CN109235717A - 一种新型太阳能pv/t建筑一体化幕墙构件及多能互补供能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件及多能互补功能系统，幕墙构件由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在保温层中具有承重骨架，换热单元包括微热管阵列和取热管，微热管阵列为内部具有多个并排排列、互补连通的微热管，内部具有相变介质，微热管阵列的一面贴合在电池板的背板上，另一面的一端贴合取热管，这一段热管作为冷凝段，其余部分为蒸发段，取热管内具有流体，保温层的一面贴合取热管和微热管阵列的蒸发段的背面，该组件具有热电联供、保温隔热和承重性能，直接作为建筑外墙围护结构构件，取代建筑外墙，具有维护成本降低，电池板温度降低，提高发电效率，延长使用寿命等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，取代传统墙体，直接作为建筑围护结构构件，并实现热电等能源互补梯级利用，属于光建筑一体化及节能领域。
背景技术
目前常规的光伏幕墙通常是在原有的建筑围护结构外墙的外侧设计的一种通过支撑结构与外墙间隔连接的幕墙形式的光伏发电系统，从建筑物外表面到室内的组成结构依次为光伏幕墙、空腔、建筑外墙、室内环境。工作原理为：室内的冷空气不断进入空腔内吸收光伏幕墙背板的热量而被加热后循环回室内为室内供热；当室内不需这么多热量时，关闭室内与空腔的热交换通道，同时空腔内的热量通过自然对流被排出的方式进行散热。这种方式的光伏幕墙可以在现有建筑的基础上进行设置，属于外置式太阳能光伏形式(BAPV)，光伏幕墙本身不属于建筑的基本围护结构，存在很多缺点，一方面大大增加了维护结构的厚度，造成建筑材料及资源的浪费，投资和维护费用较高；另一方面，随着阳光的照射，太阳能电池板的温度逐渐升高，而且由于光伏幕墙背板空间较小，只通过自然对流的方式进行散热是远远不够的，电池板的发电效率随温度的升高而下降，发电效率大大降低，又严重降低了电池板的寿命，热利用率低、散热不足，另外由于墙体结构导热不平衡，出现室内环境冬冷夏热的困境。因此，现有技术的这种光伏幕墙难以推广利用。
发明内容
为了解决现有光伏幕墙的维护结构厚度大、发电效率低、室内环境出现冬冷夏热以及余热浪费等问题，本发明提供一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，以及多能互补系统，实现能源的高效合理利用。
本发明的技术方案如下：
一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，其特征在于为具备热电联供、隔热保温和承重特性的节能建筑墙体组件，所述组件直接作为建筑外墙围护结构构件，由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在所述保温层中具有承重骨架。
所述换热单元包括微热管阵列和取热管，所述微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，微热管内部封装有相变工质，所述取热管内具有流体，至少一个表面为平面，所述微热管阵列的一面贴合在所述太阳能光伏电池板的背板上，另一面贴合所述保温层内侧的一面，所述微热管阵列的一端贴合所述取热管，贴合了所述取热管的部分的微热管阵列作为冷凝段，其余部分作为蒸发段。
所述太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板。
所述微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，内部具有若干毛细微槽。
所述取热管为扁水槽式冷水管，主体为由金属挤压而成的扁平管道，内部的两端为汇聚通道，在所述汇聚通道之间为多个并排排列的方形或矩形分支通道，所述分支通道的截面积为4mm2—100mm2，内部流体为水或防冻液。
所述分支通道的截面积为10mm2—40mm2。
所述取热管为翼型管式冷水管，侧面具有贴合于所述微热管阵列的贴合平面的圆形通管，所述通管的内径为5-60mm，所述通管与所述贴合平面相对一侧的管壁厚度为1mm-6mm，内部流体为水或防冻液。
所述取热管为多孔扁平状风管，内部具有强化换热的多个并排排列的孔道形成的板式阵列结构，内部的流体为冷空气。
所述组件垂直地面立式放置，其中太阳能电池板立式放置，所述微热管阵列立式放置且所述冷凝段位于顶部，所述取热管水平或相对于水平方向倾斜且流体入口一侧低于流体出口、跨过每一根微热管阵列贴合在所述冷凝段。
或所述组件垂直地面横向放置，所述太阳能电池板横向放置，所述微热管阵列沿水平方向倾斜放置，所述冷凝段高于所述蒸发段，所述微热管倾斜的角度范围1°—15°，所述取热管立式放置、跨过每一根微热管阵列贴合在所述冷凝段。
包括固定边框，固定在所述组件的四周。
所述组件的导热系数为0.5—2.0W/(m2·K)。
