CN114909697B - 直供暖型家用太阳能光伏光热系统 - Google Patents

直供暖型家用太阳能光伏光热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直供暖型家用太阳能光伏光热系统，通过吹胀式蒸发器与空气以及太阳能电池板进行将换热，从而提升进入空气源热泵中的冷媒的温度，从而降低空气源热泵的能耗，同时吹胀式蒸发器与太阳能电池板进行换热能够显著减低太阳能电池板的表面温度，从而提升太阳能电池板的工作效率；本发明中缓冲箱的设计能够使供暖热水均匀的向着换热盘管的铺设方向流动，从而使热水必须要经过换热盘管的铺设位置，使供暖热水与换热盘管能够进行充分的换热；本发明中还通过定位装置对换热盘管进行支撑固定使换热盘管能够稳定的安装设置在缓冲箱内，在换热盘管的总重较大或者换热盘管的强度较差时，能够起到良好的稳定效果。

Description

直供暖型家用太阳能光伏光热系统
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体的，涉及一种直供暖型家用太阳能光伏光热系统。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，随着对可持续清洁能源的重视，太阳能的开发利用也逐渐受到广泛关注，通过采集太阳能进行供暖也是现在的一种常见的太阳能利用方式；
现有技术中利用太阳能进行供暖的方式多为直接对热能进行收集后对供暖水进行加热，由于供暖和洗浴用水水质要求不同，因此一般只能考虑一种使用方式或者额外铺设管道进行洗浴用水的换热加热，导致无法充分的利用太阳能，为了采集太阳能同时应用于供暖与洗浴用水加热，并降低管道施工难度与成本，本发明提出了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直供暖型家用太阳能光伏光热系统，解决现有技术中在采用太阳能供暖时，能量利用效率低下的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种直供暖型家用太阳能光伏光热系统，包括光伏光热组件，光伏光热组件串联有空气源热泵、换热器与膨胀阀；所述换热器还依次串联连接有循环泵、供暖设备与缓冲换热装置，所述缓冲换热装置包括通过管道连接的缓冲箱与生活水箱；
所述缓冲箱包括保温箱体，保温箱体内同轴设置有一端开口的导水圆筒，导水圆筒的封闭一端固定安装在保温箱体的底部，导水圆筒的开口一端与保温箱体的内壁顶部之间留有空间；
所述缓冲箱还包括进热水管，进热水管贯穿保温箱体的顶部后进入导水圆筒中，且进热水管的端部靠近导水圆筒的底部；
所述导水圆筒内形成第一导水腔体，导水圆筒的外壁与保温箱体内壁之间形成有第二导水腔体，保温箱体的底部对应第二导水腔体的位置设置有排水孔，通过该排水孔与管道连接将换热用水排出保温箱体；
所述第二导水腔体中设置有换热盘管，换热盘管的进水端与出水端分别与生活水箱的出水端和进水端连接。
作为本发明的进一步方案，换热盘管通过至少两个定位装置定位，所述定位装置包括第一卡件与第二卡件，第一卡件包括第一定位板，第一定位板的一面上均匀分布有若干个上夹板，上夹板的底面上设置有上弧形槽，第一定位板在两个上夹板之间位置上设置有条形孔；
所述第二卡件包括第二定位板，第二定位板的一面上均匀分布有若干个下夹板，下夹板的数量与上夹板的数量对应，下夹板的顶面上对应上弧形槽设置有下弧形槽，下夹板通过条形连接件固定安装在第二定位板上，条形连接件能够穿过条形孔在竖直方向上下移动。
作为本发明的进一步方案，所述第二定位板在与下夹板相背的一面上通过螺栓固定安装有弧形垫块，使定位装置与保温箱体的内壁紧密贴合。
作为本发明的进一步方案，定位装置设置有三个，且三个定位装置环形阵列分布。
作为本发明的进一步方案，保温箱体底部的排水孔设置有多个，且多个排水孔以导水圆筒为中心环形阵列分布。
作为本发明的进一步方案，所述保温箱体的进水口与出水口处均安装有固定连接件，固定连接件内设置有相互连通的过盈腔与螺纹锁紧腔；
固定连接件内通过螺纹结构配合安装有活动连接件，活动连接件包括依次连通的第一螺纹连接管、过盈连接管、第二螺纹连接管与第三螺纹连接管；
其中第二螺纹连接管与螺纹锁紧腔通过螺纹结构锁紧配合，过盈连接管与过盈腔过盈配合；
所述第一螺纹连接管通过螺纹结构与换热盘管的进水口或出水口接通，第三螺纹连接管通过螺纹结构与连接生活水箱的管道连接。
作为本发明的进一步方案，所述生活水箱内设置有电加热组件，电加热组件与光伏光热组件所连接蓄电池电连接。
