CN211782035U - 多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其组成包括：太阳能光伏光热模块、翅片微通道板芯、双冷冷凝器、水泵、储热水箱、太阳能蓄电池以及太阳能逆控一体机。本实用新型结构可实现发电、供热水和供冷功能。白天运行时，太阳能光伏光热模块、双冷冷凝器、水泵以及储热水箱联合运行，通过强迫水冷换热模式实现供热水功能；夜间运行时，翅片微通道板芯、双冷冷凝器联合运行，通过强迫风冷换热模式实现供冷功能。本实用新型具有多功能、易与建筑相结合、运行模式简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏光热技术与建筑结合领域，具体涉及热管式光伏光热系统在建筑中的应用。
背景技术
太阳能作为一种重要的可再生能源，其多种利用方式可有效缓解建筑的电耗和热耗。大多数的太阳能产品，如太阳能光伏板、太阳能集热器和太阳能光伏光热系统，多以电能和热能输出为主，而能实现制冷功能的系统，如太阳能热泵/空调系统、太阳能吸收式制冷或太阳能吸附式制冷系统，多具有高成本、体积大、电量消耗大等缺点。
将辐射制冷与太阳能系统结合是一种巧妙的应用结构，其在不增加体积、增加少量成本的情况下丰富了太阳能产品的功能，而针对传统风冷模式与太阳能产品结合达到系统制冷、供电、供热水等多功能尚缺少研究。
中国专利《一种热管式光伏光热构件》(CN201310539314.4)、《热管式光伏光热一体化板》(CN201310475617.4)皆采用单一水冷模式达到供热水功能。目前的光伏光热系统仅能满足用户部分功能，其功能多样化有待改进。
实用新型内容
针对现有光伏光热模块换热模式单一、功能局限、换热效率低等问题，本实用新型提出了一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统。该系统将双冷换热器、热管式光伏光热模块与翅片微通道蒸发器板芯结合，以单一换热器的两种换热模式分别实现了白天供电供热水、夜间供冷的功能，丰富了光伏光热系统的输出功能。
为实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下：
一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，包括太阳能光伏光热模块1、翅片微通道蒸发器板芯21、双冷冷凝器11、水泵17、储热水箱18、太阳能蓄电池24和太阳能逆控一体机25；
太阳能光伏光热模块1用于吸收和转换太阳能、为系统提供电能和热能，所述太阳能光伏光热模块1包括靠近光照侧的玻璃板2、靠近用户侧的吸热板5、玻璃板2和吸热板5之间的隔热空气层3，太阳能电池片阵列4固定在吸热板5的吸光面，微通道蒸发器板芯6固定在吸热板5的背光面；
微通道蒸发器板芯6的上端连接第一冷媒蒸汽阀9形成第一分支，翅片微通道蒸发器板芯21的上端连接第二冷媒蒸汽阀22形成第二分支，第一分支、第二分支并联后连接冷媒蒸汽管10的下端，冷媒蒸汽管10的上端连接双冷冷凝器11内微通道冷媒换热管12的入口，微通道冷媒换热管12的出口连接冷媒回液管19的回液入口，冷媒回液管19的出口分别连接至第一冷媒回液阀门20和第二冷媒回液阀门23的回液入口；双冷冷凝器11安装位置高于太阳能光伏光热模块1与翅片微通道蒸发器板芯21，翅片微通道蒸发器板芯21位于室内，翅片微通道蒸发器板芯21的下端连接至第二冷媒回液阀门23；
双冷冷凝器11内部设有微通道冷媒换热管12、水冷换热管13、风冷换热管14、风扇15，水冷换热管13通过水泵17与储热水箱18相连，形成冷却水通道，冷却水通道与微通道冷媒换热管12相邻设置；若干风冷换热管14首尾串联形成冷却风通道，冷却风通道与微通道冷媒换热管12相邻设置，冷却风通道的入口设有风扇15，冷却风通道的出口设置于室外且设有风冷管出口挡板16；
太阳能蓄电池24与太阳能光伏光热模块1通过电线相连，用于储存电能，而太阳能逆控一体机25与太阳能蓄电池24相连并将蓄电池24内的直流电转换成交流电供给用户端26使用。
作为优选方式，太阳能光伏光热模块1、双冷冷凝器11安装于室外，双冷冷凝器11固定于屋顶边缘处。
作为优选方式，太阳能光伏光热模块1与翅片微通道蒸发器板芯21分别固定于墙壁外侧和内侧。
作为优选方式，微通道冷媒换热管12在双冷冷凝器11内部蜿蜒排列，微通道冷媒换热管12一侧为水冷换热管13，另一侧为风冷换热管14。
作为优选方式，太阳能电池片阵列4和微通道蒸发器板芯6分别通过热熔胶层压方式固定在吸热板5的吸光面和背光面。
作为优选方式，储热水箱18设有出水口连接至用户端26。
