專利名稱：一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能利用裝置，具體涉及一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置。
背景技術(shù)：
伴隨著人類文明的進步，能源利用的途徑和等級進入了一個前所未有的階段，能源與環(huán)境已經(jīng)成為21世紀人類社會發(fā)展面臨的重大核心問題，目前廣泛使用的煤炭、石油以及天然氣等化石能源給生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的影響和破壞，且儲量正在日益減少、價格也在不斷攀升，由此引發(fā)的能源危機和戰(zhàn)爭也在日趨增多，核能作為一種高密度能源相比于傳統(tǒng)能源具有諸多優(yōu)勢，但其潛在的放射性危害卻一直威脅著人類的生存。人類對新能源特別是與生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)的清潔安全的新能源充滿渴求。太陽能一直是人類的最大能源途徑，理論推算表明到達地球陸地表面的太陽能大約7X109MW，相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗的總能量的3. 5萬多倍，但是相比于傳統(tǒng)化石能源和核能，太陽能屬于低密度能源，單一利用途徑難以滿足現(xiàn)實需求。在發(fā)達國家和地區(qū)，人們對生活舒適程度的追求已經(jīng)使空調(diào)成為現(xiàn)代生活的必需品。目前，絕大多數(shù)空調(diào)采用氟利昂一類的制冷劑，利用制冷劑的相變(氣相和液相轉(zhuǎn)化)， 吸收或釋放熱量，達到調(diào)節(jié)溫度的效果，制冷劑的廣泛使用對生態(tài)造成嚴重的負面影響，傳統(tǒng)空調(diào)通常需要泵、壓縮機等部件，在消耗大量電能和原材料的同事還會產(chǎn)生惱人的噪聲污染。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，空調(diào)用電量正在飛速增長，每到夏季，各大城市的拉閘限電現(xiàn)象日趨增多。1834年帕貼耳效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)之后，隨著半導(dǎo)體材料的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體制冷逐漸從實驗室走向應(yīng)用實踐，并在國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和日常生活等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。相比于其它技術(shù)，半導(dǎo)體制冷具有顯著優(yōu)勢無機械傳動部分，工作中無噪音，無液、氣工作介質(zhì)，因而不污染環(huán)境，制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響，在大的機械過載條件下，能夠正常的工作，通過調(diào)節(jié)工作電流的大小，可方便調(diào)節(jié)制冷速率，通過切換電流方向，可使制冷器從制冷狀態(tài)變?yōu)橹茻峁ぷ鳡顟B(tài)，作用速度快，使用壽命長，且易于控制。目前，太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有太陽能電池板和半導(dǎo)體制冷件工作時，會有大量熱量產(chǎn)生，這些熱量一方面影響設(shè)備的工作性能，一方面散失到環(huán)境中造成能量的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有太陽能電池板和半導(dǎo)體制冷件工作時，產(chǎn)生大量熱量影響設(shè)備的工作性能，且散失到環(huán)境中造成能量浪費，以及傳統(tǒng)太陽能熱水器水溫較低達不到需求的問題，進而提出一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明包括水泵、第一水冷交換器、半導(dǎo)體制冷器、導(dǎo)冷模塊、光伏電池、太陽能集熱器、溫水箱和第二水冷交換器，所述水泵的輸入端與冷水井連接，所述水泵的輸出端與第一水冷交換器的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器的一端與第一水冷交換器的交導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器的另一端與導(dǎo)冷模塊連接，所述第一水冷交換器的輸出端與第二水冷交換器的輸入端連接，所述光伏電池下表面與第二水冷交換器的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器的電輸入端連接，所述第二水冷交換器的輸出端太陽能集熱器的輸入端連接，所述太陽能集熱器的輸出端與保溫水箱連接，所述太陽能集熱器的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。