CN212390651U - 一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能pv/t热泵系统 - Google Patents

一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能pv/t热泵系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，系统包括光伏光热一体板、压缩机、相变式蓄热水箱、膨胀阀和蓄电组件，光伏光热一体板与蓄电组件连接，相变式蓄热水箱内设有冷凝器，冷凝器出口通过管道串联连接膨胀阀、光伏光热一体板、压缩机，最后连接冷凝器进口，管道内设制冷剂，相变式蓄热水箱进水口接用户回水管路，相变式蓄热水箱的出水口接用户用热管路。与现有技术相比，本实用新型利用光伏光热一体板进行发电和集热，光伏板热量由流道中可直接蒸发的低温制冷剂带走，降低光伏板温度的同时提高光伏板光电转换效率，储存光伏发电将过多电量并入国家电网，采用相变式蓄热水箱改善系统中热量散失和能源分配不足问题。

Description

一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统
技术领域
本实用新型涉及光能热泵系统领域，尤其是涉及一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统。
背景技术
目前，太阳能利用的方式主要为光电和光热两种，而太阳能光伏、光热利用中还存在许多不足之处：光伏电池组件的光电转换效率仅为6％～15％，太阳辐照能量大部分转换为热能，一部分散失到环境中，另一部分留存在电池内部而导致其温度上升，而光伏电池背板温度的升高又导致光电转换效率下降。并且，在许多用能系统的蓄热装置中，多用显热蓄热材料储存热量，而显热蓄热材料的特点在于利用自身热容性来储存或释放能量，因而造成大量热量的散失和能源分配不足的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，所述的系统包括光伏光热一体板、压缩机、相变式蓄热水箱、膨胀阀和蓄电组件，所述的光伏光热一体板与蓄电组件电连接，所述的相变式蓄热水箱内设有冷凝器，所述的冷凝器的出口通过管道依次串联连接膨胀阀、光伏光热一体板、压缩机，最后连接冷凝器的进口，所述的管道内设有制冷剂，所述的相变式蓄热水箱的进水口连接用户回水管路，所述的相变式蓄热水箱的出水口连接用户用热管路。
优选地，所述的光伏光热一体板包括从上到下设置的光伏板、导热胶层、微通道层、保温层和背板，所述的光伏板与蓄热组件电连接，所述的微通道层的进口与膨胀阀的出口连接，所述的微通道层的出口与压缩机的进口连接。
优选地，所述的微通道层为吹胀式微流道层，所述的吹胀式微流道层上设有经吹胀处理形成的中空凸起，所述的中空凸起构成供制冷剂流动的流道，所述的流道上设有流道进口和流道出口，所述的流道进口与膨胀阀的出口连接，所述的流道出口与压缩机的进口连接。
优选地，所述的中空凸起呈蜂窝状对称排布。
优选地，所述的蓄电组件包括蓄电池组，所述的蓄电池组分别与压缩机和光伏光热一体板连接。
优选地，所述的蓄电组件还包括逆变器，所述的逆变器分别与蓄电池组和市电网连接。
优选地，所述的相变式蓄热水箱包括外壳和内壁，所述的外壳和内壁间形成空腔，所述的空腔内设有相变储热介质，所述的相变储热介质即PCM，所述的外壳外设有水箱保温层。
优选地，所述的相变式蓄热水箱上设有补水进水口，所述的补水进水口连接补水管路，所述的补水管路与市水管路连接，所述的补水管路上设有补水泵。
优选地，所述的膨胀阀为电子膨胀阀。
优选地，所述的冷凝器为盘管型冷凝器。
优选地，所述制冷剂为低沸点制冷剂，可直接在微通道层中吸热蒸发，进入后续管路。
本实用新型的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统使用时，低沸点的制冷剂在光伏光热一体板的微通道层中吸热蒸发，然后经过压缩机加压升温后进入冷凝器冷凝放热，再经膨胀阀节流降压再次进入微通道层吸热蒸发，多余的热量储存在相变式蓄热水箱的相变储热介质中；同时光伏板吸收太阳能发电，电能储存在蓄电池组内，当电量过多时电能通过逆变器并入国家电网，光伏板作为热源吸收太阳能后导致背面温度升高，该热量通过导热胶层、微通道层被制冷剂吸收，降低光伏板温度，提高光伏板光电转换率。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
(1)采用光伏光热一体板(PV/T)进行光伏发电和光热集热，光伏板作为热源吸收太阳能后导致背面温度升高，会使光电转换效率降低，该热量通过导热胶层传递至微通道层，微通道层中低温制冷剂吸收热量直接蒸发后将热量及时带走，降低光伏板温度，提高光伏板光电转换效率；
(2)本实用新型的蓄电组件包括蓄电池组和逆变器，能够储存光伏发电的同时，将产生过多的电量并入国家电网；
(3)采用相变式蓄热水箱，多余的一部分热量储存在相变储热介质中，当水温低于要求的温度时，由相变蓄热材料释放出热量继续加热水箱中的水，从而改善系统中热量散失和能源分配不足问题；
(4)相变式蓄热水箱上设有与补水管路连接的补水口，所述的补水管路连接市水管路并设有补水泵，当水箱中水不足时，开启补水泵对相变式蓄热水箱内补水。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图；
图2是图1中所述相变式蓄热水箱的水平截面示意；
图3是光伏光热板的结构示意图；
图4是光伏光热板中的吹胀式微流道层结构示意图；
其中，1、光伏光热一体板，2、压缩机，3、冷凝器，4、相变式蓄热水箱，5、膨胀阀，6、用户用热管路，7、蓄电组件，8、光伏板，9、导热胶层，10、微通道层，10-1、流道进口，10-2、流道出口，10-3、流道，11、保温层，12、背板，13、补水泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，包括光伏光热一体板1、压缩机2、相变式蓄热水箱4、膨胀阀5、蓄电池组件和逆变器，相变式蓄热水箱4内设有冷凝器3，本系统具有供热和发电两个功能。
