CN220648695U - 一种基于pv/e及空气能的冷热电联供系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，包含一个或一个以上光伏电池及电池废热热泵蒸发器的一体化组件，所述一体化组件与空气能换热器并联，并通过管路分别与压缩机、膨胀阀、冷热用户和/或蓄能水箱形成热泵系统，所述电池废热热泵蒸发器包括平板热管、平板状多孔管蒸发器、保温材料，所述平板热管贴合在所述光伏电池的背板上，所述平板热管的冷凝段与所述平板状多孔管蒸发器垂直贴合，所述平板热管的背面裸露部分与平板状多孔管蒸发器的背面裸露部分包裹保温材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，属于太阳能和空气能利用领域。
背景技术
随着碳达峰和碳中和目标的提出，建筑领域的节能低碳发展成为迫切需求。推广节能减排技术，发展可再生能源，是解决该问题的必然途径。
太阳能利用技术因其资源丰富及无污染物排放的特点，而成为节能低碳与可持续发展的热点技术。太阳能的光电利用，会随着光伏电池温度升高而降低发电功率，PV/E技术将太阳能光电与光热利用结合于一体，有效降低光伏电池温度，提高发电功率，增加集热功率，提高太阳能利用效率，热泵由于能够提供比电力输入更多的热量输出而被认为是一种有使用前途的技术，将太阳能PV/E技术与热泵技术相结合，可以发挥热泵优势更好的利用太阳能，PV/E热泵技术是高效利用太阳能的一种形式。根据制冷剂是否直接在集热器中直接蒸发，被分为直膨式太阳能热泵与非直膨式太阳能热泵。该技术的核心部件是PV/E组件，其结构形式是影响系统性能好坏及其可靠性的核心要素，现有结构形式存在以下问题：光伏电池与全背板制冷剂流道通常采用焊接工艺，焊接点极多，加工难度相对较大，易出现焊接不牢，焊点泄漏，集排管间膨胀龟裂；流动阻力大，贴合效果差，集热蒸发管与吸热板接触面小，吸热传热性能不佳，表面均温性也较差等问题。此外太阳能具有不稳定、能流密度低的问题，单纯依赖太阳能作为唯一热源，系统稳定性差。
实用新型内容
为了解决现在PV/E组件结构存在的可靠性极差、加工难、性能差的问题和PV/E热泵系统由于太阳能不稳定而不能时时保持较高性能的问题，本实用新型提出了一种基于平板热管的PV/E组件及基于PV/E及空气能的冷热电联供系统。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于：包含一个或一个以上一体化组件，所述一体化组件与空气能换热器并联，并通过管路分别与压缩机、膨胀阀、冷热用户和/或蓄能水箱形成热泵系统，
所述电池废热热泵蒸发器包括平板热管、平板状多孔管蒸发器、保温材料，所述平板热管贴合在所述光伏电池的背板上，所述平板热管的冷凝段与所述平板状多孔管蒸发器垂直贴合，所述平板热管的背面裸露部分与平板状多孔管蒸发器的背面裸露部分包裹保温材料。
优选的，所述平板热管间留有防止背板与平板热管疲劳剥离的吸收热膨胀与热应力的缝隙。
优选的，所述一体化组件及空气能换热器是直接膨胀式双源蒸发器。
优选的，所述一体化组件的流动工质为空气或水，所述一体化组件通过热交换器与制冷工质换热作为间接膨胀式蒸发器。
优选的，所述平板状多孔管蒸发器的多孔管的内承压能力不低于3.0MPa，所述多孔管的两端的进口与出口分别连接有保证工质同程的分流器及集流器。
优选的，所述平板热管的上部为冷凝段与所述平板状多孔管蒸发器贴合。
优选的，所述一体化组件包括多个所述平板状多孔管蒸发器，多个所述平板状多孔管蒸发器为并排连接，并在进口和出口分别设置分流器及集流器。
优选的，所述平板热管是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，每个微热管的水力直径为0.2-3.0mm，且与所述光伏电池、多孔扁管之间通过粘接连接，无需焊接。
优选的，所述蓄能水箱内设有光伏电力直接加热的加热器。
