CN106482389A - 一种热电耦合利用太阳能系统及方法 - Google Patents
一种热电耦合利用太阳能系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106482389A CN106482389A CN201610831276.3A CN201610831276A CN106482389A CN 106482389 A CN106482389 A CN 106482389A CN 201610831276 A CN201610831276 A CN 201610831276A CN 106482389 A CN106482389 A CN 106482389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- base plate
- evaporimeter
- metal base
- hot water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
- F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
- F25B27/005—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in compression type systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
Abstract
本发明公开了一种热电耦合利用太阳能系统,包括光伏板蒸发器、压缩机、冷凝换热器、节流膨胀阀、蓄热水箱、水泵,光伏板蒸发器包括太阳能电池板、金属底板、工质管道。光伏板蒸发器与压缩机、冷凝换热器、节流膨胀阀顺次连接构成热泵循环回路,水泵与冷凝换热器和蓄热水箱之间通过主水管顺次串联连接构成热水通路。本发明采用光伏板的金属底板直接作为蒸发器,利用光伏太阳能电池的余热提高了蒸发器的换热温度,同时利用热泵蒸发器的蒸发吸热,一方面提高了热泵蒸发器的温度,另一方面提高了光伏系统余热的利用温度区间,从而提高了太阳能的综合利用效率,具有很好的应有前景。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏及热泵技术,尤其涉及一种热电耦合利用太阳能系统及方法。
背景技术
太阳能是一种储量丰富的可再生能源,提高太阳能利用对于减少化石能源的污染问题、应对全球能源危机等都具有积极意义。
当前,太阳能利用主要包括太阳能发电和太阳能热利用等形式。太阳能发电主要采用光伏和光热两种形式。其中,对于光伏太阳能发电系统而言,光电转化效率目前仅为20%左右,因此,大部分太阳能仍然是以热能和反射等形式散失掉,而没有整整得到有效利用。为了提高光伏发电系统的太阳能利用效率,近年提出了PVT系统,即光伏光热联用系统,即利用光伏板的余热作为热水的加热器,产生热水,由于受到光伏板工作温度的限制,热水的温度不会太高,其可利用程度也受到限制,而且,再气温较低的季节和夜晚时间,由于光伏板温度较低,导致产生的热水不具有可利用性。为了进一步提高热水的品位,也有研究提出将从光伏板换热所得到的低品位的热水作为热泵系统的热源,利用热泵系统产生更高温度的热水,以提高整个系统的效率以及热水品位,但这种系统结构相对复杂,并不适合单个用户使用。
因此,如何提高光伏系统太阳能的综合利用效率,同时尽量避免系统的复杂性,并且实现在无太阳条件下继续满足热能系统利用,是PVT复合用能系统发展亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题,提供一种热电耦合利用太阳能系统及方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种热电耦合利用太阳能系统,包括光伏板蒸发器、压缩机、冷凝换热器、节流膨胀阀、蓄热水箱、水泵;光伏板蒸发器与压缩机、冷凝换热器、节流膨胀阀顺次连接构成热泵循环回路,水泵与冷凝换热器和蓄热水箱之间顺次串联连接构成热水通路;
光伏板蒸发器包括太阳能电池板、金属底板、工质管道;金属底板与太阳能电池板紧密贴合,金属底板内部设有工质管道,工质管道的进出口分别与节流膨胀阀和压缩机相连。
所述的金属底板设有向外凸出的翅片。
使用所述热电耦合利用太阳能系统的方法:光伏板蒸发器利用太阳能电池板吸收太阳光转化成电能发电,与此同时,部分太阳能转化成热能,使得金属底板的温度升高,金属底板通过的工质管道作为蒸发器,加热经节流膨胀阀流入的液体制冷剂蒸发吸热,再经压缩机升压升温,随后与冷凝换热器换热,加热水泵输送来的补水成热水,储存到蓄热水箱中,冷凝后的制冷剂流回节流膨胀阀开始新的循环。于此同时,利用金属底板上的翅片与周围空气换热,一方面满足在辐照不足时热泵系统运行过程中工质管道蒸发器换热需要的热量;另一方面满足工质管道蒸发器换热不足时避免太阳能电池板温度快速上升。
与现有技术相比,本发明的主要优点在于:
(1)本发明利用光伏板作为热泵系统的蒸发器,一方面简化了系统的结构,另一方面由于制冷剂的蒸发温度低,提高了光伏板的余热可利用温度范围,以保证低温条件下热泵系统仍然能够获得热水。
(2)热泵系统主要以利用光伏板的余热为主,从而改善了蒸发器的冬季结霜问题。
(3)本发明在光伏板的金属底板设有向外凸出的翅片,强化了与空气之间的换热,一方面保证了光伏板温度过高时的散热,以保证光电转化效率;另一方面保证了光伏板温度过低是热泵蒸发器与空气之间的吸热换热,提高热泵的效率。
附图说明
图1是热电耦合利用太阳能系统示意图;
图2光伏板蒸发器截面示意图;
图中:光伏板蒸发器1、压缩机2、冷凝换热器3、节流膨胀阀4、蓄热水箱5、水泵6、太阳能电池板7、金属底板8、工质管道9和翅片10。
具体实施方式
如图1所示,一种热电耦合利用太阳能系统,包括光伏板蒸发器1、压缩机2、冷凝换热器3、节流膨胀阀4、蓄热水箱5、水泵6;光伏板蒸发器1与压缩机2、冷凝换热器3、节流膨胀阀4顺次连接构成热泵循环回路,水泵6与冷凝换热器3和蓄热水箱5之间顺次串联连接构成热水通路;