包括室内装饰层，贴合在所述保温层上。
一种多能互补能源综合利用系统，其特征在于包括上述的幕墙构件，还包括空气源热泵和/或由空气源及水源组成的双热源热泵和/或地源热泵和/或微热管式蓄热器，从所述取热管内的流出流体用于建筑生活热水和/或供给于所述空气源热泵和/或双热源热泵和/或地源热泵的入口和/或储存于所述蓄热器内。
本发明的有益技术效果：
本发明的一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，通过镶嵌在墙体中位于保温层中的钢构或者其它形式的承重骨架代替原来混凝土浇筑的承重墙，满足建筑承重要求，按照由室外到室内顺序包括太阳能电池板、换热单元和保温层依次贴合，其中太阳能电池板吸收太阳能发电，换热单元将电池板多余的热量吸收转化为热能，保温层与换热单元配合，能够将室内与换热单元和电池板的热量隔绝开来，对室内起到保温隔热的作用，因此整个墙体构件能够使得室内免受室外环境、换热单元和电池板的影响，保温隔热效果与现有单纯的混凝土墙体的保温隔热作用相当，也不会出现现有外置幕墙构件室内环境冬冷夏热的困境，因此该构件同时具有热电联供和隔热保温和承重特性，直接作为建筑外墙围护结构、取代原有的建筑外墙，极大降低了维护结构成本。
优选的，微热管阵列是由金属挤压而成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列且互不连通的微热管，使得比表面积大幅增加，换热面积和传热效率增加，而且扁平状的形状使得热阻微热管阵列的侧面能够与太阳能电池板或取热管的平面完全贴合，热管的热阻变小。因此基于这种微热管阵列以及热管内的工质相变传热，能够将电池板上的热量在蒸发段快速而有效吸收并传输到其冷凝段，再通过与其紧密贴合的取热管内的流体进行换热，从而将热量快速传递出去，快速的降低电池板的热量，从而使得电池板的发电效率提高，使用寿命提高。在此基础上，背面贴合的保温层将换热单元与室内隔绝，确保室内温度不受外界影响，另外，冬天时，换热单元的热量可以用于室内供暖的锅炉系统，实现室内温度冬暖夏凉。
优选的，所述太阳能光伏电池板层的太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板，如CIGS(铜铟镓硒)或GaAs(砷化镓)。
优选的，微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，微热管具有强化换热的毛细微槽或翅片，具备高热流密度吸收、高效热传输及高效热释放的全面优良传热特性，使得组件使用更少的热管就能够满足光伏幕墙的导热速率要求。
优选的，所述取热管为扁水槽式冷水管，流体经由汇聚通道-各分支通道-汇聚通道而流出，内部的多个并排排列的方形或矩形分支通道及其孔壁的大量毛细微槽，大大增加了换热面积，解决了普通圆形水管因流体中心及边界层的温度梯度导致的热传递能力小的问题，并且扁平状的外形更有利于贴合微热管阵列，减小导热热阻，达到强化散热的目的。优选的，所述分支通道的截面积为4mm2—100mm2，更优选的，所述分支通道的截面积为10mm2—40mm2。根据不同地域的环境特征，选取水或者防冻液作为冷水管内的流体。
所述取热管还可以是一侧为贴合平面的翼型管式冷水管，以贴合微热管阵列的通管，减小热阻，优选的所述通管的内径为5-60mm，所述通管的与所述贴合平面相对一侧的管壁厚度为1mm-6mm，进料增大管径、降低壁厚，从而阻力和损失小，导热效率高。根据不同地域的环境特征，选取水或者防冻液作为冷水管内的流体。
优选的，所述取热管为多孔扁状风管，冷风可以从多个小口径的孔道流过，快速带走热量，适用范围更广泛，造价及维护成本相对于水冷式组件低。
根据建筑物的不同布置需求，分为电池板组件横向放置及电池板组件立式放置两种形式。在立式放置时，冷水管需要横向倾斜一定角度使流体入口低于流体出口，防止在严寒地区结冻，影响系统的运行；横向放置时，微热管阵列需横向倾斜设置，一方面，可减少热管数量，降低热管与电池板的粘合风险；另一方面，可满足热管内介质冷凝后靠重力回流，使装置正常运行。
固定边框用于把每个部分框起来，固定在一起，镶嵌在墙体中。
优选的，所述组件的导热系数为0.5—2.0W/(m2·K)，以满足不同建筑对外墙围护结构的保温性能的要求。
本发明的一种基于光伏幕墙的能源综合利用系统，能够将上述这种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件产生的余热充分利用，将产生的热水直接供给建筑楼内的生活热水，或者将这些多个低温热源集中起来，并根据实际情况，与建筑大楼等内的热泵联合使用用于建筑楼供暖，提高热泵系统的入口温度，从而提高热泵统的COP来提高热机系统性能，实现了光伏光热与热泵之间的优势利用与互补；或者结合乡村小规模的蓄热器，在白天光照充足时将热量存储在蓄热器内，在晚上放热用于房屋的冬季供暖。综上，上述能源综合利用系统在降低建筑能耗的前提下可以满足全年供电、供热水、冬季供暖等建筑需求，实现能源的多能互补及高效利用。
