本發(fā)明涉及太陽能光電光熱建筑一體化系統(tǒng)(bipv/t),尤其是太陽能光伏/集熱/地源熱泵/溫差發(fā)電的光電光熱建筑一體化系統(tǒng)(即bipv/t復(fù)合系統(tǒng))。
背景技術(shù):
目前,商業(yè)化太陽能光伏電池有:光電轉(zhuǎn)化效率為13%~17%的單晶硅光伏電池,光電轉(zhuǎn)化效率為11%~15%的多晶硅光伏電池,光電轉(zhuǎn)化效率為6%~8%的非晶硅光伏電池。對于太陽輻射總量,80%~90%的能量沒有轉(zhuǎn)化為電能,而是轉(zhuǎn)化為熱能或以電磁波形式輻射出去,使太陽能光伏電池溫度升高。對于硅基太陽電池,隨著溫度升高,效率降低的幅度不斷增大。研究表明,太陽能電池的理想工作溫度為25攝氏度,每上升1℃,單晶硅太陽電池的效率降低0.3%~0.5%,多晶硅太陽電池的效率降低0.4%。同樣,光伏陣列的使用壽命在較高的運行溫度下也會縮短。太陽能光伏光熱綜合利用(pv/t)技術(shù)將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與太陽能集熱技術(shù)有機結(jié)合。一方面,可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱能,同時獲得兩種能量的收益,提高了系統(tǒng)太陽能的綜合利用率;冷卻流體可以將光伏電池的熱量帶走,從而達到對電池的冷卻作用,提高其光伏發(fā)電效率和pv陣列壽命。另外,pv/t在建筑行業(yè)的應(yīng)用,應(yīng)該充分考慮其與建筑完美結(jié)合的可能性,兼顧節(jié)能和美觀的要求。
pv/t集熱器的熱收集管徑一般比較粗,與背板接觸面小,不能有效地收集熱量和降低pv板的溫度;且冷熱管設(shè)計不合理會產(chǎn)生溫度梯度,造成電池板溫度分布不均勻,降低了電池板的使用壽命。集熱器較粗的集熱管徑和復(fù)雜的復(fù)合系統(tǒng)也造成pv/t構(gòu)件過厚,質(zhì)量過重,造成pv/t構(gòu)件的安裝施工困難,美學(xué)效果不佳,不利于實現(xiàn)與建筑的結(jié)合。
目前對于低品位余熱的回收還相對比較欠缺,相對于髙品位能源(煤、石油、天然氣等)而言,低品位余熱在相同單位內(nèi)包含的能量很低,利用難度大。但從能源利用的格局來看,低品位余熱將作為產(chǎn)能和用能的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對節(jié)能減排戰(zhàn)略的具體實施起到重要作用。如果能對收集熱量進行充分回收利用,對于實現(xiàn)零能耗建筑有著重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提出一種輕薄、便于快速安裝與更換的,均勻降溫、高效集熱、高效發(fā)電、溫度可控的光電光熱建筑一體化系統(tǒng)(即bipv/t復(fù)合系統(tǒng))。
為了實現(xiàn)上述目標(biāo),本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種太陽能光電光熱建筑一體化系統(tǒng),包括pv/t系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)、低溫差發(fā)電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
優(yōu)選地,pv/t系統(tǒng)包括pv/t組件,第一動力泵、第一膨脹閥、第一補液器和第一熱交換器;
所述地源熱泵系統(tǒng)包括室外系統(tǒng)、第二動力泵、第三膨脹閥、第四補液器、第三換熱盤管和第一熱交換器;
所述中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)包括高溫?zé)岜?、第一三通球閥、第二膨脹閥、第二補液器、第二換熱盤管、第四換熱盤管和第一熱交換器,第二熱交換器;
所述低溫差發(fā)電系統(tǒng)包括第二熱交換器、熱端、冷端、冷卻室、半導(dǎo)體熱電器件、絕熱層、電壓變化及功率調(diào)節(jié)器和地源熱泵;
所述制冷系統(tǒng)包括中高溫?zé)岜谩⒌谝蝗ㄇ蜷y、第二補液器、第二膨脹閥、第七換熱盤管、第四換熱盤管和第二熱交換器;
