一種熱管式光伏發(fā)電集熱組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說涉及太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)中的一種新型熱管式光伏發(fā)電集熱組件，以及應(yīng)用了該熱管式光伏發(fā)電集熱組件的一種熱管式光伏發(fā)電集熱器和一種熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，太陽(yáng)能利用技術(shù)主要包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能熱水器主要用于家用生活熱水，但用于建筑熱水采暖時(shí)，存在出水溫度不高、熱效率低和穩(wěn)定性差等問題。太陽(yáng)能光伏板是太陽(yáng)能發(fā)電的主要裝置，它不但可以發(fā)電供給建筑用電，而且可以用作建筑的外飾面，與建筑本身形成一體，既實(shí)用又美觀。但目前，太陽(yáng)能光伏板光電轉(zhuǎn)換效率低，單晶硅光伏板發(fā)電效率最高約17-19%，多晶硅光伏板發(fā)電效率約15%。相關(guān)研宄表明，光伏板發(fā)電效率與其工作溫度有著非常重要的關(guān)系。光伏板溫度越高，其發(fā)電效率越低，且溫度每上升10°C，效率約降低0.5%。因此，為了提高太陽(yáng)能光伏板發(fā)電效率，可以通過對(duì)其進(jìn)行冷卻，降低其工作溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0003]近幾年，一些學(xué)者通過利用空氣或水對(duì)太陽(yáng)能光伏板進(jìn)行冷卻，研宄發(fā)現(xiàn)，用水冷卻太陽(yáng)能光伏板比空氣冷卻效果好。但是，當(dāng)對(duì)出水溫度要求較高時(shí)，冷卻效果減弱，進(jìn)而發(fā)電效率降低；若出水溫度較低，則無(wú)法直接用于建筑采暖和家用生活熱水。如果把光伏板冷卻措施與熱泵循環(huán)結(jié)合起來(lái)，采用制冷工質(zhì)直接冷卻光伏板，不但可以把光伏板用作熱泵循環(huán)的蒸發(fā)器，為熱泵循環(huán)提供熱源，而且由于其沸點(diǎn)低，可以取得更好的冷卻效果，提高太陽(yáng)能光伏板電效率。少數(shù)學(xué)者研宄了平板式太陽(yáng)能光伏熱泵系統(tǒng)，其電效率比水和空氣冷卻措施下提高很多，但仍然存在兩個(gè)問題。一是平板式光伏板正面熱損失高，導(dǎo)致熱效率下降，二是為抵抗風(fēng)荷載采用加固措施導(dǎo)致屋面荷載增加。
[0004]另外，在非采暖季建筑只有生活熱水需求，熱負(fù)荷減少，對(duì)水溫的要求也相應(yīng)降低，此時(shí)，若仍然通過熱泵循環(huán)提供熱量來(lái)滿足生活熱水負(fù)荷需求形同“大馬拉小車”，消耗大量電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有技術(shù)的不足而提出了一種熱管式光伏發(fā)電集熱組件以及應(yīng)用了該熱管式光伏發(fā)電集熱組件的一種熱管式光伏發(fā)電集熱器和一種熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種熱管式光伏發(fā)電集熱組件，主要包括雙玻真空管、鋁板、光伏板、U型銅管和熱管；鋁板縱向兩端向下卷起，該卷起的兩端分別包住U型銅管的一側(cè)管；鋁板中間呈向上的凹弧形包夾熱管；熱管的蒸發(fā)端的正向外表面涂有吸熱涂層；兩個(gè)窄條型光伏板粘貼在的鋁板上并分別位于熱管兩側(cè)山型銅管和熱管用導(dǎo)熱膠粘貼在鋁板上；將上述的由鋁板、光伏板、U型銅管、熱管組成的結(jié)構(gòu)置于雙玻真空管中，且U型銅管的開放端及熱管的冷凝端從雙玻真空管一端伸出。
[0008]其中，熱管式光伏發(fā)電集熱組件的兩個(gè)光伏板的電極相串聯(lián)或并聯(lián)后由引出線自雙玻真空管的一端引出。
[0009]一種熱管式光伏發(fā)電集熱器，由多個(gè)前述的熱管式光伏發(fā)電集熱組件和聯(lián)箱組成；不同熱管式光伏發(fā)電集熱組件的U型銅管之間的開放端串聯(lián)連接，不同熱管式光伏發(fā)電集熱組件的熱管的冷凝端插入聯(lián)箱。
[0010]熱管式光伏發(fā)電集熱器中各熱管式光伏發(fā)電集熱組件的光伏板引出線采用串/并聯(lián)組合。