光伏板蒸发器1包括太阳能电池板7、金属底板8、工质管道9;金属底板8与太阳能电池板7紧密贴合,金属底板8内部设有工质管道9,工质管道9的进出口分别与节流膨胀阀4和压缩机2相连。
所述的金属底板8设有向外凸出的翅片10。
使用所述热电耦合利用太阳能系统的方法:光伏板蒸发器1利用太阳能电池板7吸收太阳光转化成电能发电,与此同时,部分太阳能转化成热能,使得金属底板8的温度升高,金属底板通过的工质管道9作为蒸发器,加热经节流膨胀阀4流入的液体制冷剂蒸发吸热,再经压缩机2升压升温,随后与冷凝换热器3换热,加热水泵6输送来的补水成热水,储存到蓄热水箱5中,冷凝后的制冷剂流回节流膨胀阀4开始新的循环。
太阳能热泵热水系统的工作过程如下:
光伏板蒸发器1的太阳能电池板7吸收太阳光将太阳能转化成电能进行发电,与此同时,部分太阳能转化成热能,使得金属底板8的温度升高,金属底板通过的工质管道9作为蒸发器,加热经节流膨胀阀4流入的液体制冷剂蒸发吸热,再经压缩机2升压升温,随后与冷凝换热器3换热,加热水泵6输送来的补水成热水,储存到蓄热水箱5中,冷凝后的制冷剂流回节流膨胀阀4开始新的循环。于此同时,利用金属底板8上的翅片10与周围空气换热,一方面满足在辐照不足时热泵系统运行过程中工质管道9蒸发器换热需要的热量;另一方面满足工质管道9蒸发器换热不足时避免太阳能电池板7温度快速上升。
当太阳光充足时,随着太阳能电池板7的持续发热,金属底板8的温度通常高于环境温度,而工质管道9内的温度最低,此时在工质管道9内工质蒸发换热与太阳能电池板7的加热以及金属底板与环境之间的传热之间相互耦合,当翅片10部分温度高于环境温度是,金属底板8通过翅片10对空气散热,以减缓太阳能电池板7的温度上升速率,进而提高光电转化效率。
当太阳光不足或者无太阳光时,金属底板8的温度低于环境温度,此时金属底板8通过翅片10对空气吸热,以保证热泵能够稳定工作。
在冬季寒冷气候条件下,由于夜晚温度降低导致翅片10结霜时,此时热泵不能工作,随着白天太阳升起,太阳能电池板7吸收太阳能发电的同时,利用余热进行化霜,此时金属底板8的温度升高,热泵工作。
Claims (3)
1.一种热电耦合利用太阳能系统,其特征在于包括光伏板蒸发器(1)、压缩机(2)、冷凝换热器(3)、节流膨胀阀(4)、蓄热水箱(5)、水泵(6);光伏板蒸发器(1)与压缩机(2)、冷凝换热器(3)、节流膨胀阀(4)顺次连接构成热泵循环回路,水泵(6)与冷凝换热器(3)和蓄热水箱(5)之间顺次串联连接构成热水通路;
光伏板蒸发器(1)包括太阳能电池板(7)、金属底板(8)、工质管道(9);金属底板(8)与太阳能电池板(7)紧密贴合,金属底板(8)内部设有工质管道(9),工质管道(9)的进出口分别与节流膨胀阀(4)和压缩机(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种热电耦合利用太阳能系统,其特征在于所述的金属底板(8)设有向外凸出的翅片(10)。
3.一种使用如权利要求1所述热电耦合利用太阳能系统的方法,其特征在于:光伏板蒸发器(1)利用太阳能电池板(7)吸收太阳光转化成电能发电,同时部分太阳能转化成热能,使得金属底板(8)的温度升高,金属底板通过的工质管道(9)作为蒸发器,加热经节流膨胀阀(4)流入的液体制冷剂蒸发吸热,再经压缩机(2)升压升温,随后与冷凝换热器(3)换热,加热水泵(6)输送来的补水成热水,储存到蓄热水箱(5)中,冷凝后的制冷剂流回节流膨胀阀(4)开始新的循环;同时,利用金属底板(8)上的翅片(10)与周围空气换热,一方面满足在辐照不足时热泵系统运行过程中工质管道(9)蒸发器换热需要的热量;另一方面满足工质管道(9)蒸发器换热不足时避免太阳能电池板(7)温度快速上升。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610831276.3A CN106482389B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种热电耦合利用太阳能系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610831276.3A CN106482389B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种热电耦合利用太阳能系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106482389A true CN106482389A (zh) | 2017-03-08 |
CN106482389B CN106482389B (zh) | 2019-02-22 |
Family
ID=58267327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610831276.3A Active CN106482389B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种热电耦合利用太阳能系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106482389B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108006806A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-08 | 天津博帆科技发展有限公司 | 一种光伏太阳能热电一体化系统及其工作方法 |
CN108076616A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 光伏冷却设备及光伏离心机系统 |