优选的，所述平板热管的蒸发段的另一侧贴合有翅片风道。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，包含光伏电池及电池废热热泵蒸发器的一体化组件即PV/E组件，由光伏电池、一个或一个以上平板热管、一个或多个平板状多孔管蒸发器和保温材料组成。在光伏电池背面贴合平板热管，将热量通过导热和对流传递给平板状多孔管蒸发器内低温低压制冷剂或低温空气或水，当平板状多孔管蒸发器内流动工质为制冷剂时，PV/E组件作为直接膨胀蒸发器，当平板状多孔管蒸发器内流动工质为空气或水时，通过热交换器与制冷剂换热使制冷剂蒸发变为气态，进入压缩机，进行热泵循环。一方面，平板热管具有良好均温性，使PV/E组件温度分布均匀；另一方面平板状多孔管蒸发器内工质将光伏废热带走，降低了光伏电池温度，提高了发电功率。且由于平板热管是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，工作稳定性高，接触面为平面，易与光伏电池和平板状多孔管蒸发器贴合，贴合方式为粘贴，无需焊接，加工容易。
所述冷热电联供系统，还设有空气换热器，利用空气能，在太阳辐射不足时使用，同时使系统可以实现制冷功能，扩大了对可再生能源的利用。同时当处在极端条件下，利用太阳能和空气能均不能满足用热需求时，可开启蓄能水箱内电加热设备，提升水温，满足用热需求。所述光伏电池及其废热蒸发器的一体化组件的生产光伏电力的同时，光伏电池的光热效应的废热收集器成为所述热泵系统的蒸发器，所述空气能换热器则作为热泵系统的补充热源，热泵系统制冷时所述空气能换热器则成为冷凝器散热，所述储能水箱用于存储热泵系统生产的热水或者冷水。
所述热泵系统制冷时所述空气能换热器则成为冷凝器散热。
所述储能水箱用于存储热泵系统生产的热水或者冷水。
所述贴合在PV电池背板的平板热管的蒸发段的另一侧可优选的贴合有翅片换热器，用于在没有太阳能时吸收空气的热量传递给所述蒸发器。
综上，本实用新型将平板热管用于PV/E组件，一方面降低了光伏电池温度，提升发电功率；另一方面，收集光伏发电废热，提升对太阳能的综合利用效率。将PV/E组件与热泵系统的结合方式有直接膨胀式和间接膨胀式两种，与热泵系统的结合可以提高太阳能利用的稳定性，同时使用空气换热器，实现太阳能与空气能的互补利用，扩大系统的应用范围。
附图说明
图1为实施例1的系统原理图；
图2为实施例1的PV/E组件结构示意图；
图3为实施例2系统原理图；
图4为实施例2的PV/E组件结构示意图；
图5为实施例1所述平板热管8背面示意图。
1-一体化组件；2-空气换热器；3-压缩机；4-膨胀阀；5-冷热用户；6-蓄能水箱；7-光伏电池；8-平板热管；9-平板状多孔管蒸发器；10-保温材料；11-热交换器；12-翅片风道；13-贯流风机，14-分流器，15-集流器，16-电加热管，17-空气进口，18-空气出口。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面将结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-2所示，本实施例中的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，包含多个光伏电池及其废热蒸发器的一体化组件1(即PV/E组件)，其和空气能换热器2并联，并分别与压缩机3、膨胀阀4、冷热用户5、储能水箱6通过管路形成热泵系统。多个PV/E组件1可以串联或并联连接，并与空气换热器2并联。
如图2所示，本实施例中的所述一体化组件1，包括光伏电池7、平板热管8、平板状多孔管蒸发器9、保温材料10。所述光伏电池7背面通过导热硅胶与平板热管8贴合，每个平板热管8长度与所述光伏电池长度相同，所述平板热管8为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径为1mm。所述平板热管8彼此间隔分布，也可以排在一起，但是之间至少预留3mm宽度作为吸热膨胀与热应力的缝隙。所述平板热管8背面顶端通过导热硅胶贴合所述平板状多孔管蒸发器9，可以是一个也可以是多个，多个平板状多孔管蒸发器9并联连接，图5中示出一个，进出口分别设置分流器14和集流器15，所述平板热管8与平板状多孔管蒸发器9贴合部分为冷凝段。平板状多孔管蒸发器9的进出口分别与膨胀阀4出口和压缩机3进口相连。所述平板热管的背面未贴合多孔扁管部位与多孔扁管底部，粘贴保温材料10，防止热量散失。