附图说明
图1为新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件在建筑围护结构中的侧面剖视图；
图2a为水冷式BIPV/T组件立式放置的结构示意图；
图2b为水冷式BIPV/T组件横向放置的结构示意图；
图3a为风冷式BIPV/T组件立式放置的结构示意图；
图3b为风冷式BIPV/T组件横向放置的结构示意图；
图4为翼型管式冷水管示意图；
图5为具有10个细小通道的扁水槽式冷水管示意图；
图6为多孔扁平状风管示意图；
图7为风冷式幕墙构件结合空气源热泵供能系统原理图；
图8为水冷式幕墙构件结合双热源热泵供能系统原理图。
标号列示：1-建筑外墙；2-太阳能电池板；3-保温层；4-微热管阵列；5-取热管；6-承重骨架；7-取热水管；8-蒸发段；9-冷凝段；10-扁水槽式冷水管；11-分支通道；12-端盖；13-干管；14-翼型管式冷水管；15-通管；16-贴合平面；17-管壁；18-取热风管；19-多孔扁平状风管；20-孔道；21-空气源热泵机组；22-幕墙构件；23-储热水箱；24-风机盘管；25-双热源热泵机组；26-风阀。
具体实施方式
下面结合附图1-8和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1和图2a所示，本实施例的一种太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件为水冷式组件(以下简称水冷式BIPV/T组件)，按照由室外至室内的顺序依次包括太阳能电池板2、换热单元和保温层3。其中太阳能电池板2位于室外侧吸收太阳能，由一块太阳能电池板构成，材料为单晶硅电池，立式放置。换热单元包括6块微热管阵列4和取热管5，每块微热管阵列4为整体挤压而成的内部具有并排排列的微热管的阵列的金属平板结构，平均每1cm有2-40个微热管，每块微热管阵列4的一侧平面贴合在所述太阳能电池板2的背板，相对的另一侧平面的顶部水平贴合了取热管5。贴合了取热管5部分的微热管阵列作为冷凝段9，这部分微热管中的相变介质因放热而冷凝，其余部分作为微热管阵列的蒸发段8，这部分微热管内的相变介质吸收电池板的热量而蒸发。本实施例中所述取热管5由一根取热水管7组成，取热水管7水平跨过每一根微热管阵列4的顶部并与之贴合，介质为冷水。在微热管阵列4的背面间隔设置镶嵌在建筑墙体1中的承重骨架6，所述承重骨架6为钢构，在承重骨架6与微热管阵列4之间的空隙和/或骨架本身的空隙中以及承重骨架6与室内一侧之间均填充保温层3，保温层3的一面贴合在所述取热水管7的背面和蒸发段8的背面，另一面位于室内侧，保温层3的材料为岩棉，厚度为20cm。太阳能电池板2发电的同时，多余热量通过换热单元迅速带走，降低了太阳能电池板的温度，提高发电效率，延长使用寿命，同时保温层3将太阳能电池板2和换热单元以及室外环境与室内隔绝，从而起到保温隔热的作用，不会出现外置式光伏幕墙造成室内冬冷夏热的问题，承重骨架6作为承重担当，支撑整个构件，因此，本发明的构件具有热电联供、隔热保温和承重特性，直接作为独立的建筑维护结构构件，减少和降低了建筑原材料，降低了维护结构的成本。
整个组件的保温系数为1.5W/(m2·K)，满足建筑保温系数要求。根据不同地域的气候特征确定背板保温层材料的厚度来保证室内冬夏季冷热负荷的平衡。
所述水冷式BIPV/T组件还包括固定边框，将太阳能电池板2、换热单元以及保温层3构成的墙板组件的框起来，镶嵌在墙体中。
根据热管中的相变介质预热蒸发、放热冷凝重力回流的工作原理以及建筑幕墙的美观要求，优选的将太阳能电池板2和微热管阵列4均立式放置，各个结构部分紧密贴合，并要求一定的密封性，其中微热管阵列4通过导热硅胶与太阳能电池板2的背板紧密贴合，以最大限度的减小太阳能背板与微热管阵列4之间的接触热阻。
如图2a和图4所示，所述水冷型BIPV/T组件的取热水管7可以为翼型管式冷水管14，所述翼型管式冷水管14的具体结构为侧面具有贴合微热管阵列4的贴合平面16的圆形通管15，所述通管15的内径为20mm，所述通管15的与所述贴合平面16相对一侧的管壁17的厚度为1mm。
为了跨过每一根微热管阵列4以全部吸收热量，取热水管7需要横向水平设置，取热水管7内的流体根据不同地域的环境特征，选取水或者防冻液，并相对于水平方向设置一定的倾角，防止在严寒地区结冻，影响系统的运行。
实施例2
如图2b所示，本实施也为水冷式BIPV/T组件，与实施例1的不同在于，根据建筑物幕墙外观的不同需求，将电池板横向放置或倾斜放置，微热管阵列4为5块，微热管阵列4沿水平方向倾斜一定的角度，为保证微热管正常工作，倾斜角度应不小于1°，本实施例为10°，在异于接线盒的另一侧即冷凝段9竖直放置取热水管7。另外，本实施例的水冷式BIPV/T组件还包括室内装饰层，贴合在保温层3位于室内的一侧，所述室内装饰层可以为贴纸等起到美观作用的装饰物质。
实施例3