本發(fā)明包括水泵、第一水冷交換器、半導(dǎo)體制冷器、導(dǎo)冷模塊、光伏電池、太陽能集熱器、換熱器和第二水冷交換器，所述水泵的輸入端與冷水井連接，所述水泵的輸出端與第一水冷交換器的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器的一端與第一水冷交換器的導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器的另一端與導(dǎo)冷模塊連接，所述第一水冷交換器的輸出端與第二水冷交換器的輸入端連接，所述光伏電池的下表面與第二水冷交換器的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器的電輸入端連接，所述第二水冷交換器的輸出端與太陽能集熱器的輸入端連接，所述太陽能集熱器的輸出端與換熱器的輸入端連接，所述太陽能集熱器的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出“冷水梯級升溫技術(shù)”，即冷卻水經(jīng)由半導(dǎo)體制冷器使水溫從15°C升至30°C，然后通過光伏電池工作面，使水溫從30°C升至50°C，最后送入太陽能集熱器使水溫進一步升至70°C。本發(fā)明采用水作為熱載體降低了光伏電池表面溫度和半導(dǎo)體熱端溫度，從而提高光伏電池發(fā)電效率和半導(dǎo)體空調(diào)制冷量，采用15°C冷卻水時，可將半導(dǎo)體制冷器熱端溫度降低^rc,達到較好的制冷效果；由于太陽能集熱器進水水溫的升高，輸出熱水的水溫不需輔助加熱即可達到70°c，從而可為人們生活提供高品質(zhì)的熱水；此外，本發(fā)明還采用地下滯水層蓄熱與冷卻相結(jié)合的方案，將多余熱量儲存在地下，在冬季時將熱量取出滿足供暖需求，實現(xiàn)了能源的綜合利用，提高了能源利用效率。


圖1是本發(fā)明第一種方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明第二種方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置包括水泵1、第一水冷交換器2、半導(dǎo)體制冷器3、導(dǎo)冷模塊4、光伏電池 6、太陽能集熱器7、溫水箱9和第二水冷交換器11，所述水泵1的輸入端與冷水井連接，所述水泵1的輸出端與第一水冷交換器2的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器3的一端與第一水冷交換器2的導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器3的另一端與導(dǎo)冷模塊4連接，所述第一水冷交換器2的輸出端與第二水冷交換器11的輸入端連接，所述光伏電池6下表面與第二水冷交換器11的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池6的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器3的電輸入端連接，所述第二水冷交換器11的輸出端太陽能集熱器7的輸入端連接，所述太陽能集熱器7 的輸出端與保溫水箱9連接，所述太陽能集熱器7的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。 本實施方式中冷卻水通過水泵1由冷水井中進入第一水冷交換器2中，在第一水冷交換器 2中通過第一水冷交換器2的交換壁與半導(dǎo)體制冷器3換冷，換冷后冷卻水的溫度由15°C 升至30°C，隨后進入第二水冷交換器11中，在第二水冷交換器11中冷卻水通過第二水冷交換器11的交換壁使光伏電池6降溫，此時，冷卻水的水溫從30°C升至50°C，隨后冷卻水進入太陽能集熱器7中，太陽能集熱器7使冷卻水的溫度進一步升至70°C，升溫至70°C的水進入保溫水箱9后再進入室內(nèi)，從而可為人們生活提供高品質(zhì)的熱水，本實施方式中降溫后的光伏電池6工作效率提高，光伏電池6為半導(dǎo)體制冷器3提供電能。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置的太陽能集熱器7的輸出端與保溫水箱9的輸入端之間設(shè)有截止閥8。