CN115218254B - 热电联供太阳能供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于供暖技术领域，涉及热电联供太阳能供暖系统。包括热电联供PV/T水冷型双能组件；两件玻璃盖板之间固定有换热流道，换热流道的两侧均设置有光伏电池片模块；多管程换热流道包括并排设置的多根第一换热流道本体；每根第一换热流道本体中均穿设有第二换热流道本体；所述第一换热流道本体连接供暖恒温热水箱；所述第二换热流道本体连接储热设备。上述中，使用冷却工质作为转移热量的媒介，冷却光伏电池片模块，收集热能；并将热能利用起来产生热水。充分利用热流体的双重功能的效应。此外，多管程换热流道的设置，使第二换热流道本体穿过第一换热流道本体起到多管程换热，可充分冷却光伏电池片模块，又能吸收较多热量用于供应热水。
Description
技术领域
本发明属于供暖技术领域，特别是涉及热电联供太阳能供暖系统。
背景技术
太阳能具有清洁、安全、环保、取之不尽、用之不竭等优势，以光热技术为主的太阳能已经应用于各行业，并不断得到发展。在供热领域中，利用太阳能为生产生活供热可以获得非常好的节能和环境效益。长期以来，一直受到世界各国的普遍重视。太阳能供暖是一种利用太阳能集热器收集太阳辐射并转化为热能供热的技术；热能储存于热水中，将热水输送到散热末端或用热设备，以满足建筑采暖和生活热水需求；太阳能供暖系统利用太阳能作为能源，既节约了化石能源，又满足环境保护的需求，减少碳排放。
现有技术中，热电联供太阳能供暖系统吸收太阳辐射产热的能力有限，主要有以下两个原因：1、太阳东升西落，不能保证太阳能集热器一直正对太阳的照射而采集热能；2、热电联供太阳能供暖系统产热被转化利用的效率较低。
发明内容
本发明旨在提供热电联供太阳能供暖系统，以解决现有技术中热电联供太阳能供暖系统吸收太阳辐射产热能力有限的上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
热电联供太阳能供暖系统，包括热电联供PV/T水冷型双能组件；所述热电联供PV/T水冷型双能组件包括安装框；所述安装框的顶面和背面均固定有玻璃盖板，同时两件玻璃盖板之间固定有换热流道，换热流道的两侧均设置有光伏电池片模块；所述换热流道中流动的冷却工质用于吸收光伏电池片模块的热量后供应热水；所述换热流道设为多管程换热流道，多管程换热流道包括并排设置的多根第一换热流道本体；每根第一换热流道本体中均穿设有第二换热流道本体；所述第一换热流道本体的进口、出口通过第一管道连接供暖恒温热水箱，且第一管道上连接第一循环泵；所述供暖恒温热水箱具有第一热水出口管，第一热水出口管通过热水供水管连接热水用水设备；所述供暖恒温热水箱上设置有第一冷水进口管；所述第二换热流道本体的进口、出口通过第二管道连接储热设备，且第二管道上连接第二循环泵；所述储热设备具有第二热水出口管，第二热水出口管连接至所述热水供水管；所述储热设备上设置有第二冷水进口管。
优选的，有如下改进：所述储热设备设为地源储热设备。
优选的，有如下改进：所述地源储热设备的第二热水出口管连接供暖恒温热水箱，向供暖恒温热水箱供应热水。
优选的，有如下改进：所述光伏电池片模块与玻璃盖板之间设置吸热板。
优选的，有如下改进：所述第一换热流道本体、第二换热流道本体中冷却工质的流向相反。
优选的，有如下改进：多根所述第一换热流道本体的进口均连接第一分流管，第一分流管垂直于第一换热流道本体；多根所述第一换热流道本体的出口均连接第一汇流管，第一汇流管垂直于第一换热流道本体。
优选的，有如下改进：多根所述第二换热流道本体的进口均连接第二分流管，第二分流管垂直于第二换热流道本体；所述第二分流管布置在第一汇流管外；多根所述第二换热流道本体的出口均连接第二汇流管，第二汇流管垂直于第二换热流道本体；所述第二汇流管布置在第一分流管外。
优选的，有如下改进：所述热水用水设备为水龙头、花洒、地暖、墙暖中的一种或多种。
优选的，有如下改进：所述热电联供PV/T水冷型双能组件电连接逆变器，热电联供PV/T水冷型双能组件产生的电能用于并网发电。
优选的，有如下改进：所述逆变器连接储能电池，储能电池与并网箱并联；所述热电联供PV/T水冷型双能组件产生的电能储存在储能电池中。
本发明的有益效果：
光伏电池片模块在吸热太阳辐射产生电能的时候，会产生大量的热量，光伏电池片模块的自身温度升高从而出现光电转化效率损失。为了避免高温引起的系统电效率下降以及自身的热能损失，使用冷却工质作为转移热量的媒介，冷却光伏电池片模块，收集热能；并将热能利用起来产生热水。上述措施，可产生光伏电池片模块温度降低，充分利用热流体的双重功能的效应。由于热电联供PV/T水冷型双能组件的正面和背面均设置有光伏电池片模块，两侧的光伏电池片模块均可吸收太阳辐射，吸热效率更高。此外，多管程换热流道的设置，使第二换热流道本体穿过第一换热流道本体起到多管程换热，可充分冷却光伏电池片模块，又能吸收较多热量用于供应热水。通过上述的设计，热电联供太阳能供暖系统吸收太阳辐射产热的能力大大提高，同时光伏电池片模块能够得到有效的降温冷却，光电转化效率高，且工作稳定；冷却工质吸收的热量可直接利用起来供暖供热。