作为本发明的进一步方案，所述生活水箱与换热盘管连接的管道上设置有循环泵，循环泵通过与光伏光热组件所连接蓄电池供电，在电加热组件未通电工作时，通过循环泵驱动生活水箱内的生活洗浴用水进入换热盘管进行换热，直至生活水箱内的生活用洗浴用水的温度达到预设值。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过吹胀式蒸发器与空气以及太阳能电池板进行将换热，从而提升进入空气源热泵中的冷媒的温度，从而降低空气源热泵的能耗，同时吹胀式蒸发器与太阳能电池板进行换热能够显著减低太阳能电池板的表面温度，从而提升太阳能电池板的工作效率；
（2）本发明中缓冲箱的设计能够使供暖热水均匀的向着换热盘管的铺设方向流动，从而使热水必须要经过换热盘管的铺设位置，使供暖热水与换热盘管能够进行充分的换热，避免出现供暖热水未经换热或充分的换热，便排出换热盘管所在空间，大大降低了换热效率，影响清洁能源的充分使用；
（3）本发明中通过定位装置对换热盘管进行支撑固定使换热盘管能够稳定的安装设置在缓冲箱内，在换热盘管的总重较大或者换热盘管的强度较差时，能够起到良好的稳定效果；
（4）本发明通过光伏光热组件将太阳能直接转化为热能或者在转化为电能存储后再转化为热能或其它形式进行使用，能够实现对太阳能的充分利用，提升对太阳能的利用效率；
（5）本发明通过将换热盘管设置在缓冲箱中，将换热盘管连接生活水箱的管道，从而实现生活用水与供暖用水之间的换热，通过将换热盘管设置在缓冲箱内，充分利用了缓冲箱的空间，无需额外占据空间，并减少了管道的铺设，降低了成本以及施工难度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明直供暖型家用太阳能光伏光热系统的结构示意图；
图2是本发明缓冲箱的结构示意图；
图3是本发明换热盘管与定位装置的连接结构示意图；
图4是本发明定位装置的结构示意图；
图5是本发明第一卡件的结构示意图；
图6是本发明第二卡件的结构示意图；
图7是本发明固定连接件的结构示意图；
图8是本发明活动连接件的结构示意图。
图中：3、缓冲换热装置；11、光伏光热组件；12、空气源热泵；13、换热器；14、膨胀阀；21、第一截止阀；22、循环水泵；23、第二截止阀；24、供暖设备；31、缓冲箱；32、出水阀门；33、电加热组件；34、进水阀门；35、生活水箱；36、换热盘管；37、定位装置；311、保温箱体；312、导水圆筒；313、进热水管；314、第一导水腔体；315、第二导水腔体；316、固定连接件；317、活动连接件；371、第一定位板；372、上夹板；373、上弧形槽；374、条形孔；375、第二定位板；376、下夹板；377、条形连接件；378、下弧形槽；3161、螺纹锁紧腔；3162、过盈腔；3171、第二螺纹连接管；3172、过盈连接管；3173、第一螺纹连接管；3174、第三螺纹连接管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
直供暖型家用太阳能光伏光热系统，如图1至图8所示，包括光伏光热组件11，光伏光热组件11串联有空气源热泵12、换热器13与膨胀阀14；
所述光伏光热组件11包括太阳能电池板与设置在太阳能电池板背面的吹胀式蒸发器，太阳能电池板用于将太阳能转化为电能后存储在蓄电池中，空气源热泵12与光伏光热组件11中的吹胀式蒸发器串联，通过吹胀式蒸发器与空气以及太阳能电池板进行将换热，从而提升进入空气源热泵12中的冷媒的温度，从而降低空气源热泵12的能耗，同时吹胀式蒸发器与太阳能电池板进行换热能够显著减低太阳能电池板的表面温度，从而提升太阳能电池板的工作效率；
所述换热器13还依次串联连接有第一截止阀21、循环水泵22、供暖设备24、缓冲换热装置3与第二截止阀23，工作时，通过循环水泵22驱动管道内的供暖热水循环运动，实现换热与供暖工作的正常进行；
所述缓冲换热装置3包括缓冲箱31与生活水箱35，生活水箱35与缓冲箱31之间通过管道连接进水口与出水口，生活水箱35的出水口管道上安装进水阀门34，生活水箱35的进水管道上安装有出水阀门32；
所述缓冲箱31包括保温箱体311，保温箱体311内设置有导水圆筒312，导水圆筒312为一端开口的圆筒结构，且导水圆筒312与保温箱体311同轴设置，导水圆筒312的封闭一端固定安装在保温箱体311的底部，导水圆筒312的开口一端与保温箱体311的内壁顶部之间留有一定距离，保证导水圆筒312中的水能够正常流出；
所述导水圆筒312内形成第一导水腔体314，导水圆筒312的外壁与保温箱体311内壁之间形成有第二导水腔体315，保温箱体311的底部对应第二导水腔体315设置有排水孔，通过该排水孔与管道连接将换热用水排出保温箱体311；
在本发明的一个实施例中，保温箱体311底部的排水孔设置有多个，且多个排水孔以导水圆筒312为中心环形阵列分布，这样能够使保温箱体311内换热用水能够均匀分散在保温箱体311内，进而保证良好的换热效果；
所述缓冲箱31还包括进热水管313，进热水管313贯穿保温箱体311的顶部后进入导水圆筒312中，且进热水管313的端部靠近导水圆筒312的底部，需要注意的是，进热水管313的底部与导水圆筒312的内壁底部之间的距离应能够保证进热水管313中换热用水的正常流动；