作为优选方式，冷却风通道的入口设置于室外。
本实用新型的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统的使用方法如下：
白天供热水模式下，太阳能光伏光热模块1、微通道冷媒换热管12、水冷换热管13、水泵17和储热水箱18联合运行；此时，第一冷媒蒸汽阀9和第一冷媒回液阀门20打开，第二冷媒蒸汽阀22和第二冷媒回液阀门23关闭，同时，风冷管出口挡板16和风扇15关闭；微通道蒸发器板芯6内的液态冷媒吸收太阳能热量后相变为气态蒸汽经第一冷媒蒸汽阀9、冷媒蒸汽管10进入双冷冷凝器11内的微通道冷媒换热管12，此时，水泵17开启，储热水箱18内的水在水泵17的带动下进入双冷冷凝器11内的水冷换热管13，气态冷媒与冷却水在微通道冷媒换热管12内管壁以冷媒两相流-水强迫对流换热形式进行热交换，被冷却的气态冷媒相变为液态，在重力作用下经过冷媒回液管19和第一冷媒回液阀门20流入微通道蒸发器板芯6，完成一次热管热量传递循环过程，被加热的冷却水流入储热水箱18，完成一次热量的吸收过程；当水达到使用要求温度后，储热水箱18通过用户端26提供热水；
夜间供冷模式下，翅片微通道蒸发器板芯21与微通道冷媒换热管12、风冷换热管14联合运行；此时，第一冷媒蒸汽阀9和第一冷媒回液阀门20关闭，第二冷媒蒸汽阀22和第二冷媒回液阀门23开启，同时，风冷管出口挡板16和风扇15开启；翅片微通道蒸发器板芯21内的液态冷媒吸收室内热量后相变为气态蒸汽经第二冷媒蒸汽阀22、冷媒蒸汽管10进入双冷冷凝器11内的微通道冷媒换热管12；室外夜间冷风在风扇15的带动下进入风冷换热管14，气态冷媒与冷空气在微通道冷媒换热管12外管壁以冷媒两相流-空气强迫对流换热形式进行热交换，被冷却的气态冷媒相变为液态，在重力作用下经过冷媒回液管19、第二冷媒回液阀门23流入翅片微通道蒸发器板芯21，完成一次热管热量传递循环过程，被加热的空气通过风冷管出口散于周围环境，并完成夜间供冷功能；
太阳能蓄电池24与太阳能光伏光热模块1通过电线相连，用于储存电能，而太阳能逆控一体机25与太阳能蓄电池24相连并将其内的直流电转换成交流电供给用户端26使用。
进一步地，水冷工作模式下，风冷换热管14及外保温层可联合充当微通道冷媒换热管12的保温层，降低工作过程中的热损。
本实用新型系统的技术构思如下：
采用水冷风冷双冷换热器作为热管式光伏光热模块的冷凝器并与翅片微通道蒸发器板芯相结合。此系统为建筑提供热水、电能，实现供冷等功能。在白天，双冷冷凝器热管式光伏光热系统可单独运行为建筑供电和热水。在夜间，双冷冷凝器与翅片微通道蒸发器板芯结合对建筑进行供冷。
相比现有技术，本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型将水冷风冷双冷换热器作为热管式光伏光热模块的冷凝器，以单一换热器实现了制热水和供冷两种功能。
2、双冷冷凝器的水冷和风冷皆采用强迫对流换热形式，提高了换热器换热系数。
3、太阳能光伏光热模块1和翅片微通道蒸发器板芯21同时作为蒸发器接入热管系统，构成双蒸发器热管式光伏光热系统结构。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的白天双冷冷凝器热管光伏光热系统供热水模式平面图；
图3为本实用新型实施例的夜间双冷冷凝器热管光伏光热系统供冷模式平面图；
图中，1为太阳能光伏光热模块，2为玻璃板，3为隔热空气层，4为太阳能电池片阵列，5为吸热板，6为微通道蒸发器板芯，7为保温层，8为边框，9为第一冷媒蒸汽阀,10为冷媒蒸汽管，11为双冷冷凝器，12为微通道冷媒换热管，13为水冷换热管，14为风冷换热管，15为风扇，16为风冷管出口挡板，17为水泵，18为储热水箱，19冷媒回液管，20为第一冷媒回液阀门，21为翅片微通道蒸发器板芯，22为第二冷媒蒸汽阀，23为第二冷媒回液阀门，24为太阳能蓄电池，25为太阳能逆控一体机，26为用户端。
具体实施方式
如图1所示，一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，包括太阳能光伏光热模块1、翅片微通道蒸发器板芯21、双冷冷凝器11、水泵17、储热水箱18、太阳能蓄电池24和太阳能逆控一体机25；
太阳能光伏光热模块1、双冷冷凝器11安装于室外，双冷冷凝器11固定于屋顶边缘处。太阳能光伏光热模块1与翅片微通道蒸发器板芯21分别固定于墙壁外侧和内侧。
太阳能光伏光热模块1用于吸收和转换太阳能、为系统提供电能和热能，所述太阳能光伏光热模块1包括靠近光照侧的玻璃板2、靠近用户侧的吸热板5、玻璃板2和吸热板5之间的隔热空气层3，太阳能电池片阵列4通过热熔胶层压方式固定在吸热板5的吸光面，微通道蒸发器板芯6通过热熔胶层压方式固定在吸热板5的背光面；
