CN113701538A - 一体化太阳能蓄热装置及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一体化太阳能蓄热装置及运行方法，它包括光伏电池部分和蓄热器部分；所述光伏电池部分通过将光能转化为电能供用户使用，并将光伏电池部分产生的热量及光伏生电后的废热运输到蓄热器部分进而将热量储存。可将光伏电池产生的热量高效地从蒸发段输送至冷凝段，热量在冷凝段通过散热翅片与周围相变材料发生热量交换，进而将热量储存，又通过另一根微热管两侧的多孔铝扁管内部的流动制冷剂将微热管传递的热量及周围相变材料储存的热量高效移除，实现太阳能蓄热装置高效蓄热及高效放热的目的。
Description
技术领域
本发明属于太阳能储存及应用领域，尤其涉及一体化太阳能蓄热装置及运行方法。
背景技术
随着社会的不断发展，人们对能源的需求量也在逐步加大，能源危机日益彰显，目前已是人们重点关注的问题。在此背景下，能源转型策略尤为重要，而大力发展可再生能源是目前缓解能源危机最有效的办法之一。分布广、高效清洁的太阳能利用成了人们研究的热点，目前，由于响应国家提出的碳中和、碳达峰，储能技术正在开发研究，而由于太阳能间歇性等特点造成白天黑夜、跨季节利用太阳能时冷热量不均衡等显著问题，而太阳能蓄热技术可较好弥补这一不足，但常见的太阳能蓄热装置利用效率一般较低，前景并不明朗。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一体化太阳能蓄热装置及运行方法，以解决上述背景中提出的问题，在核心元件微热管高效传热性的作用下，可将光伏电池产生的热量高效地从蒸发段输送至冷凝段，热量在冷凝段通过散热翅片与周围相变材料发生热量交换，进而将热量储存，又通过另一根微热管两侧的多孔铝扁管内部的流动制冷剂将微热管传递的热量及周围相变材料储存的热量高效移除，实现太阳能蓄热装置高效蓄热及高效放热的目的。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一体化太阳能蓄热装置，它包括光伏电池部分和蓄热器部分；所述光伏电池部分通过将光能转化为电能供用户使用，并将光伏电池部分产生的热量及光伏生电后的废热运输到蓄热器部分进而将热量储存。
所述光伏电池部分包括位于最外层的玻璃盖板，所述玻璃盖板的底面贴敷有EVA层，所述EVA层上贴敷有光伏电池，所述光伏电池的背部贴敷有第一微热管，所述第一微热管的底面贴有用于保温的保温材料层。
所述EVA层采用乙烯-乙烯醋酸酯共聚物制备而成。
所述玻璃盖板采用钢化玻璃。
所述蓄热器部分包括第二微热管，所述第二微热管粘贴在光伏电池部分的第一微热管的冷凝段；所述第一微热管和第二微热管相结合的部位均布置有换热翅片；所述第二微热管的冷凝段两侧均布置多孔扁管/制冷剂流道，多孔扁管/制冷剂流道内部流动工质为制冷剂；所述换热翅片和多孔扁管/制冷剂流道的外围包裹有相变材料；所述多孔扁管/制冷剂流道将第二微热管的传递热量及周围相变材料所储存的热量高效移除，从而实现太阳能蓄热装置高效放热的目的。
所述第二微热管采用微热管阵列；所述多孔扁管/制冷剂流道采用多孔铝扁管。
一体化太阳能蓄热装置的运行方法，所述一体化太阳能蓄热装置在不同太阳辐照强度的情况下，其装置各部件功能各有不同，在光照充足太阳辐照度强的时候，太阳光线透过玻璃盖板，经过光伏电池部分，光伏电池吸收太阳能产生光生伏特效应，将光能转化为电能供用户使用，并且将光伏电池产生的热量及光伏生电后的废热由贴敷于光伏电池背板的第一微热管高效地从蒸发段输送至冷凝段，极大程度地降低了光伏电池的温度，提高其发电效率；
此时，第一微热管底面贴的保温材料减少热传递过程的热损失，另外在第一微热管的冷凝段，热量通过换热翅片与周围相变材料发生热量交换，进而将热量储存；同时第一微热管的冷凝段和另一第二微热管贴合的外侧布置的换热翅片加速了热量的传输，但此时由于第二微热管的高效传热性，并不影响第一微热管的换热性能；