附图说明
图1是本发明优选实施例的热电联供太阳能供暖系统的结构示意图；
图2是图1中热电联供PV/T水冷型双能组件的结构示意图（横剖）；
图3是第一换热流道本体、第二换热流道本体的布置示意图；
图4是第二换热流道本体的结构示意图；
附图标记：
1-储能电池，2-逆变器，3-电网，4-热能表，5-第二管道，6-第一循环泵，7-地源储热设备，8-第二热水出口管，9-热水用水设备，10-第一管道，11-支路，12-热水供水管，13-第一冷水进口管，14-排污口，15-第二冷水进口管，16-玻璃盖板，17-光伏电池片模块，18-安装框，19-多管程换热流道，20-第二分流管，21-第二换热流道本体，22-第一汇流管，23-第一换热流道本体，24-第二汇流管，25-第一分流管，26-翅片，27-供暖恒温热水箱，28-热电联供PV/T水冷型双能组件，29-第二循环泵。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
实施例
请参阅图1-图4，本发明提供了热电联供太阳能供暖系统，包括热电联供PV/T水冷型双能组件28；所述热电联供PV/T水冷型双能组件28电连接逆变器2，热电联供PV/T水冷型双能组件28产生的电能用于并网发电；其中，逆变器2可通过并网箱以接入电网3。此外，所述逆变器2连接储能电池1，储能电池1与并网箱并联；所述热电联供PV/T水冷型双能组件28产生的电能储存在储能电池1中。热电联供PV/T水冷型双能组件28在上述光电转化的时候，会产生大量的热量。为了避免高温引其的系统电效率下降以及自身的热能损失，使用冷却工质作为转移热量的媒介，冷却光伏电池片模块17，收集热能；并将热能利用起来产生热水。
具体的，所述热电联供PV/T水冷型双能组件28包括安装框18；所述安装框18的顶面和背面均固定有玻璃盖板16，同时两件玻璃盖板16之间固定有换热流道，换热流道的两侧均设置有光伏电池片模块17。正面的光伏电池片模块17直接吸收太阳辐射（直射），进行主要的光电转化；背面的光伏电池片模块17吸收散射、反射的太阳辐射，进行辅助的光电转化；并可在热电联供PV/T水冷型双能组件28的下方布置反射板，此时，热电联供PV/T水冷型双能组件28为倾斜放置；上述措施可充分吸收太阳辐射，光电转化效果较佳。
光电转化中产生的热量按如下形式吸热降低光伏电池片模块17的温度后，用于热水供应：所述换热流道中流动的冷却工质用于吸收光伏电池片模块17的热量后供应热水；所述换热流道设为多管程换热流道19，多管程换热流道19包括并排设置的多根第一换热流道本体23；每根第一换热流道本体23中均穿设有第二换热流道本体21，并通过肋片固定住第二换热流道本体21；所述第一换热流道本体23的进口、出口通过第一管道10连接供暖恒温热水箱27，且第一管道10上连接第一循环泵6、热能表4；所述供暖恒温热水箱27具有第一热水出口管、排污口14，第一热水出口管通过热水供水管12连接热水用水设备9；所述供暖恒温热水箱27上设置有第一冷水进口管13；所述第二换热流道本体21的进口、出口通过第二管道5连接储热设备，且第二管道5上连接第二循环泵29、热能表4；所述储热设备具有第二热水出口管8，第二热水出口管8连接至所述热水供水管12；所述储热设备上设置有第二冷水进口管15。其中，第二换热流道本体21穿过第一换热流道本体23起到多管程换热，可充分冷却光伏电池片模块17，又能吸收较多热量用于供应热水。第二换热流道本体21、第一换热流道本体23之间也能进行换热。供暖恒温热水箱27可直接作为生活热水的供应，储热设备可作为储备使用。
上述太阳能空气能联供采暖系统还可以有如下的改进：
储热设备设为地源储热设备7。地源储热设备7具有多根竖向的热水储水管，多根热水储水管串联在一起，并埋入地下。在热水充足、热量充足的情况下，可将热水热量转换为地热。以便于太阳辐照小或者冬天时，利用地热资源。此外，土壤也能对储热设备起到一定的保温效果。其中，所述地源储热设备7的第二热水出口管8分一条支路11连接第一冷水进口管13以接入供暖恒温热水箱27，向供暖恒温热水箱27供应热水。供暖恒温热水箱27直接供应生活热水，在供应不足的情况下，地源储热设备7向其补充热水，以供应生活生产用水。
为提高光电转化的效果，在所述光伏电池片模块17与玻璃盖板16之间设置吸热板。
此外，所述第一换热流道本体23、第二换热流道本体21中冷却工质的流向相反。由于流向相反，第一换热流道本体23、第二换热流道本体21的热传导效率提高，在流速相同的情况下，可充分吸收热量降低光伏电池片模块17的温度，冷却效果较佳；吸收的热量直接以热水的形式储存起来。如图4，为了进一步提高热传导效率，第二换热流道本体21的表面设置有翅片26，翅片26是从第二换热流道本体21的外壁上切削出来的大体呈三角形的尖角。该翅片26起到冷却工质扰流的作用，降低冷却工质流速；第一换热流道本体23、第二换热流道本体21中冷却工质接触的时间长，换热效果更佳。通常，第二换热流道本体21为圆管，圆管的外径一般为8mm-12mm；第一换热流道本体23为方管，方管外形的边长为20mm以上，且需要为圆管的穿设安装预留足够的内部空间。
