CN104362974A - 太阳能热冷联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能热冷联供系统，是一种将太阳能同时可产生热能和冷能的太阳能利用产品。主要由聚光器(1)、光伏电池片(2)、热循环泵(3)、储热箱(5)、储冷箱(7)、冷循环泵(8)、换冷器(9)、半导体制冷片(11)、换热器(12)、介质(13)组成。其特征直接用太阳能所发的电能进行制热、制冷，一举两用，提高太阳能利用的综合效率。它可利用大量的太阳能来为人们生产、生活提供大量的热能和冷能，可在日照较好的地区用太阳能制热、制冷，适用于工农业生产及人们生活中用热、用冷领域。
Description
本发明涉及一种太阳能热冷联供系统，是一种将太阳能同时可产生热能和冷能的太阳能利用产品。它可利用大量的太阳能来产生热能和冷能，适用于广大有日照的地区使用。
一、技术领域
本发明是一种将太阳能同时转化为热能和冷能的新型太阳能热冷联供系统。它可利用大量的太阳能来产生热能和冷能，可在广大有日照的地区用太阳能制热、制冷，适用于工农业生产及人们生活中用热、用冷领域。
二、背景技术
我国开发利用太阳能已有几十年的历史了，特别是太阳能热水器已成为世界上生产和销售的第一大国，目前我国销售太阳能热水器的总量已超过1亿平方米。近年来，在大气雾霾严重，国家加大对光伏产业支持的大环境下，生产光伏电池片(光电)的企业也在飞速发展；光伏电站的发电总量也超过了千吉瓦，但光伏发电的成本约为1.5元/kwh以上。因此，对采用太阳能产生电能和热能新产品、新技术的需求越来越为迫切。
目前，还没有这种形式的太阳能热冷联供系统，现有的太阳能热水器只是提供热水，光伏电池片(单晶硅、多晶硅或非晶硅等)只是直接产生电能，但造价高、转换率低、运行费用大，且规模化生产的生产设备投资巨大，尽管这样，市场货源还是供不应求。随着人们生产生活对热、冷产品的需求量越来越大，目前市场也一些热冷联供产品，但都是采用煤、气、电作动力能源；市场还没有太阳能热冷联供产品出现。因此，给太阳能技术的推广应用受到了很大的限制。
太阳能资源十分丰富，用之不竭，我国70％的国土面积日照度都在1kw/m2以上。如果人们能大力开发使用太阳能，太阳能可解决人们生产生活中的大部分用能，而且太阳能是一种洁净的清洁能源。大量的使用它，可减少人们使用化石能源所对大气排放的温室气体；使用化石能源不仅浪费了资源，污染了环境，也危害了人们的身体健康。另外，随着经济的发展和人们生活水平的提高，能源紧张短缺的形势越来越严峻，世界性争夺能源成了全球主要不安定因素之一，开发太阳能等新能源热冷联供系统迫在眉睫。
我们如能将这些地球上的太阳能资源利用起来，世界性能源紧张，环境污染等问题也就迎刃而解了。因此，开发新型太阳能热冷联供系统势在必行，迫切需要。
本发明是要提供一种太阳能热冷联供系统，是一种将太阳能在转化热能的同时产生冷能，可使太阳能综合利用效率提高30％左右，综合单位投资成本下降20％左右。该发明为太阳能的利用提供了一种新型太阳能热冷联供系统产品。
三、发明内容
本发明为达到上述目的是以这样的方式实现的：它主要由聚光器、光伏电池片、热循环泵、连管、储热箱、电线、储冷箱、冷循环泵、换冷器、导热胶、半导体制冷片、换热器、介质、热输出管、冷输出管组成。其特征在于电线将光伏电池片连接于半导体制冷片；在储热箱与光伏电池片背面冷却管的连接连管中设有热循环泵，且连管经换热器后回至储热箱；换冷器与储冷箱两端分别设有连管，在其中的一个连管中设有冷循环泵；储热箱、储冷箱内放置有介质，且介质可以是水、油、配制混合物；热能经热输出管输出使用，冷能经冷输出管输出使用。
本发明的其特征是：光伏电池片的背面设冷却管，连管是连接在冷却管上的。