当在晚上或光照不足、辐照度不强时，第二微热管的冷凝段两侧布置的有流动制冷剂工质的多孔扁管/制冷剂流道开始运行，会将第二微热管传递的热量及周围相变材料储存的热量高效移除，此时经过换热后升温的流动制冷剂工质经系统管路依次进入压缩机、冷凝器，经冷凝放热后供给用户末端，冷凝换热后的制冷剂经节流阀后再进入一体化太阳能蓄热装置。
本发明有如下有益效果：
本发明一体化太阳能蓄热装置以微热管作为核心元件，通过微热管与微热管之间的热量高效运输，在换热翅片的辅助作用下将光伏电池产生的热量经过微热管热量运输到蓄热器和蓄热器中相变材料发生热量交换，进而将热量储存，此过程高效，时间短，可最大程度上的减少热量运输中的热损失并且降低了光伏电池板的温度，提高了其发电效率。解决现有光伏电池高效散热以及太阳能蓄热技术蓄热效率低下的问题；另外在蓄热器中的微热管冷凝段两侧布置的多孔铝扁管，管内流动工质为制冷剂，可将微热管传递的热量及周围相变材料储存的热量高效移除，从而实现太阳能蓄热装置高效放热的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述的一体化太阳能蓄热装置核心元件示意图。
图2是本发明所述的一体化太阳能蓄热装置侧剖面结构图。
图3是本发明所述的一体化太阳能蓄热装置的正视图。
图中：第一微热管1、换热翅片2、第二微热管3、多孔扁管/制冷剂流道4、玻璃盖板5、EVA层6、保温材料层7、光伏电池8、蓄热器部分9、相变材料10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-3，一体化太阳能蓄热装置，它包括光伏电池部分和蓄热器部分9；所述光伏电池部分通过将光能转化为电能供用户使用，并将光伏电池部分产生的热量及光伏生电后的废热运输到蓄热器部分9进而将热量储存。通过采用上述结构的太阳能蓄热装置通过将太阳能光伏电池及相变蓄热器有机结合，提出一种结构简单、体积较小且传热高效的新型一体化太阳能光伏蓄热装置。
进一步的，所述光伏电池部分包括位于最外层的玻璃盖板5，所述玻璃盖板5的底面贴敷有EVA层6，所述EVA层6上贴敷有光伏电池8，所述光伏电池8的背部贴敷有第一微热管1，所述第一微热管1的底面贴有用于保温的保温材料层7。通过采用上述的光伏电池部分能够通过太阳能发电。通过保温材料层7减少热管热运输时的热损失。
进一步的，所述EVA层6采用乙烯-乙烯醋酸酯共聚物制备而成。通过采用EVA层6能够将光伏电池8与玻璃盖板5之间进行可靠的组装连接。
进一步的，所述玻璃盖板5采用钢化玻璃。通过采用钢化玻璃，在保证其结构强度的同时，提高了其透光性。
进一步的，所述蓄热器部分9包括第二微热管3，所述第二微热管3粘贴在光伏电池部分的第一微热管1的冷凝段；所述第一微热管1和第二微热管3相结合的部位均布置有换热翅片2；所述第二微热管3的冷凝段两侧均布置多孔扁管/制冷剂流道4，多孔扁管/制冷剂流道4内部流动工质为制冷剂；所述换热翅片2和多孔扁管/制冷剂流道4的外围包裹有相变材料10；所述多孔扁管/制冷剂流道4将第二微热管3的传递热量及周围相变材料10所储存的热量高效移除，从而实现太阳能蓄热装置高效放热的目的。通过采用上述的蓄热器部分9能够将光伏电池部分所产生的热量进行有效的储存。
进一步的，所述第二微热管3采用微热管阵列；所述多孔扁管/制冷剂流道4采用多孔铝扁管。通过上述结构有效提升蓄热装置放热效率。
实施例2：
一体化太阳能蓄热装置的运行方法，所述一体化太阳能蓄热装置在不同太阳辐照强度的情况下，其装置各部件功能各有不同，在光照充足太阳辐照度强的时候，太阳光线透过玻璃盖板5，经过光伏电池部分，光伏电池8吸收太阳能产生光生伏特效应，将光能转化为电能供用户使用，并且将光伏电池产生的热量及光伏生电后的废热由贴敷于光伏电池8背板的第一微热管1高效地从蒸发段输送至冷凝段，极大程度地降低了光伏电池的温度，提高其发电效率；
此时，第一微热管1底面贴的保温材料7减少热传递过程的热损失，另外在第一微热管1的冷凝段，热量通过换热翅片2与周围相变材料10发生热量交换，进而将热量储存；同时第一微热管1的冷凝段和另一第二微热管3贴合的外侧布置的换热翅片加速了热量的传输，但此时由于第二微热管3的高效传热性，并不影响第一微热管1的换热性能；