微通道蒸发器板芯6的上端连接第一冷媒蒸汽阀9形成第一分支，翅片微通道蒸发器板芯21的上端连接第二冷媒蒸汽阀22形成第二分支，第一分支、第二分支并联后连接冷媒蒸汽管10的下端，冷媒蒸汽管10的上端连接双冷冷凝器11内微通道冷媒换热管12的入口，微通道冷媒换热管12的出口连接冷媒回液管19的回液入口，冷媒回液管19的出口分别连接至第一冷媒回液阀门20和第二冷媒回液阀门23的回液入口；双冷冷凝器11安装位置高于太阳能光伏光热模块1与翅片微通道蒸发器板芯21，翅片微通道蒸发器板芯21位于室内，翅片微通道蒸发器板芯21的下端连接至第二冷媒回液阀门23；
双冷冷凝器11内部设有微通道冷媒换热管12、水冷换热管13、风冷换热管14、风扇15，水冷换热管13通过水泵17与储热水箱18相连，形成冷却水通道，冷却水通道与微通道冷媒换热管12相邻设置；若干风冷换热管14首尾串联形成冷却风通道，冷却风通道与微通道冷媒换热管12相邻设置，冷却风通道的入口设有风扇15，冷却风通道的入口设置于室外。冷却风通道的出口设置于室外且设有风冷管出口挡板16；微通道冷媒换热管12在双冷冷凝器11内部蜿蜒排列，微通道冷媒换热管12一侧为水冷换热管13，另一侧为风冷换热管14。储热水箱18设有出水口连接至用户端26。
太阳能蓄电池24与太阳能光伏光热模块1通过电线相连，用于储存电能，而太阳能逆控一体机25与太阳能蓄电池24相连并将蓄电池24内的直流电转换成交流电供给用户端26使用。
本实施例的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统的使用方法，如下：
如图2所示，白天供热水模式下，太阳能光伏光热模块1、微通道冷媒换热管12、水冷换热管13、水泵17和储热水箱18联合运行；此时，第一冷媒蒸汽阀9和第一冷媒回液阀门20打开，第二冷媒蒸汽阀22和第二冷媒回液阀门23关闭，同时，风冷管出口挡板16和风扇15关闭；微通道蒸发器板芯6内的液态冷媒吸收太阳能热量后相变为气态蒸汽经第一冷媒蒸汽阀9、冷媒蒸汽管10进入双冷冷凝器11内的微通道冷媒换热管12，此时，水泵17开启，储热水箱18内的水在水泵17的带动下进入双冷冷凝器11内的水冷换热管13，气态冷媒与冷却水在微通道冷媒换热管12内管壁以冷媒两相流-水强迫对流换热形式进行热交换，被冷却的气态冷媒相变为液态，在重力作用下经过冷媒回液管19和第一冷媒回液阀门20流入微通道蒸发器板芯6，完成一次热管热量传递循环过程，被加热的冷却水流入储热水箱18，完成一次热量的吸收过程；当水达到使用要求温度后，储热水箱18通过用户端26提供热水；
如图3所示，夜间供冷模式下，翅片微通道蒸发器板芯21与微通道冷媒换热管12、风冷换热管14联合运行；此时，第一冷媒蒸汽阀9和第一冷媒回液阀门20关闭，第二冷媒蒸汽阀22和第二冷媒回液阀门23开启，同时，风冷管出口挡板16和风扇15开启；翅片微通道蒸发器板芯21内的液态冷媒吸收室内热量后相变为气态蒸汽经第二冷媒蒸汽阀22、冷媒蒸汽管10进入双冷冷凝器11内的微通道冷媒换热管12；室外夜间冷风在风扇15的带动下进入风冷换热管14，气态冷媒与冷空气在微通道冷媒换热管12外管壁以冷媒两相流-空气强迫对流换热形式进行热交换，被冷却的气态冷媒相变为液态，在重力作用下经过冷媒回液管19、第二冷媒回液阀门23流入翅片微通道蒸发器板芯21，完成一次热管热量传递循环过程，被加热的空气通过风冷管出口散于周围环境，将室内热量导入室外环境中，达到给建筑房间供冷的目的。
太阳能蓄电池24与太阳能光伏光热模块1通过电线相连，用于储存电能，而太阳能逆控一体机25与太阳能蓄电池24相连并将其内的直流电转换成交流电供给用户端26使用。
以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细阐述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护。
Claims (7)
1.一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：包括太阳能光伏光热模块(1)、翅片微通道蒸发器板芯(21)、双冷冷凝器(11)、水泵(17)、储热水箱(18)、太阳能蓄电池(24)和太阳能逆控一体机(25)；
太阳能光伏光热模块(1)用于吸收和转换太阳能、为系统提供电能和热能，所述太阳能光伏光热模块(1)包括靠近光照侧的玻璃板(2)、靠近用户侧的吸热板(5)、玻璃板(2)和吸热板(5)之间的隔热空气层(3)，太阳能电池片阵列(4)固定在吸热板(5)的吸光面，微通道蒸发器板芯(6)固定在吸热板(5)的背光面；