本实施例可以以实施例1或实施例2为基础，不同的是，为了增加换热效率，取热水管7设置为扁水槽式冷水管10。如图5所示，所述扁水槽式冷水管10的主体为由铝合金挤压或冲压而成的内部具有十个沿水管长度方向并排排列的分支通道11的阵列结构，在扁水槽式冷水管10主体结构的两端各有一个带有圆形干管13的长方形端盖12，所述端盖12与主体结构的两端密封连接，且在所述端盖12内每个分支通道11连通，两个端盖12的侧面分别连通干管13，对角设置，低进高出，从而每个分支通道11内的水可以汇聚到干管13内。所述分支通道11的内部等效直径为10mm，每个分支通道11的孔壁具有若干毛细微槽。相对于传统的圆形截面积的单一腔体的水管换热面积，这种扁水槽式冷水管10的阵列结构及微槽进一步增大了换热面积，减小了热阻，从而提高冷水管的换热效率，并且这种平板结构更利于与微热管阵列4的贴合，特定等效直径的分支通道11内形成的平行流体流动速度快，从而使得微热管阵列4的换热速率快且均匀，进一步提高了整体冷水管的换热效率。
实施例4
如图3a所示，本实施例为立式放置的风冷式BIPV/T组件，其它与实施例1相同，不同的在于取热水管换成了取热风管18。如图6所示，取热风管18的可以为多孔扁平状风管19，所述多孔扁平状风管19为内部具有九个沿长度方向延伸的并排排列的小口径的孔道20的板式阵列结构，内部的流体为冷风，将电池板的热量通过风管内的冷风带走。
这种形式的组件适用范围更广泛，造价及维护成本相对于水冷式组件低。获得的热风在冬季及过渡季节结合空气源热泵机组为建筑供暖，提高供热机组性能，达到节能减排的目的。
实施例5
如图3b和图6所示，本实施例为横向放置的风冷式BIPV/T组件，其它与实施例4相同，不同在于根据建筑物幕墙外观的不同需求，将电池板横向放置或倾斜放置，例如横向放置的太阳能电池板2，微热管阵列4沿水平方向倾斜一定的角度，为保证微热管正常工作，倾斜角度应不小于1°，本实施例为10°。在异于接线盒的另一侧竖直放置取热风管18。
实施例6
如图7所示为风冷式幕墙构件结合空气源热泵供能系统原理图，冬季时，将幕墙构件22中收集到的热空气送到空气源热泵机组21的吸入口，提高机组运行性能，末端采用风机盘管24的形式，实现建筑物室内的供暖；夏季切换风阀26，通过风机强制循环，将太阳能背板的热量直接排放到室外，提高发电效率。该系统实现了能量的多能梯级互补利用。
实施例7
如图8所示为水冷式幕墙构件结合双热源热泵供能系统原理图，本实施例为将收集到的热水储存到储热水箱23中，冬季与夏季都可以提供生活用热水。冬季同时将热水送到双热源热泵机组25的吸入口，提高机组运行性能，末端采用风机盘管24的形式，实现建筑物供暖；夏季利用双热源热泵机组25的空气源实现建筑物的制冷。该系统实现了能量的多能梯级互补利用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式。对于本领域的技术人员而言，依据本发明依然可以对本其创造进行修改或者等同替换，其均应涵盖在本专利的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，其特征在于为具备热电联供、隔热保温和承重特性的节能建筑墙体组件，所述组件直接作为建筑外墙围护结构构件，由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在所述保温层中具有承重骨架。
2.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述换热单元包括微热管阵列和取热管，所述微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，微热管内部封装有相变工质，所述取热管内具有流体，至少一个表面为平面，所述微热管阵列的一面贴合在所述太阳能光伏电池板的背板上，另一面贴合所述保温层的一面，所述微热管阵列的一端贴合所述取热管，贴合了所述取热管的部分的微热管阵列作为冷凝段，其余部分作为蒸发段。
3.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板。
4.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，内部具有若干毛细微槽。
5.根据权利要求2所述的幕墙构件，其特征在于所述取热管为扁水槽式冷水管，主体为由金属挤压而成的扁平管道，内部的两端为汇聚通道，在所述汇聚通道之间为多个并排排列的方形或矩形分支通道，所述分支通道的截面积为4mm2—100mm2，内部流体为水或防冻液。
6.根据权利要求5所述的幕墙构件，其特征在于所述分支通道的截面积为10mm2—40mm2。
7.根据权利要求2所述的幕墙构件，其特征在于所述取热管为翼型管式冷水管，侧面具有贴合于所述微热管阵列的贴合平面的圆形通管，所述通管的内径为5-60mm，所述通管与所述贴合平面相对一侧的管壁厚度为1mm-6mm，内部流体为水或防冻液。