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置的導(dǎo)冷模塊4上設(shè)有風(fēng)扇5。本實施方式保證了冷氣能快速進入室內(nèi)，提高了換冷效率。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置包括水泵1、第一水冷交換器2、半導(dǎo)體制冷器3、導(dǎo)冷模塊4、光伏電池 6、太陽能集熱器7、換熱器10和第二水冷交換器11，所述水泵1的輸入端與冷水井連接，所述水泵1的輸出端與第一水冷交換器2的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器3的一端與第一水冷交換器2的導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器3的另一端與導(dǎo)冷模塊4連接，所述第一水冷交換器2的輸出端與第二水冷交換器11的輸入端連接，所述光伏電池6的下表面與第二水冷交換器11的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池6的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器3的電輸入端連接，所述第二水冷交換器11的輸出端與太陽能集熱器7的輸入端連接，所述太陽能集熱器7的輸出端與換熱器10的輸入端連接，所述太陽能集熱器7的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。本實施方式中冷卻水通過水泵1由冷水井中進入第一水冷交換器2 中，在第一水冷交換器2中通過第一水冷交換器2的交換壁與半導(dǎo)體制冷器3換冷，換冷后冷卻水的溫度由15°C升至30°C，隨后進入第二水冷交換器11中，在第二水冷交換器11中冷卻水通過第二水冷交換器11的交換壁使光伏電池6降溫，此時，冷卻水的水溫從30°C升至50°C，隨后冷卻水進入太陽能集熱器7中，太陽能集熱器7使冷卻水的溫度進一步升至 700C，升溫至70°C的水進入換熱器10中將換熱器10內(nèi)的自來水加熱，加熱后的自來水進入室內(nèi)，從而可為人們生活提供高品質(zhì)的熱水，本實施方式中降溫后的光伏電池6工作效率提高，光伏電池6為半導(dǎo)體制冷器3提供電能。
具體實施方式
五結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置的太陽能集熱器7的輸出端與換熱器10的輸入端之間設(shè)有截止閥8。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。工作原理第一種方案將水泵1的輸入端通過管線與冷水井連通，并啟動水泵1將冷水井的水抽出至水冷交換器2內(nèi)；冷水井的水在第一水冷交換器2內(nèi)通過導(dǎo)熱傳熱將半導(dǎo)體制冷器3熱端的熱量帶走，此時冷水井的水的溫度上升至30°C，半導(dǎo)體制冷器3的冷端通過導(dǎo)冷模塊4將冷氣傳至建筑物內(nèi)使室內(nèi)降溫；冷水井的水由第一水冷交換器2內(nèi)輸出進入第二水冷交換器 11內(nèi)，冷卻水通過第二水冷交換器11的交換壁使光伏電池6表面溫度降低，此時冷水井的水由30°C升至50°C ；隨后冷卻水進入太陽能集熱器7內(nèi)，太陽能集熱器7通過輻射傳熱將冷水井的水的溫度由50°C升至70°C ；冷水井的水由太陽能集熱器7內(nèi)進入保溫水箱9中，保溫水箱9的輸出端與建筑物室內(nèi)的閥門連接；當(dāng)保溫水箱9內(nèi)飽和時，太陽能集熱器7與保溫水箱9之間的截止閥8關(guān)閉，多余的冷水井的水通過管線進入暖水井內(nèi)儲存。第二種方案將水泵1的輸入端通過管線與冷水井連通，并啟動水泵1將冷水井的水抽出至水冷交換器2內(nèi)；冷水井的水在第一水冷交換器2內(nèi)通過導(dǎo)熱傳熱將半導(dǎo)體制冷器3熱端的熱量帶走，此時冷水井的水的溫度上升至30°C，半導(dǎo)體制冷器3的冷端通過導(dǎo)冷模塊4將冷氣傳至建筑物內(nèi)使室內(nèi)降溫；冷水井的水由第一水冷交換器2內(nèi)輸出進入第二水冷交換器 11內(nèi)，冷卻水通過第二水冷交換器11的交換壁使光伏電池6表面溫度降低，此時冷水井的水由30°C升至50°C ；隨后冷卻水進入太陽能集熱器7內(nèi)，太陽能集熱器7通過輻射傳熱將冷水井的水的溫度由50°C升至70°C;冷水井的水由太陽能集熱器7內(nèi)進入換熱器10中，換熱器10的輸入端與自來水管連接，冷水井的水將熱量換給自來水，使自來水升溫，升溫后自來水通過換熱器10的輸出端進入建筑物的室內(nèi)供居民使用，當(dāng)換熱器10內(nèi)飽和時，太陽能集熱器7與換熱器10之間的截止閥8關(guān)閉；多余的冷水井的水通過管線進入暖水井內(nèi)儲存。