微通道蒸发器板芯(6)的上端连接第一冷媒蒸汽阀(9)形成第一分支，翅片微通道蒸发器板芯(21)的上端连接第二冷媒蒸汽阀(22)形成第二分支，第一分支、第二分支并联后连接冷媒蒸汽管(10)的下端，冷媒蒸汽管(10)的上端连接双冷冷凝器(11)内微通道冷媒换热管(12)的入口，微通道冷媒换热管(12)的出口连接冷媒回液管(19)的回液入口，冷媒回液管(19)的出口分别连接至第一冷媒回液阀门(20)和第二冷媒回液阀门(23)的回液入口；双冷冷凝器(11)安装位置高于太阳能光伏光热模块(1)与翅片微通道蒸发器板芯(21)，翅片微通道蒸发器板芯(21)位于室内，翅片微通道蒸发器板芯(21)的下端连接至第二冷媒回液阀门(23)；
双冷冷凝器(11)内部设有微通道冷媒换热管(12)、水冷换热管(13)、风冷换热管(14)、风扇(15)，水冷换热管(13)通过水泵(17)与储热水箱(18)相连，形成冷却水通道，冷却水通道与微通道冷媒换热管(12)相邻设置；若干风冷换热管(14)首尾串联形成冷却风通道，冷却风通道与微通道冷媒换热管(12)相邻设置，冷却风通道的入口设有风扇(15)，冷却风通道的出口设置于室外且设有风冷管出口挡板(16)；
太阳能蓄电池(24)与太阳能光伏光热模块(1)通过电线相连，用于储存电能，而太阳能逆控一体机(25)与太阳能蓄电池(24)相连并将蓄电池(24)内的直流电转换成交流电供给用户端(26)使用。
2.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：太阳能光伏光热模块(1)、双冷冷凝器(11)安装于室外，双冷冷凝器(11)固定于屋顶边缘处。
3.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：太阳能光伏光热模块(1)与翅片微通道蒸发器板芯(21)分别固定于墙壁外侧和内侧。
4.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：微通道冷媒换热管(12)在双冷冷凝器(11)内部蜿蜒排列，微通道冷媒换热管(12)一侧为水冷换热管(13)，另一侧为风冷换热管(14)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：太阳能电池片阵列(4)和微通道蒸发器板芯(6)分别通过热熔胶层压方式固定在吸热板(5)的吸光面和背光面。
6.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：储热水箱(18)设有出水口连接至用户端(26)。
7.根据权利要求1所述的一种多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统，其特征在于：冷却风通道的入口设置于室外。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111306814A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-19 | 西南交通大学 | 多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统及方法 |
| CN112856831A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-05-28 | 西南交通大学 | 多功能热管式光伏光热高低温相变地板耦合系统及方法 |
| CN113124578A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-07-16 | 燕山大学 | 一种蓄热型恒温式自驱动集热器 |
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2020
- 2020-03-31 CN CN202020449714.1U patent/CN211782035U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN111306814A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-19 | 西南交通大学 | 多功能双冷冷凝器热管光伏光热系统及方法 |
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