所述熱水系統(tǒng)包括第八換熱盤管、第二膨脹閥、冷熱水管道和第二熱交換器;
所述采暖系統(tǒng)包括第九換熱盤管、第二三通球閥、第三補液器和第二熱交換器;
所述除濕系統(tǒng)包括第二熱交換器、除濕器、三通球閥、換熱盤管、再生器和冷卻器;
所述控制系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行器,所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、監(jiān)測儀、熱敏電阻,所述執(zhí)行器6包括第一三通球閥、第一動力泵、熱泵。
優(yōu)選地,所述pv/t系統(tǒng)、所述地源熱泵系統(tǒng)、所述中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)共享同一個第一熱交換器;所述中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)和所述制冷系統(tǒng)共享同一個中高溫?zé)岜煤偷诙蛎涢y;所述中高溫?zé)岜?、所述制冷系統(tǒng)、所述低溫差發(fā)電系統(tǒng)、所述熱水系統(tǒng)、所述采暖系統(tǒng)、所述除濕系統(tǒng)共享同一個第二熱交換器。
優(yōu)選地,所述冷卻室包括散熱翅片,與地源熱泵相連的冷卻盤管、泡沫金屬復(fù)合相變材料,網(wǎng)狀分布的高導(dǎo)熱金屬絲,泡沫金屬復(fù)合相變材料的骨架為泡沫金屬cu、ni或al,其相變材料為癸酸-月桂酸二元體系以及正己酸、苯甲酸乙酯、水楊酸甲酯、油酸、正十四烷或正十六烷及其混合物等添加劑,相變溫度15℃左右。
優(yōu)選地,所述pv/t組件包括電池組件、邊框模塊和集熱模塊,所述電池組件包括光伏電池片,所述邊框模塊包括邊框,所述集熱模塊包括玻璃蓋板、密封填充材料、導(dǎo)熱材料、熱收集毛細管、熱傳導(dǎo)液冷流管道、熱傳導(dǎo)液熱流管道、熱敏電阻和微型直流動力泵。
優(yōu)選地,所述電池組件選擇性地復(fù)合背板,電池組件復(fù)合背板時,集熱模塊直接與電池組件整合,電池組件沒有復(fù)合背板時,電池組件背面增加電絕緣層,再與集熱模塊整合,整合電池組件和集熱模塊時,電池組件和集熱模塊之間涂抹導(dǎo)熱硅膠以便排出滯留的空氣。
優(yōu)選地,所述集熱模塊包括雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱收集毛細管,所述雙螺旋結(jié)構(gòu)包括冷管、熱管熱傳導(dǎo)液冷流管道、熱傳導(dǎo)液熱流管道交替排布的雙螺旋結(jié)構(gòu)或者輸入管道、輸出管道交替排布的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地,所述熱收集毛細管的輸入端口、輸出端口分別和熱傳導(dǎo)液冷流管道、熱傳導(dǎo)液熱流管道對應(yīng)連接;所述輸入端口設(shè)置有微型直流動力泵,微型直流動力泵直接從電池板取電。
優(yōu)選地,所述pv/t組件背面設(shè)有熱敏電阻,并與微型直流動力泵連接,由所述控制系統(tǒng)監(jiān)管和控制。
優(yōu)選地,所述pv/t組件緊貼屋頂安裝,由可調(diào)節(jié)的連接件實現(xiàn)組件與屋頂連接,所述連接件設(shè)有轉(zhuǎn)動軸和分別在兩個方向的第一滑槽和第二滑槽,pv/t組件通過所述轉(zhuǎn)動軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動調(diào)整,通過所述第一滑槽和第二滑槽實現(xiàn)上下左右的平移調(diào)整。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,有益效果是:
1.pv/t組件的優(yōu)點:
(1)將太陽能光電與光熱統(tǒng)一為一個整體,提高了整體的利用效率。
(2)pv/t組件分為三個模塊,光伏電池組件、集熱模塊和邊框模塊。將散亂的各個零部件整合到各個模塊中,減少安裝程序、便于管理和增強美觀效果。