使用时，该冷热电联供系统在不同工况下有不同运行模式。其中有两种制热模式，当太阳辐照充足时，使用一体化组件1作为冷热电联供系统蒸发器，所述平板热管8蒸发段吸收光伏废热，传递给与所述平板热管8冷凝段贴合的平板状多孔管蒸发器9内的低温低压气液两相制冷剂，此时所述平板状多孔管蒸发器9进出口分别与膨胀阀4出口和压缩机3入口相连接，主要热源为太阳能；当太阳辐照不足时，空气换热器2作为冷热电联供系统蒸发器，进出口分别与膨胀阀4出口与压缩机3入口相连接，环境空气为热源；同时蓄能水箱6中设有电加热管16，在极端天气下，当供水温度达不到供热需求时开启。制冷模式，使用空气换热器2作为冷热电联供系统冷凝器。
实施例2
本实施例如图3所示，与实施例1的区别为，一体化组件1中平板状多孔管蒸发器9内流动工质为空气或水，通过热交换器11与低温低压气液两相制冷剂进行换热，其它结构和工作方式与实施例1一致。
实施例3
本实施例的一体化组件1结构如图4所示，在平板热管8背面下部通过导热硅脂贴合翅片风道12，并在多孔扁管背面设置贯流风机13，下部为空气进口17，上部为空气出口18，其它结构和原理与实施例1一致。
以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的防伪塑封尺寸的变化或纵向撕裂线的尺寸和数目等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于：包含一个或一个以上一体化组件，所述一体化组件包括光伏电池及电池废热热泵蒸发器，所述一体化组件与空气能换热器并联，并通过管路分别与压缩机、膨胀阀，以及冷热用户和/或蓄能水箱形成热泵系统，
所述电池废热热泵蒸发器包括平板热管、平板状多孔管蒸发器、保温材料，所述平板热管贴合在所述光伏电池的背板上，所述平板热管的冷凝段与所述平板状多孔管蒸发器垂直贴合，所述平板热管的背面裸露部分与平板状多孔管蒸发器的背面裸露部分包裹保温材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述平板热管间留有缝隙。
3.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述一体化组件及空气能换热器是直接膨胀式双源蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述一体化组件的流动工质为空气或水，所述一体化组件通过热交换器与制冷工质换热作为间接膨胀式蒸发器。
5.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述平板状多孔管蒸发器的多孔管的内承压能力不低于3.0MPa，所述多孔管的两端的进口与出口分别连接有分流器及集流器。
6.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述平板热管的上部为冷凝段与所述平板状多孔管蒸发器贴合。
7.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述一体化组件包括多个所述平板状多孔管蒸发器，多个所述平板状多孔管蒸发器为并排连接，并在进口和出口分别设置分流器及集流器。
8.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述平板热管是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，每个微热管的水力直径为0.2-3.0mm，且与所述光伏电池、多孔扁管之间通过粘接连接，无需焊接。
9.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述蓄能水箱内设有光伏电力直接加热的加热器。
10.根据权利要求1所述的一种基于PV/E及空气能的冷热电联供系统，其特征在于所述平板热管的蒸发段的另一侧贴合有翅片风道。
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