如图3，关于第一换热流道本体23的冷却工质的流动，多根所述第一换热流道本体23的进口均连接第一分流管25，第一分流管25垂直于第一换热流道本体23；多根所述第一换热流道本体23的出口均连接第一汇流管22，第一汇流管22垂直于第一换热流道本体23。同时，多根所述第二换热流道本体21的进口均连接第二分流管20，第二分流管20垂直于第二换热流道本体21；所述第二分流管20布置在第一汇流管22外；多根所述第二换热流道本体21的出口均连接第二汇流管24，第二汇流管24垂直于第二换热流道本体21；所述第二汇流管24布置在第一分流管25外。通过上述汇流、分流的设置，冷却工质的流动有序，流动性更佳；也便于热电联供PV/T水冷型双能组件接入热电联供太阳能供暖系统中，方便安装。
上述中，所述热水用水设备9为水龙头、花洒、地暖、墙暖中的一种或多种。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的保护范围所涵盖。
Claims (7)
1.热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，包括热电联供PV/T水冷型双能组件（28）；所述热电联供PV/T水冷型双能组件（28）包括安装框（18）；所述安装框（18）的顶面和背面均固定有玻璃盖板（16），同时两件玻璃盖板（16）之间固定有换热流道，换热流道的两侧均设置有光伏电池片模块（17）；所述换热流道中流动的冷却工质用于吸收光伏电池片模块（17）的热量后供应热水；所述换热流道设为多管程换热流道（19），多管程换热流道（19）包括并排设置的多根第一换热流道本体（23）；每根第一换热流道本体（23）中均穿设有第二换热流道本体（21）；所述第一换热流道本体（23）的进口、出口通过第一管道（10）连接供暖恒温热水箱（27），且第一管道（10）上连接第一循环泵（6）；所述供暖恒温热水箱（27）具有第一热水出口管，第一热水出口管通过热水供水管（12）连接热水用水设备（9）；所述供暖恒温热水箱（27）上设置有第一冷水进口管（13）；所述第二换热流道本体（21）的进口、出口通过第二管道（5）连接储热设备，且第二管道（5）上连接第二循环泵（29）；所述储热设备具有第二热水出口管（8），第二热水出口管（8）连接至所述热水供水管（12）；所述储热设备上设置有第二冷水进口管（15）；
所述第一换热流道本体（23）、第二换热流道本体（21）中冷却工质的流向相反，第一换热流道本体（23）为方管；多根所述第一换热流道本体（23）的进口均连接第一分流管（25），第一分流管（25）垂直于第一换热流道本体（23）；多根所述第一换热流道本体（23）的出口均连接第一汇流管（22），第一汇流管（22）垂直于第一换热流道本体（23）；多根所述第二换热流道本体（21）的进口均连接第二分流管（20），第二分流管（20）垂直于第二换热流道本体（21）；所述第二分流管（20）布置在第一汇流管（22）外；多根所述第二换热流道本体（21）的出口均连接第二汇流管（24），第二汇流管（24）垂直于第二换热流道本体（21）；所述第二汇流管（24）布置在第一分流管（25）外。
2.根据权利要求1所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述储热设备设为地源储热设备（7）。
3.根据权利要求2所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述地源储热设备（7）的第二热水出口管（8）连接供暖恒温热水箱（27），向供暖恒温热水箱（27）供应热水。
4.根据权利要求1所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述光伏电池片模块（17）与玻璃盖板（16）之间设置吸热板。
5.根据权利要求1所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述热水用水设备（9）为水龙头、花洒、地暖、墙暖中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述热电联供PV/T水冷型双能组件（28）电连接逆变器（2），热电联供PV/T水冷型双能组件（28）产生的电能用于并网发电。
7.根据权利要求6所述的热电联供太阳能供暖系统，其特征在于，所述逆变器（2）连接储能电池（1），储能电池（1）与并网箱并联；所述热电联供PV/T水冷型双能组件（28）产生的电能储存在储能电池（1）中。
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