(3)集熱模塊中的熱收集毛細管呈冷熱交替的雙螺旋排布,實現(xiàn)了降溫均勻,使整塊電池板溫度分布均勻,延長了使用壽命和提高發(fā)電效率;毛細管管徑比較細,布滿光伏板時,增大與其的接觸面積,提高了集熱效率;且管徑較小的毛細管也減小了pv/t組件的厚度和質(zhì)量,使pv/t組件變得輕、?。挥靡后w的導(dǎo)熱材料澆注,填充熱收集毛細管之間縫隙,在幾乎不增加pv/t組件的厚度的情況下,提高了導(dǎo)熱效率。輕薄型的pv/t組件能更好的實現(xiàn)與建筑的整合,實現(xiàn)pv/t與建筑的一體化。
(4)微型直流電動泵直接從電池板取電,縮短了電纜長度和減少電能損耗。可伸縮的熱傳導(dǎo)液管道連接件,保證了在生產(chǎn)或者安裝誤差下,熱傳導(dǎo)液管道也能正常連接??烧{(diào)節(jié)的連接件保證了pv/t組件安裝的便捷和準(zhǔn)確性。
2.太陽能光伏/集熱/地源熱泵/溫差發(fā)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)點
(1)中高溫?zé)岜弥茻釡囟雀撸梢蕴嵘茉雌肺?,并具有實施簡單、技術(shù)相對較成熟。得到的熱量可以用于熱水、溫差發(fā)電、采暖和除濕等,為實現(xiàn)零能耗建筑提供了可能。溫差發(fā)電結(jié)構(gòu)緊湊、無磨損、無泄漏;清潔、無有害物質(zhì)排放;無噪聲污染;壽命長、可靠性高,是一種綠色環(huán)保的發(fā)電方式。交換器中熱盤管第一時間把熱量盡可能地交換給溫度較低的盤管,保證較高的直接熱交換效率;泡沫金屬復(fù)合相變材料既增強導(dǎo)熱又能儲存熱量,且熱容大可以減小交換器的體積;高導(dǎo)熱金屬絲呈網(wǎng)狀分布在熱交換器中,加快導(dǎo)熱的速度,增加導(dǎo)熱效率,大大提升了交換器整體的換熱效率。
(2)pv/t系統(tǒng)與地源熱泵連接,實現(xiàn)了對進入太陽能電池板背板的導(dǎo)熱液的溫度的控制,使電池板在理想溫度的狀態(tài)下工作,提高發(fā)電效率;保證陰雨天氣和晚上熱利用末端(熱水系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和溫差發(fā)電系統(tǒng)等)能正常工作;地源熱泵系統(tǒng)還能融化冬季太陽能電池板上的積雪,保證電池板正常工作。
(3)溫差發(fā)電系統(tǒng)模塊中熱端表面為凹凸?fàn)?,?dǎo)熱效率更高。冷端與冷卻室相連,冷卻室中的多孔狀的散熱翅片直接與冷卻盤管相連,散熱效率得到保證。泡沫金屬復(fù)合相變材料和網(wǎng)狀分布的高導(dǎo)熱金屬絲提高導(dǎo)熱效率。
(4)制冷系統(tǒng)收集室內(nèi)的熱量,能再次用于熱水系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和溫差發(fā)電系統(tǒng)中,實現(xiàn)了資源的高效利用。并且與熱水系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和溫差發(fā)電系統(tǒng)共用一個高溫?zé)岜煤团蛎涢y,大大簡化了線路的復(fù)雜程度,提高了系統(tǒng)的利用效率。
(5)整個系統(tǒng)的運營,由控制系統(tǒng)控制,更加具有精確性和實時性,能快速反饋系統(tǒng)的運營情況,并且對系統(tǒng)的運營進行精細化調(diào)整,保證系統(tǒng)的效率和建筑的舒適性。
綜上,pv/t組件可以實現(xiàn)模塊化生產(chǎn),且此pv/t組件具有質(zhì)輕、形薄的特點,更加利于生產(chǎn)、施工,可以緊貼屋面安裝,同樣適用于幕墻的應(yīng)用,利于實現(xiàn)與建筑的一體化。由于此組件集熱模塊的新型結(jié)構(gòu)使降溫均勻,使用壽命也得到提高。
同時,具有一套完整的系統(tǒng),不僅能滿足熱水的需求,還能滿足冬季采暖,夏季制冷等等。且在滿足系統(tǒng)的多功能的同時,盡量簡化設(shè)備,提高系統(tǒng)的運行效率。實現(xiàn)精細化控制,使系統(tǒng)更加智能高效。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為太陽能光電光熱建筑一體化系統(tǒng)(bipv/t復(fù)合系統(tǒng))示意圖;
