本發(fā)明涉及的是一種能源發(fā)電與制冷領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于PVT(Photovoltaic thermal，光伏/光熱)的制冷與發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
PVT集熱器包含光伏與光熱兩部分，PVT集熱器利用光生伏特效應(yīng)，使光能轉(zhuǎn)化為直流電；同時將太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的部分熱能通過熱交換收集起來，以加熱熱水，從而實現(xiàn)PVT系統(tǒng)的熱電聯(lián)供。
PVT集熱器產(chǎn)生的熱水適用于家用熱水、采暖和其他對低溫?zé)崃坑写罅啃枨蟮墓?、民用或工業(yè)領(lǐng)域。但是，現(xiàn)階段PVT集熱器的綜合效率還稍低，所以有大量科研人員對此問題進行深入研究。其主要研究內(nèi)容有:如何提高PVT集熱器的發(fā)電效率，如何將PVT集熱器的熱量應(yīng)用到采暖中，以及如何將PVT集熱器和其他系統(tǒng)集成，從而提高集成系統(tǒng)的綜合效率，例如PVT集熱器與熱泵系統(tǒng)集成、PVT集熱器與燃氣‐蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組集成等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種基于PVT的制冷與發(fā)電系統(tǒng)，除了進行PVT一重發(fā)電外，同時能夠?qū)崿F(xiàn)PVT驅(qū)動吸附制冷以及冷熱源驅(qū)動熱發(fā)電組件進行二重發(fā)電，從而可以有效提高太陽能系統(tǒng)的綜合利用率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明包括：設(shè)有蒸發(fā)盤管和第一加熱盤管的吸附制冷機組、設(shè)有第二冷卻盤管和第二加熱盤管的熱發(fā)電組件、熱水箱、PVT集熱器、冷凍水箱和空調(diào)末端，其中：第一加熱盤管兩端分別與熱水箱、第二加熱盤管一端相連，第二加熱盤管另一端與熱水箱相連，PVT集熱器兩端與熱水箱相連，蒸發(fā)盤管兩端分別與空調(diào)末端、第二冷卻盤管一端相連，第二冷卻盤管另一端與冷凍水箱相連，冷凍水箱與空調(diào)末端相連。
所述的熱水箱中加熱水依次流經(jīng)第一加熱盤管和第二加熱盤管，之后回流至熱水箱，再流入PVT集熱器，最終回流至熱水箱中，形成加熱‐充能循環(huán)；
所述的冷凍水箱中冷卻水依次流經(jīng)空調(diào)末端、蒸發(fā)盤管和第二冷卻盤管，并回流至冷凍水箱中，形成制冷循環(huán)。
所述的熱水箱設(shè)有第二出口管，該第二出口管與PVT集熱器一端通過第三進口管相連，所述相連的第二出口管和第三進口管之間設(shè)有第三水泵。
所述的熱水箱設(shè)有第一出水管，所述的第一出水管與第一加熱盤管一端相連并設(shè)有第二水泵。
所述的冷凍水箱設(shè)有第二出水管，該第二出水管與空調(diào)末端通過第四進口管相連，所述相連的第二出水管和第四進口管之間設(shè)有第四水泵。
所述的基于PVT的制冷與發(fā)電系統(tǒng)設(shè)有冷卻塔，該冷卻塔與設(shè)置于吸附制冷機組內(nèi)的第一冷卻盤管相連，所述的第一冷卻盤管兩端分別與第一進口管和第一出口管相連，形成冷卻循環(huán)回路。
所述的PVT集熱器設(shè)有第一輸電線路。
所述的熱發(fā)電組件設(shè)有第二輸電線路。
