本发明专利技术公开了一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，包括光伏电池板，吸热盘管设置于光伏电池板背侧吸热盘管的出口通过第一管路依次连接第一阀门，气液分离器和热泵，热泵的出口第二管路连接第一水箱内的放热盘管，放热盘管的出口通过第三管路连接第二阀门和膨胀阀，膨胀阀通过第四管路连接吸热盘管，第一水箱设有冷水补水阀和热水放水阀，热水放水阀连接第二水箱，第一水箱设置高度高于吸热盘管设置高度，第一管路和第二管路之间连接有与热泵并联的第三阀门，第三管路和第四管路之间连接有与膨胀阀并联的第四阀门，控制器控制系统以热管或热泵模式运行。本发明专利技术能解决水箱水温身高后散热效果差问题，维持较高发电效率并同时制取热水。
A solar photothermal photovoltaic integrated device based on heat pump
【技术实现步骤摘要】
一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置
本专利技术涉及一种太阳能光热光伏集成装置，特别是涉及一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置。
技术介绍
现有技术中的光伏光热一体机装置，达到了发电和发热采暖两用功能。其主要结构为：光伏电池板，其下布置有吸热装置铝管，电池板外接控制器、逆变器和蓄电池组，铝管内装有水连接大水箱。该装置作用原理是：通过太阳光照射在光伏电池板上，即半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流，从而再进行转换变为直流电或交流电。因为光伏板在工作时自身会产生热量，随着温度增加，会导致光电转换效率大幅降低。所以现有技术中在光板下分布的铝管(内充满水)就起到了对光伏板降温作用，另一方面，铝管内部水吸热，由于热胀冷缩原理，热水向上运动而流入存储水的水箱中，这样冷水向下流淌，继续冷却光伏板和自身吸收热量，反反复复如此循环。但是该结构的光伏光热一体机装置往往存在以下问题：1、光伏光热集成板存在不足之处，吸热装置采用的铝管内填充水，为了达到冷却效果，其铝管的管径尺寸较大，这样加大了光伏光热集成板的整体尺寸；2、铝管的导热效率并不是最佳，不能及时吸收光伏电池板上所产生的热量；3、铝管内部填充的水，在长时间的工作下难免易腐蚀，造成里面水的泄露而导致光伏电池板的损坏。4、在工作原理上：光伏电池板发电所产生的热量被底下铝管里水吸收带走，从而光伏板冷却，提高发电效率，水箱中的温度也有所上升。但是在环境温度较高，光照强烈的情况下，光伏电池板产生的热量大，而水箱散热慢，光伏电池板可能才工作很短的时间水箱内的水温就达到较高值，此时铝管内水循环的冷却作用大大减弱，光伏上所产生的热量就难以被吸收。
技术实现思路
针对上述现有技术缺陷，本专利技术的任务在于提供一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，采用热管和热泵模式切换工作使光伏电池板具有较低的工作温度，克服发电效率降低的问题。本专利技术技术方案是这样的：一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，包括光伏电池板、吸热盘管、第一水箱、放热盘管、第二水箱和控制器，所述吸热盘管设置于所述光伏电池板背侧以吸收所述光伏电池板的热量，所述吸热盘管的出口通过第一管路连接第一阀门，所述第一阀门连接气液分离器的入口，所述气液分离器的出口连接热泵的入口，所述热泵的出口通过第二管路连接所述放热盘管的入口，所述放热盘管设置于所述第一水箱内，所述放热盘管的出口通过第三管路连接第二阀门，所述第二阀门连接膨胀阀，所述膨胀阀通过第四管路连接所述吸热盘管的入口，所述第一水箱设有冷水补水阀和热水放水阀，所述热水放水阀连接所述第二水箱，所述第一水箱设置高度高于所述吸热盘管设置高度，所述第一管路和第二管路之间连接有与所述第一阀门、气液分离器和热泵并联设置的第三阀门，所述第三管路和第四管路之间连接有与所述第二阀门及膨胀阀并联设置的第四阀门，所述控制器连接有环境温度传感器，所述控制器根据所述环境温度传感器测得的环境温度控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及热泵工作。