所述第二导水腔体315中设置有换热盘管36，换热盘管36上设置有至少两个定位装置37，优选的，定位装置37设置有三个，且三个定位装置37环形阵列分布；
第一导水腔体314与第二导水腔体315的设计能够使供暖热水均匀的向着换热盘管36的铺设方向流动，从而使热水必须要经过换热盘管36的铺设位置，使供暖热水与换热盘管36能够进行充分的换热，避免出现供暖热水未经换热或充分的换热，便排出换热盘管36所在空间，大大降低了换热效率，影响清洁能源的充分使用；
所述定位装置37包括第一卡件与第二卡件，第一卡件包括第一定位板371，第一定位板371的一面上均匀分布有若干个上夹板372，上夹板372的底面上设置有上弧形槽373，第一定位板371在两个上夹板372之间上设置有条形孔374；
其中，相邻两个上夹板372之间的距离为换热盘管36的整数倍螺距；
所述第二卡件包括第二定位板375，第二定位板375的一面上均匀分布有若干个下夹板376，下夹板376的数量与上夹板372的数量对应，下夹板376的顶面上对应上弧形槽373设置有下弧形槽378，下夹板376通过条形连接件377固定安装在第二定位板375上，条形连接件377穿过条形孔374，且条形连接件377能够在竖直方向上一定范围内上下移动，实现对换热盘管36的夹紧与松开；
当上夹板372与下夹板376扣合对换热盘管36进行夹紧时，可以通过螺栓连接或者卡合连接的方式对第一卡件与第二卡件的位置进行固定，从而保证换热盘管36在定位的稳定，避免由于换热用水的流动导致换热盘管36脱离定位装置37的固定；
在本发明的一个实施例中，所述第二定位板375在与下夹板376相背的一面上能够通过螺栓固定安装有弧形垫块，使定位装置37能够与保温箱体311的内壁紧密贴合，提升换热盘管36安装的稳定性；
定位装置37的设置能够对换热盘管36进行支撑，使换热盘管36能够稳定的安装设置在缓冲箱31内，在换热盘管36的总重较大或者换热盘管36的强度较差时，能够起到良好的稳定效果；
在本发明的一个实施例中，所述保温箱体311的进水口与出水口处均安装有固定连接件316，固定连接件316内设置有相互连通的过盈腔3162与螺纹锁紧腔3161，其中螺纹锁紧腔3161的直径大于过盈腔3162的直径；
固定连接件316内通过螺纹结构配合安装有活动连接件317，活动连接件317包括依次连通的第一螺纹连接管3173、过盈连接管3172、第二螺纹连接管3171与第三螺纹连接管3174；
其中第二螺纹连接管3171与螺纹锁紧腔3161通过螺纹结构锁紧配合，过盈连接管3172与过盈腔3162过盈配合；
优选的，过盈连接管3172的表面包覆有一层耐高温橡胶材料，通过过盈连接管3172与过盈腔3162的过盈配合实现密封效果；
所述第一螺纹连接管3173通过螺纹结构与换热盘管36的进水口或出水口接通，第三螺纹连接管3174通过螺纹结构与连接生活水箱35的管道连接，从而实现生活用水与供暖用水之间的换热，且通过将换热盘管36设置在缓冲箱31内，充分利用了缓冲箱31的空间，无需额外占据空间；
固定连接件316与活动连接件317的设置能够方便对换热盘管36和外部管道进行连接和拆除。
在本发明的一个实施例中，所述生活水箱35内设置有电加热组件33，电加热组件33与光伏光热组件11所连接蓄电池电连接，通过蓄电池供电，电加热组件33对生活水箱35内的生活洗浴用水进行加热，从而实现对清洁能源的充分利用；
在本发明的另一个实施例中，所述生活水箱35与换热盘管36连接的管道上设置有循环泵，循环泵通过与光伏光热组件11所连接蓄电池供电，在电加热组件33未通电工作时，通过循环泵驱动生活水箱35内的生活洗浴用水进入换热盘管36进行换热，直至生活水箱35内的生活用洗浴用水的温度达到预设值，这种设置在无需使用生活水箱35内的热水时，能够通过缓冲箱31中的供暖水进行充分的热交换，使生活水箱35中的热水温度尽可能提升至一个较大的值，从而在需要使用生活水箱35中的热水时，减少电加热组件33的能耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.直供暖型家用太阳能光伏光热系统，包括光伏光热组件(11)，光伏光热组件(11)串联有空气源热泵(12)、换热器(13)与膨胀阀(14)；所述换热器(13)还依次串联连接有循环水泵(22)、供暖设备(24)与缓冲换热装置(3)，其特征在于：所述缓冲换热装置(3)包括通过管道连接的缓冲箱(31)与生活水箱(35)；
所述缓冲箱(31)包括保温箱体(311)，保温箱体(311)内同轴设置有一端开口的导水圆筒(312)，导水圆筒(312)的封闭一端固定安装在保温箱体(311)的底部，导水圆筒(312)的开口一端与保温箱体(311)的内壁顶部之间留有空间；
