太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)通過(guò)供熱水箱進(jìn)行耦合；所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括光伏組件和光熱組件構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱器和儲(chǔ)熱水箱；空氣源熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器構(gòu)成；所述光伏組件包括太陽(yáng)能光伏電池片以及在其上表面依次粘接設(shè)置的EVA膜層和透明樹(shù)脂防護(hù)層；通過(guò)將熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能熱利用技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)制熱水和聯(lián)合制熱水，提高光伏組件的發(fā)電效率，產(chǎn)生電能與市電并網(wǎng)供家庭負(fù)載設(shè)備使用；使用空氣源熱泵作為輔助熱源，節(jié)約電能，降低運(yùn)行費(fèi)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能光伏光熱一體化系統(tǒng)雖然能夠產(chǎn)生一些熱水，但是由于太陽(yáng)能受天氣的變化影響很大，如若需要制取一定溫度的熱水供日常生活使用，那么輔助熱源是必不可少的。目前許多太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)采用電加熱作為輔助熱源，那樣會(huì)消耗大量的電能。由于熱泵的性能系數(shù)(C0P)大于1，一般在2-6之間，因此用熱泵作為輔助熱源會(huì)大幅減少電力的消耗?？諝庠礋岜檬且环N環(huán)保、節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易于安裝的熱泵形式，但是其使用易受環(huán)境的影響，其供熱能力和性能系數(shù)會(huì)隨著室外溫度的降低而降低，制冷量和制熱量不易均衡。冬季還有室外結(jié)霜等問(wèn)題，不適用于寒冷地區(qū)。但上海屬于夏熱冬冷地區(qū)，適宜使用空氣源熱泵。由于過(guò)去存在上述的問(wèn)題，常常導(dǎo)致能源利用率相對(duì)較低?，F(xiàn)有太陽(yáng)能熱水(50?70°C )和光伏工程的轉(zhuǎn)換效率分別僅約為40?80%和10?15%，能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重。再者，太陽(yáng)能光伏光熱綜合利用的復(fù)合組件目前也有研究，大多是將集熱管用超聲波焊到集熱板上，集熱板與太陽(yáng)能光伏組件相貼合，或者將集熱管固定連接在太陽(yáng)能光伏組件的背光面，再在集熱管下面安裝隔熱保溫板構(gòu)成。集熱管是固定設(shè)置在光伏組件背面，與光伏組件和隔熱保溫板是硬接觸。由于太陽(yáng)能光伏光熱組件一般都在戶(hù)外使用，而且在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中集熱管或集熱板與光伏組件及集熱管與隔熱保溫背板之間是硬接觸，電池片易被碰碎，而且光伏組件被光面不是完全平整的，與集熱板的接觸不好，影響傳熱效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，通過(guò)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、成本較低的光伏光熱一體化組件，該光伏光熱一體化組件可以增加光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，增加單位面積上太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，由該一體化組件構(gòu)成的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)制熱水和聯(lián)合制熱水，結(jié)合太陽(yáng)能與空氣源熱泵的優(yōu)點(diǎn)，在各種天氣下最大程度地利用太陽(yáng)能，產(chǎn)生一定溫度的生活熱水供家庭日常生活使用。能提高光伏組件的發(fā)電效率，產(chǎn)生電能與市電并網(wǎng)供家庭負(fù)載設(shè)備使用；使用空氣源熱泵作為輔助熱源，節(jié)約電能，降低運(yùn)行費(fèi)用；采用儲(chǔ)熱水箱和恒溫水箱，有利于提高光伏光熱(PV/T)組件和空氣源熱泵的運(yùn)行效率。
