CN106568118A - 一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统 - Google Patents

一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统 Download PDF

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艾泽健
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Abstract

一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统是由聚光型光伏光热综合利用系统、直膨式热泵系统以及真空超导热管式供暖末端系统构成，本系统通过聚光装置实现太阳能的高效利用；通过微通道换热器，实现光伏光热综合利用；通过直膨式热泵系统，提高热泵性能和光热利用效率；通过真空超导热管式供暖末端系统实现无水采暖，并快速传递热量，使散热器表面瞬时升温，满足供暖热舒适需求，能够很好解决集中供热难以覆盖地区的建筑供暖问题。

Description

一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能热泵供暖以及其发电系统，特别是一种聚光型直膨式太阳能热泵供暖以及其发电系统。
背景技术
我国建筑供暖能耗日益增加，加大对太阳能的利用成为建筑节能的重要研究方向。由于太阳能电池发电的同时会产生光伏余热，降低其发电效率。通过热泵技术，将光伏发电系统余热带走并用于建筑供暖及生活需求，成为太阳能综合利用的一个新趋势。
另一方面，常规的散热器依靠热水对散热器表面的导热从而获得热量，对房间进行加热。但是，散热器所获得的热量来自水的显热，导致效率不高，并且需要对水进行软化处理，否则对管路会产生腐蚀，降低设备使用寿命。同时，散热器使用一段时间会产生水垢，降低换热效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统，解决光伏发电系统余热导致太阳能电池温度升高，光电转换效率下降的问题；同时采用热泵技术与真空的超导热管式供暖末端系统相结合，实现无水供暖。
为达到上述目的，本发明所采取的措施如下。
一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统，包括聚光型光伏光热综合利用系统、直膨式热泵系统以及真空超导热管式供暖末端系统；其特征在于：
所述聚光型光伏光热综合利用系统包括微通道光伏光热板和聚光装置，其中，微通道光伏光热板的表面设置有太阳能电池，并设置于U型聚光装置中；
所述直膨式热泵系统包括蒸发器连通膨胀阀、压缩机及安装在末端散热器底部的冷凝器，通过蒸发器对微通道光伏光热板进行吸热降温；
所述真空超导热管式供暖末端系统包括真空导热管及其超导液连通散热器装置，通过直膨式热泵系统的冷凝器对散热器装置底部槽中的超导液放热，超导液受热升温后汽化，沿着真空导热管向上流动，同时快速加热散热器装置表面，放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
其中，所述聚光型太阳能热泵供暖发电系统是微通道光伏光热板表面的太阳能电池吸收太阳辐射生产电力，同时背面微通道蒸发器中的制冷剂带走光伏余热，高温制冷剂经压缩机进一步升温升压后，流至散热器末端的冷凝器中，加热散热器底部槽中的超导液，释放热量并通过膨胀阀冷凝回流至微通道换热器，超导液受热升温后汽化，沿着真空热管向上流动，同时快速加热散热器表面，放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
实施上述技术方案具有以下优点与效果。
本系统采用聚光型太阳能热泵供暖及其发电系统，具有高效节能，提高了太阳能综合利用的效率；利用微通道换热器降低了太阳能电池的运行温度，大大提高了光伏发电效率；同时直膨式热泵系统以微通道换热器吸收的光伏系统余热为热源，通过逆卡诺循环后，由安装在散热器底部的冷凝器加热槽中超导液，使超导液汽化，提高了光伏系统余热的利用效率；超导液汽化的同时释放大量的热能，使散热器表面进一步升温，实现舒适供暖，而整个供暖系统没有水循环，解决了水垢问题，提高了设备的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1：压缩机；2：冷凝器；3：膨胀阀；4：蒸发器；5：微通道光伏光热板；6：聚光装置；7：散热器装置；8：真空超导热管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示，实施上述本发明所提供的一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统，包括聚光型光伏光热综合利用系统、直膨式热泵系统以及真空超导热管式供暖末端系统。其中，聚光型光伏光热综合利用系统包括：微通道光伏光热板5和聚光装置6；直膨式热泵系统包括：压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3和蒸发器（微通道换热器）4；真空超导热管式供暖末端系统包括：超导液、真空热管8及散热器装置7。其中太阳能电池板的背面与蒸发器（微通道换热器）相贴。冷凝器位于散热器底部的槽中。
直膨式热泵系统运行时，高温低压的气态制冷剂经压缩机进一步升温升压，流至散热器末端的冷凝器中，加热散热器底部槽中的超导液，释放热量，并通过膨胀阀节流形成低温低压的液态制冷剂，冷凝回流至蒸发器（微通道换热器），蒸发吸热形成高温低压的气态制冷剂，并返回至压缩机内，进行下一个循环。
聚光型光伏光热综合利用系统中，聚光装置收集太阳辐射并聚集到太阳能电池板上，在吸收太阳辐射生产电力的同时，通过背面微通道换热器中的制冷剂对其吸热降温，带走光伏系统余热。
真空超导热管式供暖末端系统中，流至散热器末端的冷凝器中的制冷剂冷凝放热，加热散热器底部槽中的超导液。超导液受热升温后汽化，沿着真空热管向上流动，同时快速加热散热器表面。放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
综上所述，本发明通过聚光装置实现太阳能的高效利用；通过微通道换热器，实现光伏光热综合利用，提高了发电效率；通过直膨式热泵系统，提高热泵性能和光热利用效率；通过真空超导热管式供暖末端系统实现无水采暖，并快速传递热量，使散热器表面瞬时升温，满足供暖热舒适需求；能够很好解决集中供热难以覆盖地区的建筑供暖问题。
以上本发明对新型聚光太阳能热泵供暖及发电系统的原理、发明内容及实施方式进行了详细介绍，对于所属本领域的技术人员，在不脱离本发明的思想原理范围内，可作进一步的优化和改进，但优化和改进仍属本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种聚光型太阳能热泵供暖发电系统，包括聚光型光伏光热综合利用系统、直膨式热泵系统以及真空超导热管式供暖末端系统；其特征在于：
所述聚光型光伏光热综合利用系统包括微通道光伏光热板（5）和聚光装置（6），其中，微通道光伏光热板（5）的表面设置有太阳能电池，并设置于U型聚光装置（6）中；
所述直膨式热泵系统包括蒸发器（4）连通膨胀阀（3）、压缩机（1）及安装在末端散热器底部的冷凝器（2），通过蒸发器（4）对微通道光伏光热板（5）进行吸热降温；
所述真空超导热管式供暖末端系统包括真空导热管（8）及其超导液连通散热器装置（7），通过直膨式热泵系统的冷凝器（4）对散热器装置（7）底部槽中的超导液放热，超导液受热升温后汽化，沿着真空导热管（8）向上流动，同时快速加热散热器装置（7）表面，放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
2.如权利要求1所述的聚光型太阳能热泵供暖发电系统，其特征在于：所述聚光型太阳能热泵供暖发电系统是微通道光伏光热板表面的太阳能电池吸收太阳辐射生产电力，同时背面微通道蒸发器中的制冷剂带走光伏余热，高温制冷剂经压缩机进一步升温升压后，流至散热器末端的冷凝器中，加热散热器底部槽中的超导液，释放热量并通过膨胀阀冷凝回流至微通道换热器，超导液受热升温后汽化，沿着真空热管向上流动，同时快速加热散热器表面，放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
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