所述缓冲箱(31)还包括进热水管(313)，进热水管(313)贯穿保温箱体(311)的顶部后进入导水圆筒(312)中，且进热水管(313)的端部靠近导水圆筒(312)的底部；
所述导水圆筒(312)内形成第一导水腔体(314)，导水圆筒(312)的外壁与保温箱体(311)内壁之间形成有第二导水腔体(315)，保温箱体(311)的底部对应第二导水腔体(315)的位置设置有排水孔，通过该排水孔与管道连接将换热用水排出保温箱体(311)；
所述第二导水腔体(315)中设置有换热盘管(36)，换热盘管(36)的进水端与出水端分别与生活水箱(35)的出水端和进水端连接。
2.根据权利要求1所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，换热盘管(36)通过至少两个定位装置(37)定位，所述定位装置(37)包括第一卡件与第二卡件，第一卡件包括第一定位板(371)，第一定位板(371)的一面上均匀分布有若干个上夹板(372)，上夹板(372)的底面上设置有上弧形槽(373)，第一定位板(371)在两个上夹板(372)之间位置上设置有条形孔(374)；
所述第二卡件包括第二定位板(375)，第二定位板(375)的一面上均匀分布有若干个下夹板(376)，下夹板(376)的数量与上夹板(372)的数量对应，下夹板(376)的顶面上对应上弧形槽(373)设置有下弧形槽(378)，下夹板(376)通过条形连接件(377)固定安装在第二定位板(375)上，条形连接件(377)能够穿过条形孔(374)在竖直方向上下移动。
3.根据权利要求2所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述第二定位板(375)在与下夹板(376)相背的一面上通过螺栓固定安装有弧形垫块，使定位装置(37)与保温箱体(311)的内壁紧密贴合。
4.根据权利要求3所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，定位装置(37)设置有三个，且三个定位装置(37)环形阵列分布。
5.根据权利要求1所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，保温箱体(311)底部的排水孔设置有多个，且多个排水孔以导水圆筒(312)为中心环形阵列分布。
6.根据权利要求1所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述保温箱体(311)的进水口与出水口处均安装有固定连接件(316)，固定连接件(316)内设置有相互连通的过盈腔(3162)与螺纹锁紧腔(3161)；
固定连接件(316)内通过螺纹结构配合安装有活动连接件(317)，活动连接件(317)包括依次连通的第一螺纹连接管(3173)、过盈连接管(3172)、第二螺纹连接管(3171)与第三螺纹连接管(3174)；
其中第二螺纹连接管(3171)与螺纹锁紧腔(3161)通过螺纹结构锁紧配合，过盈连接管(3172)与过盈腔(3162)过盈配合；
所述第一螺纹连接管(3173)通过螺纹结构与换热盘管(36)的进水口或出水口接通，第三螺纹连接管(3174)通过螺纹结构与连接生活水箱(35)的管道连接。
7.根据权利要求1所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述生活水箱(35)内设置有电加热组件(33)，电加热组件(33)与光伏光热组件(11)所连接蓄电池电连接。
8.根据权利要求1所述的直供暖型家用太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述生活水箱(35)与换热盘管(36)连接的管道上设置有循环泵，循环泵通过与光伏光热组件(11)所连接蓄电池供电，在电加热组件(33)未通电工作时，通过循环泵驱动生活水箱(35)内的生活洗浴用水进入换热盘管(36)进行换热，直至生活水箱(35)内的生活用洗浴用水的温度达到预设值。
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Denomination of invention: Direct heating type household solar photovoltaic thermal system

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Pledgee: China Construction Bank Corporation Feidong sub branch

Pledgor: CHINALAND SOLAR ENERGY Co.,Ltd.

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