產生的餘熱，同時蒸發粘附在毛細芯上的工質，將其從液態變成 氣態。在蒸汽浮力的作用下，氣態工質進入氣態環路，通過環路流向板式換熱器。在板式換熱器中，氣態工質等溫冷凝成液態，同時釋放熱量於另一環路的熱泵製冷劑工質。在重力的作用下，冷凝液態工質由於重力作用返回液態環路，並由毛細芯流入毛細熱管進行下次循環。本實用新型主要的技術方案是採用環式熱管冷卻光伏電池，利用熱泵系統控制環式熱管的工作溫度；系統產生的電能部分被用來驅動熱泵壓縮機工作；而太陽能以熱能的形式輸入熱泵的蒸發端，提高了熱泵系統的性能係數。本實用新型的優點是第一，熱電聯產系統，太陽能綜合效率高；第二，系統所需太陽能安裝面積減少、初投資降低；第三，太陽能熱電板低溫工作，光電效率提高、熱損失減少；第四，熱泵系統能效比高，系統運行費用很低，第五，系統結構簡單，運行穩定，且成本低廉。以上諸實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，因此所有等同的技術方案也應該屬於本實用新型的範疇應由各權利要求限定。
權利要求1.一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於，包括 太陽能光伏/光熱集成面板，若干串聯的太陽能熱電板組成； 熱泵系統，由若干個板式換熱器、熱泵壓縮機、電子膨脹閥、冷凝器組成，所述若干個板式換熱器分別連接所述若干個分別連接太陽能熱電板，將所述太陽能熱電板上由環式熱管採集的熱通過所述熱泵壓縮機送入所述冷凝器； 光電控制及儲存系統； 熱水系統，由保溫水箱、溫度感應器、熱水閥門、補水閥門等組成， 其中，所述冷凝器置於保溫水箱中。
2.根據權利要求I所述的基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於， 所述太陽能光伏/光熱集成面板進一步包括若干環式熱管，貼合設置在所述太陽能熱電板背面，其內部工質吸收所述太陽能熱電板的熱量並傳送給所述板式換熱器。
3.根據權利要求2所述的基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於， 所述環式熱管包括蒸發吸熱管、毛細芯組成，其內部形成液/氣態工質循環環路。
4.根據權利要求3所述的基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於， 所述太陽能熱電板進一步包括玻璃蓋板、光伏電池、電絕緣材料、導熱組件、環式熱管和保溫材料等一併封裝於鋁合金框架中，其中所述電絕緣材料採用鍍膜的鋁合金板，所述導熱組件選用Ω型管板式鋁板。
5.根據權利要求4所述的基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於， 所述光電控制及儲存系統進一步包括電路開關、功率傳感器、太陽能控制器、逆變器和蓄電池連接組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基於環式熱管的微型太陽能熱電聯產系統，其特徵在於，包括太陽能光伏/光熱集成面板，若干串聯的太陽能熱電板組成；熱泵系統，由若干個板式換熱器、熱泵壓縮機、電子膨脹閥、冷凝器組成，所述若干個板式換熱器分別連接所述若干個分別連接太陽能熱電板，將所述太陽能熱電板上由環式熱管採集的熱通過所述熱泵壓縮機送入所述冷凝器；光電控制及儲存系統；熱水系統，由保溫水箱、溫度感應器、熱水閥門、補水閥門等組成，其中，所述冷凝器置於保溫水箱中。本實用新型利用熱泵系統控制環式熱管的工作溫度；系統產生的電能部分被用來驅動熱泵壓縮機工作；而太陽能以熱能的形式輸入熱泵的蒸發端，提高了熱泵系統的性能係數。
文檔編號F24J2/46GK202660776SQ20122021430
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者張行星, 趙旭冬, 徐吉浣, 於霄童 申請人:上海綠建能源科技有限公司, 上海太陽能工程技術研究中心有限公司