[0004]本實(shí)用新型的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)通過(guò)供熱水箱進(jìn)行耦合；所述太陽(yáng)能熱水子系統(tǒng)包括光伏組件和光熱組件構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱器和儲(chǔ)熱水箱；空氣源熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器構(gòu)成；所述光伏組件包括太陽(yáng)能光伏電池片以及在其上表面依次粘接設(shè)置的EVA膜層和透明樹(shù)脂防護(hù)層，其下表面依次粘接設(shè)置有四氟乙烯ETFE膜層和導(dǎo)熱底板，所述四氟乙烯ETFE膜層與導(dǎo)熱底板之間設(shè)置柔性石墨板。
[0005]進(jìn)一步，所述光熱組件包括設(shè)置于導(dǎo)熱底板背面的集熱管，所述熱器外側(cè)設(shè)置有隔熱保溫背板，所述集熱管與隔熱保溫背板之間設(shè)置橡塑保溫層；
[0006]進(jìn)一步，所述橡塑保溫層設(shè)置有用于與集熱管外表面相配合固定的凹槽；
[0007]進(jìn)一步，所述集熱管為多根以相互平行的方式固定于導(dǎo)熱底板的空心銅管；
[0008]進(jìn)一步，所述集熱管為蛇形盤(pán)管；
[0009]進(jìn)一步，所述空心銅管焊接固定于導(dǎo)熱底板，所述導(dǎo)熱底板為鋁板；
[0010]進(jìn)一步，透明樹(shù)脂防護(hù)層為鋼化玻璃蓋板；
[0011]進(jìn)一步，所述鋼化玻璃蓋板與導(dǎo)熱底板之間的距離為25mm ；
[0012]進(jìn)一步，所述空心銅管的管間距離與其管徑的比為6.25。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，通過(guò)將熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能熱利用技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以空氣源熱泵作為傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的輔助熱源，既具有太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)，又可保證系統(tǒng)全天候運(yùn)行，是適宜推廣的生活熱水系統(tǒng)形式；采用光伏光熱一體化可以增加光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，以及光熱與光電的轉(zhuǎn)換性能，增加單位面積上太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，提高太陽(yáng)能光伏組件和光熱組件的使用壽命，進(jìn)而提高集熱器的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、成本較低。該系統(tǒng)可單獨(dú)制熱水，也可聯(lián)合制熱水，太陽(yáng)能光伏光熱系統(tǒng)單獨(dú)制熱水時(shí)，當(dāng)PV/T組件在晴天能夠把足量的冷水加熱到所需溫度(這種情況一般出現(xiàn)在夏天、秋天、春天)，此時(shí)空氣源熱泵不需要工作；當(dāng)太陽(yáng)能光伏光熱組件與空氣源熱泵聯(lián)合制熱水時(shí)，PV/T組件無(wú)法把足量的熱水加熱到所需溫度(出現(xiàn)這種情況原因很多，比如冬天太陽(yáng)輻射不足、陰雨天氣或者室外氣溫較低)，此時(shí)溫度達(dá)不到要求，即需要開(kāi)啟空氣源熱泵進(jìn)行加熱到要求的溫度。相應(yīng)的運(yùn)行控制方法是打開(kāi)或關(guān)閉相應(yīng)的閥門(mén)，根據(jù)天氣情況、使用水溫等自由選擇運(yùn)行模式，充分利用太陽(yáng)能。其儲(chǔ)熱水箱里的低溫水是自來(lái)水經(jīng)過(guò)PV/T組件加熱得到的，恒溫水箱里的水是來(lái)自低溫級(jí)儲(chǔ)熱水箱，當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)就不需要空氣源熱泵加熱，當(dāng)水溫未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)就開(kāi)啟空氣源熱泵對(duì)其進(jìn)行加熱，從而達(dá)到家庭生活熱水使用要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示:包括太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)通過(guò)供熱水箱3進(jìn)行耦合；所述太陽(yáng)能熱水子系統(tǒng)包括光伏組件和光熱組件構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱器1和儲(chǔ)熱水箱2 ;空氣源熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器構(gòu)成(其結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為現(xiàn)有技術(shù)，因此此處不再贅述)；空氣源熱泵4與供熱水箱連接并設(shè)置熱泵循環(huán)泵；所述光伏組件包括太陽(yáng)能光伏電池片11以及在其上表面依次粘接設(shè)置的EVA膜層12和透明樹(shù)脂防護(hù)層13，其下表面依次粘接設(shè)置有四氟乙烯ETFE膜層14和導(dǎo)熱底板16，所述四氟乙烯ETFE膜層14與導(dǎo)熱底板16之間設(shè)置柔性石墨板15 ;透明樹(shù)脂防護(hù)層13設(shè)置于最上層用于吸收太陽(yáng)光，ETFE膜層14其透光性和耐候性好，具有表面不容易存留附著物，透明度高，輕量化，反粘性強(qiáng)，耐穿透等機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異耐放射線(xiàn)性良，，能夠有效地提高抗老化性、耐腐蝕性和環(huán)保的目的，從而延長(zhǎng)了抗老化型太陽(yáng)能電池組件的使用壽命，提高抗老化型太陽(yáng)能電池組件的工作效率；柔性石墨板15用于導(dǎo)熱并起緩沖作用，避免太陽(yáng)能光伏電池片11與導(dǎo)熱底板16的硬性接觸而產(chǎn)生磨損或損壞，同時(shí)提高密封性能，還可避免導(dǎo)熱底板16的溫度過(guò)高以提高光電轉(zhuǎn)化。該結(jié)構(gòu)從上到下依次為透明樹(shù)脂防護(hù)層13、EVA膜層12、太陽(yáng)能光伏電池片11、ETFE膜層14、柔性石墨板5、導(dǎo)熱底板6，且通過(guò)粘接劑粘合或者是通過(guò)熱合而成。當(dāng)太陽(yáng)輻射足夠強(qiáng)時(shí)，不啟動(dòng)熱泵單元，太陽(yáng)能單元集熱量可以滿(mǎn)足熱水負(fù)荷要求；當(dāng)輻射不足或無(wú)太陽(yáng)能可利用時(shí)，熱泵子單元啟動(dòng)，直接對(duì)供熱水箱中的水加熱該系統(tǒng)形式多樣，可以分為太陽(yáng)能集熱單元自然循環(huán)式和強(qiáng)迫循環(huán)式；根據(jù)換熱器(熱泵冷凝器)置于貯水箱內(nèi)還是熱泵機(jī)殼內(nèi)又可分為內(nèi)置式換熱器和外置式換熱器；根據(jù)水箱的個(gè)數(shù)可以分為單水箱系統(tǒng)和雙水箱系統(tǒng)整套熱水系統(tǒng)充分利用太陽(yáng)能，最大限度地降低運(yùn)行費(fèi)用該熱水系統(tǒng)由智能控制器控制，自動(dòng)化運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。將熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能熱利用技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以空氣源熱泵作為傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的輔助熱源，既具有太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)，又可保證系統(tǒng)全天候運(yùn)行，是適宜推廣的生活熱水系統(tǒng)形式。
[0018]本實(shí)施例中，所述光熱組件包括設(shè)置于導(dǎo)熱底板16背面的集熱管17，所述集熱管17外側(cè)設(shè)置有隔熱保溫背板19，所述集熱管17與隔熱保溫背板19之間設(shè)置橡塑保溫層18 ；隔熱保溫背板19用于支撐集熱管17，橡塑保溫層18起到襯墊的作用，避免集熱管17與隔熱保溫背板19的硬性接觸而損傷，同時(shí)橡塑保溫層18可起到進(jìn)一步加強(qiáng)隔熱保溫的作用。集熱管17外側(cè)是指集熱管17下表面。
[0019]本實(shí)施例中，所述橡塑保溫層18設(shè)置有用于與集熱管17外表面相配合固定的凹槽；集熱管17的外表面與凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)表面貼合，或者是該凹槽結(jié)構(gòu)也可以為波紋面結(jié)構(gòu)；便于集熱管17的固定，提高集熱管17的穩(wěn)定性和牢固性，進(jìn)一步加強(qiáng)保溫作用。