圖2a-2b為本發(fā)明中溫差發(fā)電結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明中控制系統(tǒng)圖;
圖4為本發(fā)明中pv/t組件結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為本發(fā)明中pv/t組件模塊示意圖;
圖6a-6g為本發(fā)明中熱收集毛細管結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7a-7d為本發(fā)明中pv/t組件連接說明圖;
圖8a-8b為本發(fā)明中熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8c為圖8b中b-b方向剖視圖;
圖8d為熱交換器中螺旋結(jié)構(gòu)盤管示意圖;
圖9為本發(fā)明中pv/t組件與屋頂連接件構(gòu)造圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
如圖1所示,一種太陽能光電光熱建筑一體化系統(tǒng)(bipv/t),該系統(tǒng)包括pv/t系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)、低溫差發(fā)電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
pv/t系統(tǒng)包括pv/t組件1,第一動力泵2、第一膨脹閥3、第一補液器4和第一熱交換器5。
中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)包括中高溫?zé)岜?、第一三通球閥24、第二膨脹閥26、第二補液器25、第二換熱盤管8、第四換熱盤管10和第一熱交換器5,第二熱交換器13;中高溫?zé)岜?將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)崮芎?,更有利于利用?/p>
結(jié)合圖2所示,低溫差發(fā)電系統(tǒng)包括第二熱交換器13、熱端14、冷端15、冷卻室16、半導(dǎo)體熱電器件22、絕熱層23、電壓變化及功率調(diào)節(jié)器和地源熱泵17(41);利用中高溫?zé)岜?提升的熱量,保證熱端14有較高的溫度。當(dāng)半導(dǎo)體熱電器件中的溫度不均勻時,溫度高處的自由電子比溫度低處的自由電子動能大,自由電子從溫度高端向溫度低端擴散,在低溫端堆積起來,從而在導(dǎo)體內(nèi)形成電場,在金屬棒兩端便引成一個電勢差。
pv/t系統(tǒng)收集的熱量為熱端14提供熱量,并且熱端14與第二熱交換器13內(nèi)相變材料接觸的表面為凹凸?fàn)?,增大接觸面積使導(dǎo)熱效率更高,將p型和n型兩種不同類型的熱電材料(p型是富空穴材料,n型是富電子材料)一端相連形成一個pn結(jié),熱14端位于第二熱交換器13中,冷端15位于冷卻室16,其中,冷卻室16,包括散熱翅片18,與地源熱泵41相連的冷卻盤管19、泡沫金屬復(fù)合相變材料20、網(wǎng)狀分布的高導(dǎo)熱金屬絲21。冷卻盤管19緊貼著多孔狀的散熱翅片18,在散熱翅片18上有一些孔洞,增大散熱翅片18與相變材料的接觸面積。地源熱泵41為冷卻室16提供冷量。具體地,泡沫金屬復(fù)合相變材料20的骨架為泡沫金屬cu、ni或al,其相變材料為癸酸-月桂酸二元體系以及正己酸、苯甲酸乙酯、水楊酸甲酯、油酸、正十四烷或正十六烷及其混合物等添加劑,相變溫度15℃左右。
制冷系統(tǒng)包括中高溫?zé)岜?、第一三通球閥24、第二補液器25、第二膨脹閥26、第七換熱盤管27、第四換熱盤管1和第二熱交換器13;其與中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)整合,使整個復(fù)合系統(tǒng)得到簡化。制冷系統(tǒng)末端的第七換熱盤管27收集室內(nèi)的熱量加以利用,同時降低室內(nèi)溫度。
熱水系統(tǒng)包括第八換熱盤管25、第二膨脹閥26’、冷熱水管道和第二熱交換器13;利用pv/t系統(tǒng)收集的熱量,通過中高溫?zé)岜?提升溫度后,用于熱水的需求。
采暖系統(tǒng)包括第九換熱盤管28、第二三通球閥29、第三補液器30和第二熱交換器13;