8.根据权利要求2所述的幕墙构件，其特征在于所述取热管为多孔扁平状风管，内部具有强化换热的多个并排排列的孔道形成的板式阵列结构，内部的流体为冷空气。
9.根据权利要求2所述的幕墙构件，其特征在于所述组件垂直地面立式放置，所述太阳能电池板立式放置，所述微热管阵列立式放置且所述冷凝段位于顶部，所述取热管水平或相对于水平方向倾斜且流体入口一侧低于流体出口、跨过每一根微热管阵列贴合在所述冷凝段。
10.一种多能互补能源综合利用系统，其特征在于包括权利要求1-9任一所述的幕墙构件，还包括空气源热泵和/或由空气源及水源组成的双热源热泵和/或地源热泵和/或微热管式蓄热器，从所述取热管内流出的流体用于建筑生活热水和/或供给于所述空气源热泵和/或双热源热泵和/或地源热泵的入口和/或储存于所述蓄热器内。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110030650A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-19 | 赵耀华 | 主要基于太阳能与地源能的智慧多能互补的建筑供能系统 |
| CN110160386A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-23 | 山东节创能源科技有限公司 | 一种液液换热用平板热管及其加工工艺 |
| CN110219404A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-10 | 青岛理工大学 | 一种光热建筑一体化供暖系统 |
| CN111609568A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-01 | 上海交通大学 | 一种基于光伏光热组件的建筑热电联产及调湿系统 |
| CN112922383A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 安徽建筑大学 | 既有建筑外围护结构节能更新改造用热障结构 |
| CN113472292A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-01 | 甘肃自然能源研究所(联合国工业发展组织国际太阳能技术促进转让中心) | 一种扦插式光电光热混合组件 |
| CN113701538A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-26 | 三峡大学 | 一体化太阳能蓄热装置及运行方法 |
| CN114552066A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-27 | 北京理工大学 | 自适应热导率微热管阵列刀片电池热管理系统及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201708173U (zh) * | 2009-12-11 | 2011-01-12 | 珠海兴业新能源科技有限公司 | 晶硅水冷热回收光伏pvt组件 |
| CN103075820A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 南京光威能源科技有限公司 | 新型微热管阵列平板太阳能无水集热器和热水器 |
| FR2983884A1 (fr) * | 2011-12-13 | 2013-06-14 | Andre Crahay | Dispositif d'isolation et de regulation thermique |
| CN104333324A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-02-04 | 贵州新能绿色能源有限公司 | 一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件 |
| CN106160634A (zh) * | 2015-04-21 | 2016-11-23 | 珠海兴业新能源科技有限公司 | 太阳能热电综合利用建筑幕墙构件 |
| CN106234076A (zh) * | 2016-05-07 | 2016-12-21 | 兰州交通大学 | 一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法 |
| CN107062646A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-08-18 | 北京工业大学 | 一种基于搭接式平板微热管阵列的太阳能集热、蓄热一体化装置 |
-
2018