本发明的其特征是：光伏电池片设计排列输出电压、电流与半导体制冷片设置所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片所发的电能可直接供给半导体制冷片使用。
本发明的其特征是：半导体制冷片与换冷器、换热器间用导热胶粘接，加速热、冷的传递。
本发明的其特征是：聚光器、光伏电池片设置为一个整体，且同步跟踪(本说明及附图未展开跟踪系统)太阳，确保阳光始终聚集在光伏电池片上。
本发明当聚光器将阳光聚集给光伏电池片时，光伏电池片在发电时所积累的热能被背面的冷却管吸收，由连管经换热器再加热后流至储热箱，由介质储存热能，使用热能时再由热输出管输出使用；光伏电池片所发的电能直接输送给半导体制冷片进行制热、制冷(半导体制冷片是一种在制热的同时，可以制冷的产品)，热能经换热器由连管流至储热箱；冷能经换冷器由连管、冷循环泵循环至储冷箱，使用冷能时再由冷输出管输出使用；这样使太阳能既获得了热能，同时又获得了冷能，从而提高了太阳能的综合利用效率，得到减少总投资的目的。
本发明的实现，技术解决方案是在光伏电池片的上面设有5倍面积的聚光器，既可减少光伏电池片的用量，又可使热能温度相对提高。
本发明的实现，技术解决方案是用半导体制冷片作制热、制冷元件，一是可以直接使用光伏电池片所发的直流电，二是在制热能的同时又获得冷能。这样既可减少光伏发电的逆变系统，又可减少系统中的电能损耗。
本发明的实现，技术解决方案是在半导体制冷片两面分别设置换热器、换冷器，加速热量、冷量的传导，提高系统转化效率。
本发明的实现，技术解决方案是分别设置了储热箱、储冷箱，将所产生的热能、冷能储存起来，供使用时使用。
本发明的实现，技术解决方案是聚光器跟踪太阳，确保太阳光始终聚集在光伏电池片上。
本发明的实现，技术解决方案是在光伏电池片与半导体制冷片间设有电线连接，可将光伏电池片所发的电能直接输送给半导体制冷片。
本发明与现有普通同类产品相比，具有以下优点：
一、总体造价低。本发明为太阳能热冷联供产品，同时可获得热能和冷能，与常规用用太阳能发电再制热、制冷相比，总体成本可下降40％左右。
二、综合转换效率高。本发明与常规用用太阳能发电制热相比，综合转换效率可提高50％以上。
三、一举两用。本发明一举两用，在制热的同时，可获得同等量的冷能。
四、占用空间小。本发明采用半导体制冷片制热、制冷，比常规的加热、制冷设备体积，重量轻，占用空间小。
五、运行维护简便。本发明为半导体元件，无机械运转机构，运行维护简便。
四、附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
附图是本发明的原理结构示意图。实施时不受本图限制。
附图：1聚光器，2光伏电池片，3热循环泵，4连管，5储热箱，6电线，7储冷箱，8冷循环泵，9换冷器，10导热胶，11半导体制冷片，12换热器，13介质，14热输出管，15冷输出管。
参照附图，本发明是在工厂内制造出来的定型产品。工作时太阳光通过聚光器(1)后，聚集在光伏电池片(2)上，使光伏电池片(2)产生电能，电能由电线(6)直接输送给半导体制冷片(11)，这时半导体制冷片(11)一面制热，另一面制冷；热能通过换热器(12)经连管(4)流至储热箱(5)，使用热能时从热输出管(14)输出。冷能通过换冷器(9)经连管(4)、冷循环泵(8)流至储冷箱(7)，使用冷能时从冷输出管(15)输出。光伏电池片(2)的背面设冷却管，连管(4)是连接在冷却管上的。电线(6)将光伏电池片(2)连接于半导体制冷片(11)；在储热箱(5)与半导体制冷片(11)的连接连管(4)中设有热循环泵(3)，且连管(4)经换热器(12)后回至储热箱(5)；换冷器(9)与储冷箱(7)两端分别设有连管(4)，在其中的一个连管(4)设有冷循环泵(8)；储热箱(5)、储冷箱(7)内放有介质(13)，且介质(13)可以是水、油、配制混合物等；光伏电池片(2)设计排列输出电压、电流与半导体制冷片(11)设置所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片(2)所发的电能可直接供给半导体制冷片(11)使用；半导体制冷片(11)的两面均设有导热胶(10)，加速热、冷的传递。
