專利名稱:環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻的制作方法
【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，太陽電池覆蓋在蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板裝在太陽電池和蒸發(fā)器外側(cè)，玻璃蓋板與太陽電池之間是空氣通道，保溫層包圍在太陽電池和蒸發(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，集氣管通過蒸汽管與平板式熱交換器連接，集液管通過液體管與平板式熱交換器連接，平板式熱交換器通過熱水管與水箱連接，平板式熱交換器通過冷水管與水泵連接。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。
【專利說明】環(huán)路熱管型光伏光熱一體墻

【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]隨著我國人口不斷增長和人們生活水平不斷提高，資源短缺、能源價(jià)格上漲、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重。不斷增長的能源需求對(duì)我國提出兩個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn):氣候變化和能源安全。我國政府正在積極采取行動(dòng)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。太陽能作為一種重要的可持續(xù)能源，儲(chǔ)量無限，清潔無污染，尋求建筑技術(shù)應(yīng)用過程中節(jié)能降耗、有效利用太陽能的方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能減排的目標(biāo)具有十分重要的意義。
[0003]太陽能光伏電池是一種利用光的伏特效應(yīng)，將太陽輻射直接轉(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%?？梢钥闯稣丈涞诫姵乇砻嫔系拇蟛糠痔柲芪茨苻D(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)。這種利用太陽能發(fā)電同時(shí)制備熱水或供暖的系統(tǒng)即為太陽能光伏光熱系統(tǒng)。近十年來，隨著太陽電池和集熱器效率的提高，將太陽能光伏光熱系統(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)相變過程來傳遞熱量。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，太陽電池覆蓋在蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板裝設(shè)在太陽電池和蒸發(fā)器的外側(cè)，玻璃蓋板與太陽電池之間是空氣通道，保溫層包圍在太陽電池和蒸發(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，集氣管通過蒸汽管與平板式熱交換器連接，集液管通過液體管與平板式熱交換器連接，平板式熱交換器通過熱水管與水箱連接，平板式熱交換器通過冷水管與水泵連接。
[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吸收太陽輻射，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、結(jié)構(gòu)靈活、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)。

【附圖說明】

[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)在太陽電池5和蒸發(fā)器2的外側(cè)，玻璃蓋板7與太陽電池5之間是空氣通道6，保溫層I包圍在太陽電池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通過蒸汽管10與平板式熱交換器12連接，集液管9通過液體管11與平板式熱交換器12連接，平板式熱交換器12通過熱水管15與水箱16連接，平板式熱交換器12通過冷水管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)太陽輻射透過真空玻璃蓋板7和空氣通道6，照射到太陽電池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)，通過蒸汽腔4到達(dá)集氣管8處，然后通過蒸汽管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。
【權(quán)利要求】
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)在太陽電池(5)和蒸發(fā)器(2)的外側(cè)，玻璃蓋板(7)與太陽電池(5)之間是空氣通道(6)，保溫層(I)包圍在太陽電池(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)通過蒸汽管(10 )與平板式熱交換器(12 )連接，集液管(9 )通過液體管(11)與平板式熱交換器(12)連接，平板式熱交換器(12)通過熱水管(15)與水箱(16)連接，平板式熱交換器(12)通過冷水管(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。
【文檔編號(hào)】E04D13-18GK204285855SQ201420767180
【發(fā)明者】王璋元, 楊晚生, 張向美 [申請(qǐng)人]廣東工業(yè)大學(xué)