[0020]本實(shí)施例中，所述集熱管17為多根以相互平行的方式固定于導(dǎo)熱底板16的空心銅管；可采用焊接固定的方式或其他同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的固定方式固定集熱管7，空心銅管最好為16根，平均熱效率和電效率最大。
[0021]本實(shí)施例中，所述集熱管17為蛇形盤(pán)管；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊性好，通水量大。
[0022]本實(shí)施例中，所述空心銅管焊接固定于導(dǎo)熱底板16，所述導(dǎo)熱底板16為鋁板；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好。
[0023]本實(shí)施例中，透明樹(shù)脂防護(hù)層13為鋼化玻璃蓋板；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，光的透射性好。
[0024]本實(shí)施例中，所述鋼化玻璃蓋板與導(dǎo)熱底板16之間的距離為25mm ;有利于提高光熱與光電的轉(zhuǎn)換性能，最大限度的提高光熱和光電轉(zhuǎn)換率，提高熱效率和電效率。
[0025]本實(shí)施例中，所述空心銅管的管間距離與其管徑的比為6.25 ;采用窄條流道，同樣有利于提高光熱與光電的轉(zhuǎn)換性能，最大限度的提高光熱和光電轉(zhuǎn)換率，提高熱效率和電效率。
[0026]上述實(shí)施例中，儲(chǔ)熱水箱2底部的自來(lái)水由太陽(yáng)能光伏光熱組件組成的集熱器1循環(huán)加熱后流入供熱水箱3，此時(shí)在不開(kāi)啟空氣源熱泵4的情況下供熱水箱3里的水溫即滿(mǎn)足生活水溫使用要求。在冬天太陽(yáng)輻射不足、陰雨天氣或者室外氣溫較低時(shí)，此時(shí)供熱水箱3里的水溫達(dá)不到生活熱水的要求溫度，所以需要開(kāi)啟空氣源熱泵4進(jìn)行輔助加熱。對(duì)來(lái)自低溫級(jí)儲(chǔ)熱水箱2里的水進(jìn)行再熱，使供熱水箱3內(nèi)部的水達(dá)到生活熱水的使用要求。
[0027]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)通過(guò)供熱水箱進(jìn)行耦合；所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括光伏組件和光熱組件構(gòu)成的太陽(yáng)能集熱器和儲(chǔ)熱水箱；空氣源熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器構(gòu)成；所述光伏組件包括太陽(yáng)能光伏電池片以及在其上表面依次粘接設(shè)置的EVA膜層和透明樹(shù)脂防護(hù)層，其下表面依次粘接設(shè)置有四氟乙烯ETFE膜層和導(dǎo)熱底板，所述四氟乙烯ETFE膜層與導(dǎo)熱底板之間設(shè)置柔性石墨板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述光熱組件包括設(shè)置于導(dǎo)熱底板背面的集熱管，所述集熱管外側(cè)設(shè)置有隔熱保溫背板，所述集熱管與隔熱保溫背板之間設(shè)置橡塑保溫層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述橡塑保溫層設(shè)置有用于與集熱管外表面相配合固定的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述集熱管為多根以相互平行的方式固定于導(dǎo)熱底板的空心銅管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述集熱管為蛇形盤(pán)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述空心銅管焊接固定于導(dǎo)熱底板，所述導(dǎo)熱底板為鋁板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:透明樹(shù)脂防護(hù)層為鋼化玻璃蓋板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述鋼化玻璃蓋板與導(dǎo)熱底板之間的距離為25mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能光伏光熱和空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)，其特征在于:所述空心銅管的管間距離與其管徑的比為6.25。
【文檔編號(hào)】F24J2/00GK204043216SQ201420290457
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】苑進(jìn)社, 高向明 申請(qǐng)人:重慶師范大學(xué)