聚光器(1)、光伏电池片(2)设置一个整体，且同步跟踪(本说明及附图未展开跟踪系统)太阳，确保阳光聚集在光伏电池片(2)上。
五、具体实施方式
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的聚光器(1)、储热箱(5)、储冷箱(7)、换冷器(9)、换热器(12)是定型加工的；光伏电池片(2)、热循环泵(3)、连管、(4)、电线(6)、冷循环泵(8)、导热胶(10)、半导体制冷片(11)、介质(13)、热输出管(14)、冷输出管(15)是从市场上购买的通用产品。将它们组装起来就构成了本发明的产品。
本发明使用时，将聚光器(1)、光伏电池片(2)固定在一个带跟踪系统的支架上，用电线(6)将光伏电池片(2)与半导体制冷片(11)连通；将半导体制冷片(11)与换热器(12)、换冷器(9)用导热胶(10)粘成一起；将储热箱(5)、热循环泵(3)、光伏电池片(2)背面的冷却管、换热器(12)、储热箱(5)用连管(4)连接成一个循环闭路；将换冷器(9)、储冷箱(7)、冷循环泵(8)用连管(4)连接成一个循环闭路；将储热箱(5)、储冷箱(7)内装介质(13)；将热输出管(14)连接于储热箱(5)；将冷输出管(15)连接于储冷箱(7)；将热输出管(14)连接于用热能设备；将冷输出管(15)连接于用冷能设备；本发明的产品就可投入使用。用户使用本发明时，应将聚光器(1)、光伏电池片(2)放置在常年日照较好的地方，且向阳面无遮阳物体。
Claims (5)
1.一种太阳能热冷联供系统，是一种将太阳能同时可产生热能和冷能的太阳能利用产品。主要由聚光器(1)、光伏电池片(2)、热循环泵(3)、连管(4)、储热箱(5)、电线(6)、储冷箱(7)、冷循环泵(8)、换冷器(9)、导热胶(10)、半导体制冷片(11)、换热器(12)、介质(13)、热输出管(14)、冷输出管(15)组成。其特征在于电线(6)将光伏电池片(2)连接于半导体制冷片(11)；在储热箱(5)与光伏电池片(2)背面冷却管的连接连管(4)中设有热循环泵(3)，且连管(4)经换热器(12)后回至储热箱(5)；换冷器(9)与储冷箱(7)两端分别设有连管(4)，在其中的一个连管(4)中设有冷循环泵(8)；储热箱(5)、储冷箱(7)内放置有介质(13)，且介质(13)可以是水、油、配制混合物；热能经热输出管(14)输出使用，冷能经冷输出管(15)输出使用。
2.根据权利要求1所述的太阳能热冷联供系统，其特征是：光伏电池片(2)的背面设冷却管，连管(4)是连接在光伏电池片(2)背面冷却管上。
3.根据权利要求1所述的太阳能热冷联供系统，其特征是：光伏电池片(2)设计排列输出电压、电流与半导体制冷片(11)设置所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片(2)所发的电能可直接供给半导体制冷片(11)使用。
4.根据权利要求1所述的太阳能热冷联供系统，其特征是：半导体制冷片(11)与换冷器(9)、换热器(12)间用导热胶(10)粘接，加速热、冷的传递。
5.根据权利要求1所述的太阳能热冷联供系统，其特征是：聚光器(1)、光伏电池片(2)设置为一个整体，且同步跟踪太阳，确保阳光始终聚集在光伏电池片上。
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