本發(fā)明涉及一種基于上述系統(tǒng)的制冷與發(fā)電方法，在發(fā)電階段，在晴天太陽輻照下，PVT集熱器采集的太陽能通過光電轉(zhuǎn)換進行一重發(fā)電，光電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的熱能加熱從熱水箱中流入的儲存水，在加熱階段通過輔助加熱器對熱水箱中儲存水進行加熱；當(dāng)水溫達到第一預(yù)設(shè)值時打開第二水泵，熱水依次流經(jīng)第一加熱盤管和第二加熱盤管并得到進一步加熱；在制冷階段，冷凍水箱中冷卻水在溫度低于第二預(yù)設(shè)值時依次通過空調(diào)末端實現(xiàn)制冷，并通過蒸發(fā)盤管和第二冷卻盤管得到進一步冷卻；此時冷凍水(即經(jīng)過空調(diào)末端用來提供冷量的介質(zhì)，其溫度一般為7‐12℃)和加熱水在熱發(fā)電組件中驅(qū)動陰陽電極實現(xiàn)二重發(fā)電，即陰極和陽極并列安裝于熱發(fā)電組件內(nèi)，第二加熱盤管覆蓋于陰極和陽極的頂部，第二冷卻盤管覆蓋于陰極和陽極的底部。
所述的吸附制冷組件中蒸發(fā)盤管中冷凍水為空調(diào)末端提供冷量或冷卻熱發(fā)電組件。
所述的第一加熱盤管中的熱水用來加熱吸附制冷機組或加熱熱發(fā)電組件。
技術(shù)效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在PVT一重發(fā)電的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)PVT驅(qū)動吸附制冷，其吸附制冷性能系數(shù)為20％～25％，同時能通過冷熱源驅(qū)動熱發(fā)電組件進行二重發(fā)電，其二重發(fā)電的效率為5％～7％；本發(fā)明有效提高了太陽能系統(tǒng)的綜合利用率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：第一出口管1、第一水泵2、冷卻塔3、第一進口管4、第三閥門5、第一冷卻盤管6、蒸發(fā)盤管7、第一加熱盤管8、吸附制冷機組9、第一閥門10、第二閥門11、第二水泵12、第一出水管13、第一回水管14、輔助加熱器15、熱水箱16、第二進口管17、第二出口管18、第三水泵19、第四閥門20、第五閥門21、第三進口管22、PVT集熱器23、第三出口管24、第一輸電線路25、第二輸電線路26、冷凍水箱27、第二回水管28、第二出水管29、第四水泵30、第二冷卻盤管31、熱發(fā)電組件32、第二加熱盤管33、第四進口管34、空調(diào)末端35、第四出口管36。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
如圖1所示，本實施例包括：設(shè)有蒸發(fā)盤管7和第一加熱盤管8的吸附制冷機組9、設(shè)有第二冷卻盤管31和第二加熱盤管33的熱發(fā)電組件32、熱水箱16、PVT集熱器23、冷凍水箱27和空調(diào)末端35，其中：第一加熱盤管8一端與熱水箱16、另一端與第二加熱盤管33一端相連并設(shè)有閥門11，第二加熱盤管33另一端與熱水箱16相連，PVT集熱器23兩端與熱水箱16相連，蒸發(fā)盤管7兩端分別與空調(diào)末端35、第二冷卻盤管31一端相連，第二冷卻盤管31另一端與冷凍水箱27相連，冷凍水箱27與空調(diào)末端35相連；
所述的熱水箱16中加熱水依次流經(jīng)第一加熱盤管8和第二加熱盤管33，之后回流至熱水箱16，再流入PVT集熱器23，最終回流至熱水箱16中，形成加熱‐充能循環(huán)；
所述的冷凍水箱27中冷卻水依次流經(jīng)空調(diào)末端35、蒸發(fā)盤管7和第二冷卻盤管31，并回流至冷凍水箱27中，形成制冷循環(huán)；蒸發(fā)盤管7內(nèi)流動的冷凍水為空調(diào)末端35提供冷量；通過制冷循環(huán)與加熱‐充能循環(huán)在熱發(fā)電組件32中的驅(qū)動，實現(xiàn)二次發(fā)電。
所述的PVT集熱器23設(shè)有第一輸電線路25。
所述的熱發(fā)電組件32設(shè)有第二輸電線路26。
