環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于建筑節(jié)能及新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種新型的環(huán)路熱管型光伏光熱模塊及其與之相配套的光伏光熱一體墻，屬于環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)人口不斷增長(zhǎng)和人們生活水平不斷提高，資源短缺、能源價(jià)格上漲、環(huán)境污染等問(wèn)題日趨嚴(yán)重。不斷增長(zhǎng)的能源需求對(duì)我國(guó)提出兩個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn):氣候變化和能源安全。我國(guó)政府正在積極采取行動(dòng)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。太陽(yáng)能作為一種重要的可持續(xù)能源，儲(chǔ)量無(wú)限，清潔無(wú)污染，尋求建筑技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中節(jié)能降耗、有效利用太陽(yáng)能的方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排的目標(biāo)具有十分重要的意義。
[0003]太陽(yáng)能光伏電池是一種利用光的伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換成電能的光電元件。理論研究表明單晶硅太陽(yáng)能光伏電池在OoC時(shí)的最大理論轉(zhuǎn)換效率有30% ;而在實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)條件下硅電池轉(zhuǎn)換效率約為12-17%。可以看出照射到電池表面上的大部分太陽(yáng)能未能轉(zhuǎn)換為有用能量，相當(dāng)部分能量轉(zhuǎn)化成為熱能，使電池溫度升高，導(dǎo)致電池效率下降。為盡可能使電池效率保持在較高水平，在電池背面敷設(shè)流體通道帶走熱量以降低電池溫度，在電力輸出的同時(shí)提供生活熱水(水冷卻型)或供暖(空氣冷卻型)。這種利用太陽(yáng)能發(fā)電同時(shí)制備熱水或供暖的系統(tǒng)即為太陽(yáng)能光伏光熱系統(tǒng)。近十年來(lái)，隨著太陽(yáng)電池和集熱器效率的提高，將太陽(yáng)能光伏光熱系統(tǒng)應(yīng)用到建筑上，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)。
[0004]環(huán)路熱管是一種高效的兩相傳熱裝置，它由蒸發(fā)器、液體補(bǔ)償器、冷凝器組成，通過(guò)氣液傳輸管路連接成回路。環(huán)路熱管利用蒸發(fā)器內(nèi)的毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)回路運(yùn)行，利用工質(zhì)相變過(guò)程來(lái)傳遞熱量。環(huán)路熱管具有氣液管路分離、蒸發(fā)器和補(bǔ)償器一體化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此能夠在小溫差、長(zhǎng)距離的情況下傳遞大量的熱量。環(huán)路熱管能夠合理的組織蒸發(fā)與冷凝換熱過(guò)程，再加上其優(yōu)良的傳熱性能和結(jié)構(gòu)特性，環(huán)路熱管已成為熱控制系統(tǒng)中一種先進(jìn)的具有廣闊發(fā)展前景的技術(shù)。因此，將環(huán)路熱管應(yīng)用到光伏光熱系統(tǒng)中，不僅可以控制光伏板表面溫度，提聞光電效率，同時(shí)還可以提聞系統(tǒng)傳熱能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于環(huán)路熱管傳熱性能的優(yōu)越性以及光伏光熱系統(tǒng)與建筑一體化的特點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻。本實(shí)用新型不僅可以有效的降低光伏電池的溫度，提高光電效率，又能夠有效的利用余熱，獲得熱水。本實(shí)用新型有潛力發(fā)展成為一種高效利用太陽(yáng)能及自然界能量的低碳系統(tǒng)，并在建筑中獲得廣泛的應(yīng)用。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，包括有水泵、水箱、冷水管、熱水管及環(huán)路熱管光伏光熱模塊，其中環(huán)路熱管光伏光熱模塊包括有保溫層、太陽(yáng)電池、玻璃蓋板、環(huán)路熱管，環(huán)路熱管包括有蒸發(fā)器、集氣管、集液管、蒸汽管、液體管、平板式熱交換器、液體補(bǔ)償器，其中蒸發(fā)器的中空腔體是蒸汽腔，太陽(yáng)電池覆蓋在蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板裝設(shè)在太陽(yáng)電池和蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板與太陽(yáng)電池之間是空氣通道，保溫層包圍在太陽(yáng)電池和蒸發(fā)器的整體四周外側(cè)，但玻璃蓋板外露，且蒸汽腔與集氣管相通，與蒸發(fā)器連通的液體補(bǔ)償器與集液管相通，集氣管通過(guò)蒸汽管與平板式熱交換器連接，集液管通過(guò)液體管與平板式熱交換器連接，平板式熱交換器通過(guò)熱水管與水箱連接，平板式熱交換器通過(guò)冷水管與水泵連接。