CN110966801A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 华南理工大学 | 一种蓄热型直膨式光伏-太阳能热泵电热联供系统与方法 |
CN112594768A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 三峡大学 | 一种用于供暖的太阳能热泵直膨式系统及运行方法 |
CN112710023A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-27 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 一种零能耗不间断运行太阳能供暖系统 |
CN114039541A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-11 | 上海交通大学 | 一种基于吸附式空气取水的太阳能光伏板清洗装置 |
CN115143506A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-04 | 合肥中南光电有限公司 | 储热供暖型太阳能光伏光热系统 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020020181A1 (en) * | 1999-06-03 | 2002-02-21 | Government Of The United States Of America, National Aeronautics & Space Administration | Solar-powered refrigeration system |
CN1862148A (zh) * | 2006-06-16 | 2006-11-15 | 东南大学 | 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置 |
CN101334220A (zh) * | 2008-07-29 | 2008-12-31 | 东南大学 | 对流型光电转化强化与光热回收全工况复合热源装置 |
CN202350377U (zh) * | 2011-11-10 | 2012-07-25 | 莫醒文 | 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置 |
CN104390389A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-04 | 王文虎 | 家用太阳能光伏-空气源复合一体式热泵 |
CN204612240U (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-02 | 山东禄禧新能源科技有限公司 | 热泵型光伏光热复合装置 |
CN105187009A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-12-23 | 天津大学 | 太阳能光伏发电系统的热发电冷却/发电供热系统 |
-
2016
- 2016-09-19 CN CN201610831276.3A patent/CN106482389B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020020181A1 (en) * | 1999-06-03 | 2002-02-21 | Government Of The United States Of America, National Aeronautics & Space Administration | Solar-powered refrigeration system |
CN1862148A (zh) * | 2006-06-16 | 2006-11-15 | 东南大学 | 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置 |
CN101334220A (zh) * | 2008-07-29 | 2008-12-31 | 东南大学 | 对流型光电转化强化与光热回收全工况复合热源装置 |
CN202350377U (zh) * | 2011-11-10 | 2012-07-25 | 莫醒文 | 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置 |
CN104390389A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-04 | 王文虎 | 家用太阳能光伏-空气源复合一体式热泵 |
CN204612240U (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-02 | 山东禄禧新能源科技有限公司 | 热泵型光伏光热复合装置 |
CN105187009A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-12-23 | 天津大学 | 太阳能光伏发电系统的热发电冷却/发电供热系统 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108076616A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 光伏冷却设备及光伏离心机系统 |
CN108076616B (zh) * | 2017-12-27 | 2023-09-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 光伏离心机系统 |
CN108006806A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-08 | 天津博帆科技发展有限公司 | 一种光伏太阳能热电一体化系统及其工作方法 |