[0011]一種熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)，由上述熱管式光伏發(fā)電集熱器、壓縮機(jī)、水冷式冷凝器、風(fēng)冷式蒸發(fā)器、膨脹閥、水泵和蓄熱水箱組成；其中，熱管式光伏發(fā)電集熱器與壓縮機(jī)、水冷式冷凝器、風(fēng)冷式蒸發(fā)器、膨脹閥相連形成熱泵循環(huán)系統(tǒng)；熱泵循環(huán)系統(tǒng)中:壓縮機(jī)與膨脹閥分別連接在熱管式光伏發(fā)電集熱器兩側(cè)的U型銅管開放端延伸管路上，熱管式光伏發(fā)電集熱器通過U型銅管開放端的延伸管路與風(fēng)冷式蒸發(fā)器和水冷式冷凝器的冷凝器側(cè)并聯(lián)；水冷式冷凝器的冷卻水側(cè)與聯(lián)箱并聯(lián)后連接到蓄熱水箱；聯(lián)箱與水泵和蓄熱水箱串聯(lián)連接。
[0012]其中，上述熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)中:熱管式光伏發(fā)電集熱器通過U型銅管開放端的延伸管路與風(fēng)冷式蒸發(fā)器構(gòu)成空氣源熱泵循環(huán)；熱管式光伏發(fā)電集熱器通過U型銅管開放端的延伸管路與水冷式冷凝器構(gòu)成光伏熱泵循環(huán)。
[0013]其中，上述熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)中:在水泵出水端與水冷式冷凝器的冷卻水側(cè)聯(lián)通的管路上設(shè)置閥門一，以控制水冷式冷凝器的冷卻水側(cè)與蓄熱水箱構(gòu)成的水環(huán)路的開關(guān)和水量比例；在水泵出水端與聯(lián)箱聯(lián)通的管路上設(shè)置閥門二，以控制聯(lián)箱與蓄熱水箱構(gòu)成的水環(huán)路的開關(guān)和水量比例；在風(fēng)冷式蒸發(fā)器的冷卻水出口或進(jìn)口側(cè)管路上設(shè)置閥門三，以控制空氣源熱泵循環(huán)；在水冷式冷凝器的蒸發(fā)冷凝側(cè)設(shè)置閥門四，以控制光伏熱泵循環(huán)。
[0014]一種基于前述熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)的工作方法，所述熱管式太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合供能系統(tǒng)可選擇如下三種模式之一運(yùn)行:
[0015](I) “光伏發(fā)電+熱管集熱”模式:關(guān)閉閥門一和閥門三，在非采暖季太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高的情況下，通過熱管集熱提供生活熱水，光伏發(fā)電提供建筑用電，熱管對(duì)光伏板起到冷卻作用，無(wú)需運(yùn)行熱泵循環(huán)和空氣源熱泵循環(huán)；
[0016](2) “光伏發(fā)電+光伏熱泵循環(huán)+熱管集熱”模式:關(guān)閉閥門三，在整個(gè)采暖季或者非采暖季太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較低的情況下，通過熱管集熱提供部分用熱，光伏熱泵循環(huán)提供其余用熱，可以根據(jù)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和熱水溫度需求調(diào)節(jié)流經(jīng)聯(lián)箱和水冷式冷凝器的水量比例，光伏發(fā)電提供建筑用電，水冷式冷凝器和熱管同時(shí)對(duì)光伏板起到冷卻作用；
[0017](3) “光伏發(fā)電+空氣源熱泵循環(huán)”模式:關(guān)閉閥門二和閥門四，在太陽(yáng)能無(wú)法滿足用熱需求的情況下，通過空氣源熱泵循環(huán)提供建筑空氣采暖用熱，光伏發(fā)電提供建筑用電，風(fēng)冷式蒸發(fā)器對(duì)光伏板起到冷卻作用，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0018]本發(fā)明通過巧妙地設(shè)計(jì)熱管式光伏發(fā)電集熱組件的結(jié)構(gòu)，在提高光伏板冷卻效果和發(fā)電效率的同時(shí)，有效減小了熱管式光伏發(fā)電集熱器的熱損失，解決了平板式太陽(yáng)能集熱器正面熱損失高和增加承重荷載的問題。另外，真空管式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以減小風(fēng)荷載和承重荷載。
[0019]另外，本發(fā)明把熱管式集熱、光伏發(fā)電、光伏熱泵循環(huán)、空氣源熱泵循環(huán)合四為一，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供且相互促進(jìn)。熱泵循環(huán)可以提高系統(tǒng)的出水溫度用于洗浴、冬季水暖散熱器采暖等，空氣源熱泵循環(huán)用作輔助措施，提高了系統(tǒng)整體性能、熱效率和穩(wěn)定性，減小了非采暖季電耗。
【附圖說明】