[0007]本實(shí)用新型的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻由環(huán)路熱管光伏光熱模塊、水泵、水箱及連接管道組成。其中，鋪設(shè)到普通建筑墻體外表面或取代普通建筑外墻的光伏光熱模塊用來(lái)吸收太陽(yáng)輻射，并將其中的一部分轉(zhuǎn)化為電能，剩余的能量就被轉(zhuǎn)化為熱，這些熱被緊貼在光伏組件背面的環(huán)路熱管蒸發(fā)器中的流體帶走，使其溫度上升，蒸發(fā)形成氣體。在蒸汽密度作用下，氣體攜帶熱量被傳遞至平板式熱交換器處。在水泵作用下，強(qiáng)迫平板式熱交換器中水循環(huán)，并儲(chǔ)存在水箱中。這樣既有效的降低了光伏電池的溫度，提高了光電效率，又有效的利用了余熱，獲得了熱水。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]I)本實(shí)用新型具有光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如有效利用建筑外表面,無(wú)需額外用地或加建其他設(shè)施；節(jié)約外飾材料，外觀更美觀；緩解電力需求；降低夏季空調(diào)負(fù)荷，改善室內(nèi)熱環(huán)境等；
[0009]2)本實(shí)用新型具有環(huán)路熱管的傳熱強(qiáng)、熱阻低、效率高、能耗小、傳輸距離長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)靈活、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻的布局示意圖。
[0011]圖中:1—保溫層；2—蒸發(fā)器；3—毛細(xì)芯；4—蒸汽腔；5—太陽(yáng)電池；6——空氣通道；7——玻璃蓋板；8——集氣管；9——集液管；10——蒸汽管；11——液體管；12—平板式熱交換器；13—冷水管；14—水泵；15—熱水管；16——水箱；17—液體補(bǔ)償器；18—小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。附圖1為本實(shí)用新型的布局示意圖，本實(shí)用新型的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，包括有水泵14、水箱16、冷水管13、熱水管15及環(huán)路熱管光伏光熱模塊,其中環(huán)路熱管光伏光熱模塊包括有保溫層
1、太陽(yáng)電池5、玻璃蓋板7、環(huán)路熱管，其中環(huán)路熱管包括有蒸發(fā)器2、集氣管8、集液管9、蒸汽管10、液體管11、平板式熱交換器12、液體補(bǔ)償器17，其中蒸發(fā)器2的中空腔體是蒸汽腔4，太陽(yáng)電池5覆蓋在蒸發(fā)器2的外側(cè)，玻璃蓋板7裝設(shè)在太陽(yáng)電池5和蒸發(fā)器2的外側(cè)，玻璃蓋板7與太陽(yáng)電池5之間是空氣通道6，保溫層I包圍在太陽(yáng)電池5和蒸發(fā)器2的整體四周外側(cè)，但玻璃蓋板7外露，且蒸汽腔4與集氣管8相通，與蒸發(fā)器2連通的液體補(bǔ)償器17與集液管9相通，集氣管8通過(guò)蒸汽管10與平板式熱交換器12連接，集液管9通過(guò)液體管11與平板式熱交換器12連接，平板式熱交換器12通過(guò)熱水管15與水箱16連接，平板式熱交換器12通過(guò)冷水管13與水泵14連接。蒸發(fā)器2內(nèi)還裝設(shè)毛細(xì)芯3，毛細(xì)芯3是蒸發(fā)器2的一部分。
[0013]本實(shí)施例中，上述太陽(yáng)電池5與蒸發(fā)器2固定連接。
[0014]本實(shí)施例中，上述液體補(bǔ)償器17設(shè)置在蒸發(fā)器2的上部。本實(shí)施例中，上述液體補(bǔ)償器17的底部有小孔18，液體補(bǔ)償器17通過(guò)底部所有的小孔18與蒸發(fā)器2的上部相通。
[0015]本實(shí)施例中，上述保溫層I是聚苯乙烯泡沫材料。保溫層I的材料還可以為其它類型的材料，只要有保溫效果就可以。
[0016]本實(shí)施例中，上述玻璃蓋板7是真空玻璃蓋板。另外，玻璃蓋板7也可以為其它類型的玻璃蓋板，例如單層玻璃蓋板等等。