当在晚上或光照不足、辐照度不强时，第二微热管3的冷凝段两侧布置的有流动制冷剂工质的多孔扁管/制冷剂流道4开始运行，会将第二微热管3传递的热量及周围相变材料7储存的热量高效移除，此时经过换热后升温的流动制冷剂工质经系统管路依次进入压缩机、冷凝器，经冷凝放热后供给用户末端，冷凝换热后的制冷剂经节流阀后再进入一体化太阳能蓄热装置。
Claims (7)
1.一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：它包括光伏电池部分和蓄热器部分（9）；所述光伏电池部分通过将光能转化为电能供用户使用，并将光伏电池部分产生的热量及光伏生电后的废热运输到蓄热器部分（9）进而将热量储存。
2.根据权利要求1所述一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：所述光伏电池部分包括位于最外层的玻璃盖板（5），所述玻璃盖板（5）的底面贴敷有EVA层（6），所述EVA层（6）上贴敷有光伏电池（8），所述光伏电池（8）的背部贴敷有第一微热管（1），所述第一微热管（1）的底面贴有用于保温的保温材料层（7）。
3.根据权利要求2所述一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：所述EVA层（6）采用乙烯-乙烯醋酸酯共聚物制备而成。
4.根据权利要求2所述一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：所述玻璃盖板（5）采用钢化玻璃。
5.根据权利要求1所述一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：所述蓄热器部分（9）包括第二微热管（3），所述第二微热管（3）粘贴在光伏电池部分的第一微热管（1）的冷凝段；所述第一微热管（1）和第二微热管（3）相结合的部位均布置有换热翅片（2）；所述第二微热管（3）的冷凝段两侧均布置多孔扁管/制冷剂流道（4），多孔扁管/制冷剂流道（4）内部流动工质为制冷剂；所述换热翅片（2）和多孔扁管/制冷剂流道（4）的外围包裹有相变材料（10）；所述多孔扁管/制冷剂流道（4）将第二微热管（3）的传递热量及周围相变材料（10）所储存的热量高效移除，从而实现太阳能蓄热装置高效放热的目的。
6.根据权利要求5所述一体化太阳能蓄热装置，其特征在于：所述第二微热管（3）采用微热管阵列；所述多孔扁管/制冷剂流道（4）采用多孔铝扁管。
7.权利要求1-6任意一项所述一体化太阳能蓄热装置的运行方法，其特征在于：所述一体化太阳能蓄热装置在不同太阳辐照强度的情况下，其装置各部件功能各有不同，在光照充足太阳辐照度强的时候，太阳光线透过玻璃盖板（5），经过光伏电池部分，光伏电池（8）吸收太阳能产生光生伏特效应，将光能转化为电能供用户使用，并且将光伏电池产生的热量及光伏生电后的废热由贴敷于光伏电池（8）背板的第一微热管（1）高效地从蒸发段输送至冷凝段，极大程度地降低了光伏电池的温度，提高其发电效率；
此时，第一微热管（1）底面贴的保温材料（7）减少热传递过程的热损失，另外在第一微热管（1）的冷凝段，热量通过换热翅片（2）与周围相变材料（10）发生热量交换，进而将热量储存；同时第一微热管（1）的冷凝段和另一第二微热管（3）贴合的外侧布置的换热翅片加速了热量的传输，但此时由于第二微热管（3）的高效传热性，并不影响第一微热管（1）的换热性能；
当在晚上或光照不足、辐照度不强时，第二微热管（3）的冷凝段两侧布置的有流动制冷剂工质的多孔扁管/制冷剂流道（4）开始运行，会将第二微热管（3）传递的热量及周围相变材料（7）储存的热量高效移除，此时经过换热后升温的流动制冷剂工质经系统管路依次进入压缩机、冷凝器，经冷凝放热后供给用户末端，冷凝换热后的制冷剂经节流阀后再进入一体化太阳能蓄热装置。
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