優(yōu)選地，所述的空調(diào)末端35為管翅式換熱器。
本實施例設(shè)有冷卻塔3，對應(yīng)的吸附制冷機組9設(shè)有第一冷卻盤管6；所述的冷卻塔3通過設(shè)置在頂部的第一進口管4與第一冷卻盤管6一端相連，所述的冷卻塔3底部設(shè)有與第一冷卻盤管6另一端相連的第一出口管1，所述的第一出口管1設(shè)有第一水泵2和第三閥門5，第一水泵2中水流方向為從冷卻塔3流向第一冷卻盤管6；所述的第一冷卻盤管6內(nèi)流動的冷卻水，帶出吸附制冷機組9的熱量到冷卻塔3。
所述的PVT集熱器23一端設(shè)有第三進口管22，所述的熱水箱16對應(yīng)設(shè)有與之相連的第二出口管18，所述相連的第二出口管18和第三進口管22之間設(shè)有第三水泵19，且第三進口管22上設(shè)有第五閥門21，第三水泵19的水流方向為從熱水箱16流向PVT集熱器23；所述的熱水箱16為吸附制冷機組9提供穩(wěn)定的熱源；
所述的PVT集熱器23另一端設(shè)有第三出口管24，所述的熱水箱16對應(yīng)設(shè)有與之相連的第二進口管17，所述的第三出口管24與第二進口管17之間設(shè)有第四閥門20。
所述的熱水箱16通過第一出水管13與第一加熱盤管8一端相連，并設(shè)有第二水泵12和第一閥門10，第二水泵12的水流方向為從熱水箱16流向第一加熱盤管8。
所述的冷凍水箱27設(shè)有第二出水管29，所述的空調(diào)末端35對應(yīng)設(shè)有與之相連的第四進口管34，所述相連的第二出水管29和第四進口管34之間設(shè)有第四水泵30，第四水泵30的水流方向為從冷凍水箱27流向空調(diào)末端35；所述的冷凍水箱27向空調(diào)末端35輸出穩(wěn)定冷量。
所述的熱發(fā)電組件32為熱發(fā)電鐵氰化銅‐Cu/Cu2+組件，鐵氰化銅為熱發(fā)電組件32的陰極，Cu/Cu2+為熱發(fā)電組件32的陽極，其中：陰極和陽極并列安裝于熱發(fā)電組件32內(nèi)，第二加熱盤管33覆蓋于陰極和陽極的頂部，第二冷卻盤管31覆蓋于陰極和陽極的底部。
所述的熱水箱16底部設(shè)有輔助加熱器15。
所述的冷凍水箱27與熱水箱16通過溢流管相連，當(dāng)冷凍水箱27和/或熱水箱16的水太多時，多余水通過溢流管排出。
本發(fā)明工作時：在晴天太陽輻照下，PVT集熱器23采集的太陽能通過光電轉(zhuǎn)換進行一重發(fā)電，光電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的熱能加熱從熱水箱16中流入的儲存水，在陰雨天可通過輔助加熱器15對熱水箱16中儲存水進行加熱；熱水溫度達到65‐90℃后，打開第二水泵12，熱水依次流經(jīng)第一加熱盤管8和第二加熱盤管33并得到進一步加熱；而冷凍水箱27中冷凍水依次通過空調(diào)末端35實現(xiàn)制冷，并通過蒸發(fā)盤管7和第二冷卻盤管31得到進一步冷卻；此時冷凍水和加熱水在熱發(fā)電組件32中驅(qū)動陰陽電極實現(xiàn)二重發(fā)電，即陰極和陽極并列安裝于熱發(fā)電組件32內(nèi)，第二加熱盤管33覆蓋于陰極和陽極的頂部，第二冷卻盤管31覆蓋于陰極和陽極的底部；而在吸附制冷組件9中蒸發(fā)盤管7中冷凍水可以用來為空調(diào)末端35提供冷量，也可以用來冷卻熱發(fā)電組件32；第一加熱盤管8中的熱水，可以用來加熱吸附制冷機組9，也可以用來加熱熱發(fā)電組件32。
上述過程中，PVT集熱器23通過第一輸電線路25實現(xiàn)一重發(fā)電，發(fā)電效率為16‐19％；熱發(fā)電組件32通過第二輸電線路26實現(xiàn)二重發(fā)電，發(fā)電效率為5‐7％；在吸附制冷過程中，整個系統(tǒng)吸附制冷太陽能性能系數(shù)(COPS，Solar Coefficient of Performance)為20％～25％。