除濕系統(tǒng)包括第二熱交換器13、除濕器、三通球閥31、換熱盤管11、再生器和冷卻器16;除濕系統(tǒng)利用pv/t系統(tǒng)收集的熱量通過中高溫?zé)岜?(18)升溫后,對吸濕后的溶液加熱,完成系統(tǒng)的循環(huán)。
如圖3所示,控制系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行器33,傳感器包括溫度傳感器34、壓力傳感器35、監(jiān)測儀36、熱敏電阻,執(zhí)行器33包括第一三通球閥24、第一動力泵2、熱泵。通過安裝在各處的傳感器,控制系統(tǒng)能及時地反饋系統(tǒng)運行狀況并通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作方式。
地源熱泵系統(tǒng)包括室外系統(tǒng)(主要是地埋管、地埋管填料)、第二動力泵37、第三膨脹閥38、第四補液器39、第三換熱盤管9和第一熱交換器5;地源熱泵系統(tǒng)與pv/t系統(tǒng)連接,可以控制太陽能電池板背板的溫度;在陰雨天氣和晚上太陽能電池板無法工作時,地源熱泵17可以作為中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)的熱源。
pv/t系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)共享同一個第一熱交換器5;中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)和制冷系統(tǒng)共享同一個中高溫?zé)岜?和第二膨脹閥26;中高溫?zé)岜谩⒅评湎到y(tǒng)、低溫差發(fā)電系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)共享同一個第二熱交換器13。
pv/t系統(tǒng)收集pv/t組件1發(fā)電產(chǎn)生的熱量,該熱量通過熱交換器5,被交換進入中高溫?zé)岜孟到y(tǒng);攜帶該熱量的工質(zhì),經(jīng)過中高溫?zé)岜?壓縮升溫后變成高溫高壓液體,在通過第二熱交換器13交換出熱量釋放出大量的高溫?zé)崮埽糜跓崴?,溫差發(fā)電、除濕和采暖等;工質(zhì)完成熱交換后,通過第二熱交換器13再回到中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)中,通過第二膨脹閥26釋放熱量膨脹后變成低溫低壓蒸氣,通過第一三通球閥24和第二換熱盤管8可實現(xiàn)對第一熱交換器5進行降溫;或者第一三通球閥24和第七換熱盤管27可實現(xiàn)對房間進行降溫,其收集的室內(nèi)熱量可以用來進行熱水、溫差發(fā)電和除濕等;再利用地源熱泵系統(tǒng)17,可實現(xiàn)對第一熱交換器5的溫度控制,從而實現(xiàn)對回到pv/t系統(tǒng)導(dǎo)熱液溫度的控制;制冷系統(tǒng)27也整合到其中,滿足夏季制冷需求;控制系統(tǒng)監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
結(jié)合圖4和圖5所示,pv/t組件1包括電池組件111、邊框模塊112和集熱模塊113,電池組件111包括光伏電池片1112,邊框模塊112包括邊框1124,集熱模塊113包括玻璃蓋板1131、密封填充材料1132、導(dǎo)熱材料1133、熱收集毛細管1134、熱傳導(dǎo)液冷流管道1135、熱傳導(dǎo)液熱流管道1136、熱敏電阻和微型直流動力泵1139。
電池組件111和集熱模塊113通過u型的邊框1124整合為一體。電池組件111可以選擇性地復(fù)合背板,電池組件111復(fù)合背板時,集熱模塊113直接與電池組件111整合,可以降低對背板材料的要求;電池組件111沒有復(fù)合背板時,電池組件111背面增加電絕緣層23,再與集熱模塊113整合,這樣可以對pv/t組件1的質(zhì)量和厚度進行控制。整合電池組件111和集熱模塊113時,電池組件111和集熱模塊113之間涂抹導(dǎo)熱硅膠,排出滯留的空氣。電池組件111產(chǎn)生的電量可以直接加以利用,也可以并入電網(wǎng)。