CN110966801A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 华南理工大学 | 一种蓄热型直膨式光伏-太阳能热泵电热联供系统与方法 |
CN110966801B (zh) * | 2019-12-24 | 2024-03-15 | 华南理工大学 | 一种蓄热型直膨式光伏-太阳能热泵电热联供系统与方法 |
CN112710023A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-27 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 一种零能耗不间断运行太阳能供暖系统 |
CN112710023B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-10 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 一种零能耗不间断运行太阳能供暖系统 |
CN112594768A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 三峡大学 | 一种用于供暖的太阳能热泵直膨式系统及运行方法 |
CN114039541A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-11 | 上海交通大学 | 一种基于吸附式空气取水的太阳能光伏板清洗装置 |
CN115143506A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-04 | 合肥中南光电有限公司 | 储热供暖型太阳能光伏光热系统 |
CN115143506B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-04-14 | 合肥中南光电有限公司 | 储热供暖型太阳能光伏光热系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106482389B (zh) | 2019-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106482389B (zh) | 一种热电耦合利用太阳能系统及方法 | |
CN101392736B (zh) | 太阳能低温热发电及冷热联供系统 | |
CN103307803B (zh) | 一种复合利用能量的冷、热水供应装置 | |
CN109114804A (zh) | 太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统及其运行方法 | |
CN101571330B (zh) | 一种无霜型多功能太阳能辅助热泵系统 | |
CN111076266B (zh) | 多功能热管式光伏光热热水采暖系统及供暖方法 | |
CN204373270U (zh) | 光伏空调热泵热水器 | |
CN106958963A (zh) | 基于有机朗肯循环及溴化锂制冷的太阳能冷热电联产系统 | |
CN108332446A (zh) | 一种低品位太阳能冷热电三联供系统及其运行方法 | |
CN102094772B (zh) | 一种太阳能驱动的联供装置 | |
CN112814860B (zh) | 一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法 | |
CN108036544B (zh) | 太阳能/生物质能集成驱动的复合能量系统 | |
CN203336874U (zh) | 一种复合利用能量的冷、热水供应装置 | |
CN208222868U (zh) | 双温区蓄能供热型太阳能热水系统 | |
CN204478580U (zh) | 家用小型太阳能电冷热三联供系统 | |
CN110595107A (zh) | 高聚光光伏-市电联驱的光伏光热一体化双源热泵能源系统及其运行方法 | |
CN200940974Y (zh) | 太阳能热泵制热与光伏发电一体化装置 | |
CN202303652U (zh) | 太阳能空气源热泵组合热水系统 | |
CN204961183U (zh) | 一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统 | |
CN2909103Y (zh) | 太阳能双效吸收式空调 | |
CN104879953A (zh) | 一种光能、风能和地热能综合利用装置 | |
CN106352597B (zh) | 采用pvt集热器进行吸附制冷与发电系统 | |
CN206875753U (zh) | 氢能和太阳能互补的热泵系统 | |
CN204404602U (zh) | 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 | |
CN202350332U (zh) | 分离式太阳能热泵热水器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230608 Address after: No. 1036, Wenhai North Road, Chang'an Town, Haining City, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314400 Patentee after: Zhejiang Tefu Development Co.,Ltd. Address before: 310058 Yuhang Tang Road, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang 866 Patentee before: ZHEJIANG University |