如图3、4所示，本实用新型中所述的PV/T是指光伏光热一体板1，本系统中光伏光热一体板1作为系统热源装置，倾斜放置吸收太阳能。光伏光热一体板1包括从上到下设置的光伏板8、导热胶层9、微通道层10、保温层11和背板12，微通道层10为吹胀式微流道层，微通道层10上设有经吹胀处理形成的中空凸起，中空凸起呈蜂巢状对称设置，中空凸起构成供制冷剂流动的流道10-3，流道10-3上设有流道进口10-1和流道出口10-2。
冷凝器3的出口、膨胀阀5的进口、流道进口10-1、流道出口10-2、压缩机2的进口、压缩机2的出口、冷凝器3的出口通过管道连接形成闭合回路，管道内设有制冷剂。具体地，本实施例中，膨胀阀5为电子膨胀阀，冷凝器3为盘管型冷凝器，制冷剂为低沸点制冷剂，可直接在微通道层10中吸热蒸发，进入后续管路。
如图2所示，进一步地，相变式蓄热水箱4上设有补水进水口，补水进水口连接补水管路，补水管路与市水管路连接，补水管路上设有补水泵13。相变式蓄热水箱4包括外壳和内壁，外壳和内壁间形成空腔，空腔内设有PCM即相变储热介质，外壳外设有水箱保温层，相变式蓄热水箱4的内壁内储设有水。
光伏光热一体板1的光伏板8与蓄电池组件电连接，蓄电池组件分别与逆变器和压缩机2电连接，逆变器与市电网连接。
本实用新型的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统使用时，包括供热功能和发电功能。
其中供热功能包括：低沸点制冷剂在微通道层10中吸收热量蒸发，然后经过压缩机2加压升温和冷凝器3的冷凝放热以及电子膨胀阀5的节流降压后再次进入微通道层10中吸热蒸发，从而实现制冷剂在系统中的循环运行，达到提高太阳能热利用的目的。低沸点的制冷剂在相变式蓄热水箱4中冷凝放出的热量，一部分热量用于加热相变式蓄热水箱4中的水，供给用户用热管路6，多余的一部分热量储存在相变储热介质中，当水温低于系统末端要求的温度时，再由相变蓄热材料释放出热量继续加热相变式蓄热水箱4中的水，从而改善用能系统中热量散失和能源分配不足问题，当相变式蓄热水箱4内的水量不足时，补水泵13启动，补充相变式蓄热水箱4内的水量。
其中发电功能包括：光伏板8吸收太阳能产生电能传至蓄电池组件中储存，若产生的电量过多则通过逆变器并入国家电网；发电的同时，光伏板8的热量由导热胶层9传递给微通道层10，再由微通道层10中的制冷剂吸热带走，从而降低光伏板8的温度，进而提高光伏板8的光电转换率。
上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的系统包括光伏光热一体板(1)、压缩机(2)、相变式蓄热水箱(4)、膨胀阀(5)和蓄电组件(7)，所述的光伏光热一体板(1)与蓄电组件(7)电连接，所述的相变式蓄热水箱(4)内设有冷凝器(3)，所述的冷凝器(3)的出口通过管道依次串联连接膨胀阀(5)、光伏光热一体板(1)、压缩机(2)，最后连接冷凝器(3)的进口，所述的管道内设有制冷剂，所述的相变式蓄热水箱(4)的进水口连接用户回水管路，所述的相变式蓄热水箱(4)的出水口连接用户用热管路(6)。
2.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的光伏光热一体板(1)包括从上到下设置的光伏板(8)、导热胶层(9)、微通道层(10)、保温层(11)和背板(12)，所述的光伏板(8)与蓄热组件电连接，所述的微通道层(10)的进口与膨胀阀(5)的出口连接，所述的微通道层(10)的出口与压缩机(2)的进口连接。
3.根据权利要求2所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的微通道层(10)为吹胀式微流道层，所述的吹胀式微流道层上设有经吹胀处理形成的中空凸起，所述的中空凸起构成供制冷剂流动的流道(10-3)，所述的流道(10-3)上设有流道进口(10-1)和流道出口(10-2)，所述的流道进口(10-1)与膨胀阀(5)的出口连接，所述的流道出口(10-2)与压缩机(2)的进口连接。
4.根据权利要求3所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的中空凸起呈蜂窝状对称排布。
5.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的蓄电组件(7)包括蓄电池组，所述的蓄电池组分别与压缩机(2)和光伏光热一体板(1)连接。
6.根据权利要求4所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的蓄电组件(7)还包括逆变器，所述的逆变器分别与蓄电池组和市电网连接。
7.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的相变式蓄热水箱包括外壳和内壁，所述的外壳和内壁间形成空腔，所述的空腔内设有相变储热介质，所述的外壳外设有水箱保温层。
8.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的相变式蓄热水箱(4)上设有补水进水口，所述的补水进水口连接补水管路，所述的补水管路与市水管路连接，所述的补水管路上设有补水泵(13)。
9.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的膨胀阀(5)为电子膨胀阀。
10.根据权利要求1所述的一种相变蓄能水箱耦合直膨式太阳能PV/T热泵系统，其特征在于，所述的冷凝器(3)为盘管型冷凝器。
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