集熱模塊113包括雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱收集毛細管1134,雙螺旋結(jié)構(gòu)為熱傳導(dǎo)液冷流管道1135、熱傳導(dǎo)液熱流管道1136交替排布的雙螺旋結(jié)構(gòu)或者輸入管道1137、輸出管道1138交替排布的雙螺旋結(jié)構(gòu),集熱模塊113包括導(dǎo)熱系數(shù)高的材質(zhì)(如純銅、紫銅等)制成的阻力較小的圓管,實現(xiàn)均勻降溫。集熱模塊113,可整合(或不整合)絕熱層1140,絕熱層1140(16)為eps、xps、vip、巖棉、玻璃棉或者酚醛泡沫。
如圖6a-6g所示,熱收集毛細管1134的螺旋結(jié)構(gòu)可以有多種方式。圖6a-6c由一根熱收集毛細管1134循環(huán)排布為冷熱管交替的同心圓螺旋結(jié)構(gòu),可以環(huán)繞成不同的形狀,以適應(yīng)不同形狀的電池板;圖6d由一根熱收集毛細管1134冷熱管交替并列排布;圖6e由兩根熱收集毛細管1134并列排布,二者進水口和出水口的方向相反,以保證降溫均勻;圖6f在進水口處,熱收集毛細管1134一分為二,并列螺旋排布,共用一個微型直流動力泵1139;圖6g在與圖6e不同的是,圖6g中兩根熱收集毛細管1134分別一分為二,冷熱管交替更為均勻。熱收集毛細管1134的結(jié)構(gòu)還可以在此基礎(chǔ)上進行拓展,以保證均勻降溫。
如圖7a-7d所示,圖8a展示的是在圖6d中熱收集毛細管1134的管道排布情況,其中的熱傳導(dǎo)液冷流管道1135、熱傳導(dǎo)液熱流管道1136和熱收集毛細管的輸入端口1137熱收集毛細管的輸出端口1138被整合于邊框模塊112中。圖8b展示的是pv/t組件1正面排布的狀態(tài),圖8c是圖8b的局部放大圖:熱傳導(dǎo)液冷流管道1135的輸入端口1125,熱傳導(dǎo)液熱流管道1135的輸出端口1126,熱傳導(dǎo)液熱流管道的輸入端口1122,熱傳導(dǎo)液熱流管道的輸出端口1123。電纜的接線端口1121。相鄰兩個組件之間的間隔空間可以安裝微型逆變器1138,維修人員也可以利用這個空間進行維修。圖8d是可伸縮的熱傳導(dǎo)液管道連接件,由帶有螺紋的伸縮桿1240、1241墊片和1242鎖緊螺母實現(xiàn)伸縮。
熱收集毛細管1134的輸入端口1137、輸出端口1138分別和熱傳導(dǎo)液冷流管道1135、熱傳導(dǎo)液熱流管道1136對應(yīng)連接;熱收集毛細管1134的輸入端口1137還設(shè)置有微型直流動力泵1139,微型直流動力泵1139直接從電池板取電。
熱收集毛細管1134為冷熱交替的雙螺旋結(jié)構(gòu),相應(yīng)程度的倒角和適當(dāng)增加管間距來減小導(dǎo)熱液的循環(huán)阻力。填充毛細管縫隙的導(dǎo)熱材料1133的熔點遠遠低于熱收集毛細管1134的熔點,所以可以在排布好的熱收集毛細管1134上直接澆注液態(tài)的導(dǎo)熱材料1133,使二者緊密貼合。導(dǎo)熱層下面可以復(fù)合絕熱層1140,增加熱收集的效率,也可以不復(fù)合絕熱層1140,在熱收集環(huán)路停止工作時,能通過自然通風(fēng)來降低電池板背板溫度。
邊框模塊112,整合了各種管線和接口,邊框1124上設(shè)置有電纜1127的電路接觸點1121和熱傳導(dǎo)液冷流管道的輸入端口1122、輸出端口1123,熱傳導(dǎo)液熱流管道的輸入端口1125、輸出端口1126;電纜1127、熱收集毛細管1134的輸入端口1137、輸出端口1138,熱傳導(dǎo)液冷流管道1135、熱傳導(dǎo)液熱流管道1136和微型直流動力泵1139都整合于邊框1124內(nèi);u型的邊框1124還作為電池組件111和集熱模塊113的連接固定件。
如圖8所示,第一熱交換器5和第二13的構(gòu)造示意,螺旋狀的換熱盤管排布情況如剖面圖所示,其螺旋半徑依次減小一個換熱盤管的管徑,實現(xiàn)緊貼排布,且接觸面積較大,保證直接熱交換效率;換熱盤管在熱交換器5從外到里的順序是第三換熱盤管9、第二換熱盤管8、第一換熱盤管7;換熱盤管在熱交換器13中從外到內(nèi)的順序中是第五換熱盤管11、第四換熱盤管10、第六換熱盤管12。第二熱交換器13和第一熱交換器5中填充泡沫金屬復(fù)合相變材料68,在交換器布有網(wǎng)狀的高導(dǎo)熱金屬絲69,增強導(dǎo)熱效率。其中,泡沫金屬復(fù)合相變材料的骨架為泡沫金屬cu、ni或al,其相變材料為石蠟、聚氧乙烯、結(jié)晶性脂方酸、烷烴或酯類及其混合物等,其相變溫度為25℃左右。第二熱交換器13與第一熱交換器5的構(gòu)造基本相同。