[0017]本實(shí)施例中，上述蒸發(fā)器2的橫截面為圓形或方形。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理是:當(dāng)太陽(yáng)輻射透過(guò)真空玻璃蓋板7和空氣通道6，照射到太陽(yáng)電池5時(shí)，一部分熱量轉(zhuǎn)換成為電能，剩余部分就會(huì)轉(zhuǎn)變成熱量，傳遞到環(huán)路熱管的蒸發(fā)器2，使毛細(xì)芯3中的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)，通過(guò)蒸汽腔4到達(dá)集氣管8處，然后通過(guò)蒸汽管10進(jìn)一步輸送到平板式熱交換器12處冷凝，同時(shí)將熱量傳遞給冷水管13中的冷水，使其溫度上升，這樣在水泵14的作用下，熱水管15中的熱水就可輸送并儲(chǔ)存在水箱16里，供用戶使用。而冷凝后的液態(tài)工質(zhì)流經(jīng)液管11和集液管9，再通過(guò)液體補(bǔ)償器17進(jìn)入毛細(xì)芯3中，以備再一次循環(huán)。需要注意的是，液體補(bǔ)償器17的底部開有小孔18，這樣液態(tài)工質(zhì)可以緩慢地滴入毛細(xì)芯3，保證其中工質(zhì)蒸發(fā)和冷凝的平衡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，其特征在于包括有水泵(14)、水箱(16)、冷水管(13)、熱水管(15)及環(huán)路熱管光伏光熱模塊，其中環(huán)路熱管光伏光熱模塊包括有保溫層(I)、太陽(yáng)電池(5)、玻璃蓋板(7)、環(huán)路熱管，環(huán)路熱管包括有蒸發(fā)器(2)、集氣管(8)、集液管(9)、蒸汽管(10)、液體管(11)、平板式熱交換器(12)、液體補(bǔ)償器(17)，其中蒸發(fā)器(2)的中空腔體是蒸汽腔(4)，太陽(yáng)電池(5)覆蓋在蒸發(fā)器(2)的外側(cè)，玻璃蓋板(7)裝設(shè)在太陽(yáng)電池(5)和蒸發(fā)器(2)的外側(cè)，玻璃蓋板(7)與太陽(yáng)電池(5)之間是空氣通道(6)，保溫層(I)包圍在太陽(yáng)電池(5)和蒸發(fā)器(2)的整體四周外側(cè)，但玻璃蓋板(7)外露，且蒸汽腔(4)與集氣管(8)相通，與蒸發(fā)器(2)連通的液體補(bǔ)償器(17)與集液管(9)相通，集氣管(8)通過(guò)蒸汽管(10 )與平板式熱交換器(12 )連接，集液管(9 )通過(guò)液體管(11)與平板式熱交換器(12)連接，平板式熱交換器(12)通過(guò)熱水管(15)與水箱(16)連接，平板式熱交換器(12)通過(guò)冷水管(13)與水泵(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，其特征在于上述太陽(yáng)電池(5)與蒸發(fā)器(2)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，其特征在于上述液體補(bǔ)償器(17)設(shè)置在蒸發(fā)器(2)的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，其特征在于上述液體補(bǔ)償器(17)的底部有小孔(18)，液體補(bǔ)償器(17)通過(guò)底部所有的小孔(18)與蒸發(fā)器(2)的上部相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻，其特征在于上述蒸發(fā)器(2)的橫截面形狀為圓形或方形。
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻。包括水泵、水箱、環(huán)路熱管光伏光熱模塊等，環(huán)路熱管光伏光熱模塊包括太陽(yáng)電池、環(huán)路熱管等，環(huán)路熱管包括蒸發(fā)器、平板式熱交換器、液體補(bǔ)償器等，蒸發(fā)器的中空腔體是蒸汽腔，太陽(yáng)電池覆蓋在蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板裝在太陽(yáng)電池和蒸發(fā)器外側(cè)，玻璃蓋板與太陽(yáng)電池之間是空氣通道，保溫層包圍在太陽(yáng)電池和蒸發(fā)器的整體四周，蒸汽腔與集氣管相通，與蒸發(fā)器連通的液體補(bǔ)償器與集液管相通，集氣管通過(guò)蒸汽管與平板式熱交換器連接，集液管通過(guò)液體管與平板式熱交換器連接，平板式熱交換器通過(guò)熱水管與水箱連接，平板式熱交換器通過(guò)冷水管與水泵連接。本實(shí)用新型有效降低光伏電池的溫度，提高光電效率，又能利用余熱。
【IPC分類】E04D13-18, F24J2-46, F24J2-32, H01L31-0525
【公開號(hào)】CN204285855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420767180
【發(fā)明人】王璋元, 楊晚生, 張向美
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日