權(quán)利要求
1.一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，其特征在于所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置包括水泵(1)、第一水冷交換器( 、半導(dǎo)體制冷器C3)、導(dǎo)冷模塊(4)、光伏電池(6)、太陽能集熱器(7)、溫水箱(9)和第二水冷交換器(11)，所述水泵⑴的輸入端與冷水井連接，所述水泵(1)的輸出端與第一水冷交換器( 的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器(3)的一端與第一水冷交換器O)的導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器(3)的另一端與導(dǎo)冷模塊(4)連接，所述第一水冷交換器O)的輸出端與第二水冷交換器(11)的輸入端連接，所述光伏電池(6)下表面與第二水冷交換器(11)的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池(6) 的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器C3)的電輸入端連接，所述第二水冷交換器(11)的輸出端太陽能集熱器(7)的輸入端連接，所述太陽能集熱器(7)的輸出端與保溫水箱(9)連接，所述太陽能集熱器(7)的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，其特征在于所述太陽能集熱器(7)的輸出端與保溫水箱(9)的輸入端之間設(shè)有截止閥(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，其特征在于所述導(dǎo)冷模塊(4)上設(shè)有風(fēng)扇(5)。
4.一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，其特征在于所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置包括水泵(1)、第一水冷交換器( 、半導(dǎo)體制冷器C3)、導(dǎo)冷模塊(4)、光伏電池(6)、太陽能集熱器(7)、換熱器(10)和第二水冷交換器(11)，所述水泵(1)的輸入端與冷水井連接，所述水泵(1)的輸出端與第一水冷交換器( 的輸入端連接，所述半導(dǎo)體制冷器(3)的一端與第一水冷交換器O)的導(dǎo)熱壁面連接，所述半導(dǎo)體制冷器(3)的另一端與導(dǎo)冷模塊(4)連接，所述第一水冷交換器( 的輸出端與第二水冷交換器(11)的輸入端連接，所述光伏電池(6)的下表面與第二水冷交換器(11)的導(dǎo)熱壁面連接，所述光伏電池 (6)的電輸出端與半導(dǎo)體制冷器(3)的電輸入端連接，所述第二水冷交換器(11)的輸出端與太陽能集熱器(7)的輸入端連接，所述太陽能集熱器(7)的輸出端與換熱器(10)的輸入端連接，所述太陽能集熱器(7)的輸出端還通過管線與地下暖水井連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，其特征在于所述太陽能集熱器(7)的輸出端與換熱器(10)的輸入端之間設(shè)有截止閥(8)。
全文摘要
一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置，它涉及一種太陽能利用裝置，具體涉及一種光電冷熱一體化的太陽能利用裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有太陽能電池板和半導(dǎo)體制冷件工作時，產(chǎn)生大量熱量影響設(shè)備的工作性能，且散失到環(huán)境中造成能量浪費，以及傳統(tǒng)太陽能熱水器水溫較低達不到需求的問題。本發(fā)明通過半導(dǎo)體制冷器、光伏電池、太陽能集熱器將冷水井中的水逐級提高溫度，升溫至70℃的水進入保溫水箱或換熱器中，最后進入室內(nèi)供人們使用。本發(fā)明用于室內(nèi)制冷、光伏電池降溫、為室內(nèi)提供熱水，利用光伏電池產(chǎn)生電能。
文檔編號F24J2/00GK102419010SQ20111022106
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者吳少華, 孫飛, 朱玉雯, 陳國慶, 陳朔, 韓瑞, 高繼慧 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)