如圖9所示,pv/t組件1與屋頂?shù)倪B接件設(shè)有兩個方向的第一滑槽60和第二滑槽61,在安裝時可以實現(xiàn)兩個方向的微調(diào),使其與相鄰組件對齊。在與屋頂?shù)倪B接點上,設(shè)有轉(zhuǎn)動軸62,可以實現(xiàn)第三個方向上的調(diào)節(jié),使其與相鄰組件平行或垂直。在轉(zhuǎn)動軸62上加墊片,還可以實現(xiàn)第四個方向上的調(diào)節(jié)。pv/t組件1緊貼屋頂安裝,由可調(diào)節(jié)的連接件實現(xiàn)組件與屋頂連接,保證安裝的準(zhǔn)確性。連接件設(shè)有轉(zhuǎn)動軸62和兩個方向的第一滑槽60和第二滑槽61,pv/t組件1可以通過轉(zhuǎn)動軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動調(diào)整,通過滑槽實現(xiàn)上下左右的平移調(diào)整。
pv/t組件1安裝在幕墻上時,pv/t組件1固定于支撐鋼架上。
本發(fā)明的太陽能光電光熱建筑一體化系統(tǒng)的安裝步驟:
第一步,在工廠把光伏電池組件111、邊框模塊112和集熱模塊113組裝為一個整體,在光伏電池組件111背面抹上導(dǎo)熱硅膠與集熱模塊113連接,再通過u型邊框1124實現(xiàn)三者的整合。
第二步,pv/t組件1緊貼屋面安裝。選定一個角安裝連接件,先把連接件固定在屋頂,再把pv/t組件1半固定在連接件上。進行轉(zhuǎn)動調(diào)整,使其與相鄰組件平行或垂直;方向調(diào)整好后,通過滑槽60、61進行上下左右平移調(diào)整,使其與相鄰組件在對齊。調(diào)整完成后,固定連接件上所有的可調(diào)節(jié)的連接點,安裝其他三個角的連接件。
第三步,連接電纜和熱傳導(dǎo)液輸送管道,連接預(yù)留在邊框模塊112上的電路接線端;可伸縮的熱傳導(dǎo)液管道連接件與pv/t組件1預(yù)留在邊框上的接口1125相連,調(diào)整構(gòu)件長度使其與下一個pv/t組件1的預(yù)留接口1126連接,都連接好后,擰緊自鎖螺母1242,使每個連接點都固定住。將熱傳導(dǎo)液輸送管道與熱傳導(dǎo)液總匯流管道連接。
第四步,把微型逆變器1138固定在pv/t組件1之間預(yù)留的空間,首先安裝接線盒,將微型逆變器1138固定在支架上,進行相應(yīng)的接線,將微型逆變器1138接地,最后與光伏板連接。
第五步,將pv/t組件1與集熱系統(tǒng)相連,集熱系統(tǒng)連接地源熱泵系統(tǒng)和中高溫?zé)岜孟到y(tǒng);將溫差發(fā)電系統(tǒng)整合到系統(tǒng)中,分別與中高溫?zé)岜孟到y(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)相連;再把熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)整合到復(fù)合系統(tǒng)中。最后,每個系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的感應(yīng)器和執(zhí)行器,并將連接到控制系統(tǒng),實現(xiàn)對整bipv/t復(fù)合系統(tǒng)的智能化管理和控制。
第六步,調(diào)試電路和熱傳導(dǎo)液輸送線路等。打開開關(guān),接通線路,看各個組件和系統(tǒng)是否能夠正常運行。若發(fā)現(xiàn)有局部不能正常運行,檢測組件是否損壞,或線路有無故障,查明原因后即可進行更換檢修。
第七步,調(diào)試正常后,進行密封,防水及保護線路。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,上述實例不以任何形式限制本發(fā)明,凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。