- 2018-07-31 CN CN201810857070.7A patent/CN109235717A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201708173U (zh) * | 2009-12-11 | 2011-01-12 | 珠海兴业新能源科技有限公司 | 晶硅水冷热回收光伏pvt组件 |
| FR2983884A1 (fr) * | 2011-12-13 | 2013-06-14 | Andre Crahay | Dispositif d'isolation et de regulation thermique |
| CN103075820A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 南京光威能源科技有限公司 | 新型微热管阵列平板太阳能无水集热器和热水器 |
| CN104333324A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-02-04 | 贵州新能绿色能源有限公司 | 一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件 |
| CN106160634A (zh) * | 2015-04-21 | 2016-11-23 | 珠海兴业新能源科技有限公司 | 太阳能热电综合利用建筑幕墙构件 |
| CN106234076A (zh) * | 2016-05-07 | 2016-12-21 | 兰州交通大学 | 一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法 |
| CN107062646A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-08-18 | 北京工业大学 | 一种基于搭接式平板微热管阵列的太阳能集热、蓄热一体化装置 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110030650A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-19 | 赵耀华 | 主要基于太阳能与地源能的智慧多能互补的建筑供能系统 |
| CN110219404A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-10 | 青岛理工大学 | 一种光热建筑一体化供暖系统 |
| CN110160386A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-23 | 山东节创能源科技有限公司 | 一种液液换热用平板热管及其加工工艺 |
| CN110160386B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-02-09 | 山东节创能源科技有限公司 | 一种液液换热用平板热管及其加工工艺 |
| CN111609568A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-01 | 上海交通大学 | 一种基于光伏光热组件的建筑热电联产及调湿系统 |
| CN112922383A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 安徽建筑大学 | 既有建筑外围护结构节能更新改造用热障结构 |
| CN112922383B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-02-18 | 安徽建筑大学 | 既有建筑外围护结构节能更新改造用热障结构 |
| CN113472292A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-01 | 甘肃自然能源研究所(联合国工业发展组织国际太阳能技术促进转让中心) | 一种扦插式光电光热混合组件 |
| CN113701538A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-26 | 三峡大学 | 一体化太阳能蓄热装置及运行方法 |
| CN113701538B (zh) * | 2021-08-09 | 2024-06-11 | 三峡大学 | 一体化太阳能蓄热装置及运行方法 |
| CN114552066A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-27 | 北京理工大学 | 自适应热导率微热管阵列刀片电池热管理系统及方法 |
| CN114552066B (zh) * | 2022-03-01 | 2024-03-22 | 北京理工大学 | 自适应热导率微热管阵列刀片电池热管理系统及方法 |
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