进一步地，所述光伏电池片的背侧依次设置绝缘层和吸热金属板，所述绝缘层和吸热金属板通过导热胶粘结，所述吸热盘管与所述吸热金属板焊接连接，所述吸热盘管及吸热金属板表面覆盖保温层。进一步地，所述第三管路上设有储液器，所述第四阀门与所述第三管路的连接点位于所述储液器与所述第二阀门之间。进一步地，所述第一管路上设有第五阀门，所述第三阀门与所述第一管路的连接点位于所述第五阀门与所述第一阀门之间，所述第四管路上设有第六阀门，所述第四阀门与所述第四管路的连接点位于所述膨胀阀与所述第六阀门之间。进一步地，所述吸热盘管的出口和所述第三阀门与所述第一管路的连接点之间的所述第一管路上、所述热泵的出口和所述第三阀门与所述第二管路的连接点之间的所述第二管路上以及所述吸热盘管的入口和所述第四阀门与所述第四管路的连接点之间的所述第四管路上分别设有温度计和压力计。进一步地，所述第二阀门与所述膨胀阀之间设有干燥器。本专利技术技术方案的工作原理是，在环境温度低于某一温度阈值时，由控制器控制开启第三阀门和第四阀门，关闭第一阀门和第二阀门，隔离气液分离器、热泵和膨胀阀形成热管系统，光伏电池板热量由吸热盘管吸收后在第一水箱放热，吸热盘管内工质循环吸热放热对光伏电池板散热；在环境温度高于某一温度阈值时，由控制器控制开启第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和第四阀门，打开热泵形成热泵系统，光伏电池板热量由吸热盘管吸收后，吸热盘管内工质进一步由热泵加压，然后在第一水箱放热冷凝，循环吸热。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术采用热管和热泵模式切换的方法使光伏电池板保持良好的散热状况，更有利于其内部光电转换，克服了原本发电效率低的缺点；根据环境温度切换两种模式，可以最大效率制取更多的生活或工业用水(60℃)，还可以最大提高发电效率，一举多得。附图说明图1为基于热泵的太阳能光热光伏集成装置结构示意图。图2为光伏电池板与吸热盘管集成结构示意图。图3为光伏电池板与吸热盘管集成结构侧视示意图。图4为图3的A处局部放大示意图。图5为光伏电池板与吸热盘管集成结构剖面示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。请结合图1所示，本实施例涉及的基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，包括光伏电池板1、吸热盘管2、第一水箱3、放热盘管4、第二水箱5和控制器。吸热盘管2设置于光伏电池板1背侧以吸收光伏电池板的热量，具体结构如图2至图5所示，从上之下依次由钢化玻璃6、第一EVA层7、光伏电池板1、第二EVA层8、绝缘层9、吸热金属板10、吸热盘管2和保温层11以及背板12构成。吸热金属板10与吸热盘管2可由铜材质制造，两者采用激光焊接连接保证导热效率，绝缘层9与吸热金属板10之间采用导热密封胶粘结，在吸热盘管2及吸热金属板10表面覆盖保温层11，然后与背板12同样用密封胶粘结，左右均用固定边框13加以固定，接口边缘处用密封胶粘合。吸热盘管2的出口通过第一管路14连接第一阀门15，第一管路14上设有第五阀门16。第一阀门15连接气液分离器17的入口，气液分离器17的出口连接热泵18的入口，热泵18的出口通过第二管路19连接放热盘管4的入口，放热盘管4设置于第一水箱3内。放热盘管4的出口通过第三管路20连接第二阀门21，第三管路20上设有储液器22。第二阀门21连接干燥器23，干燥器23连接膨胀阀24，膨胀阀24通过第四管路25连接吸热盘管2的入口，第四管路25上设有第六阀门26。第一水箱3设有冷水补水阀27和热水放水阀28，热水放水阀28连接第二水箱5，第一水箱3设置高度高于吸热盘管2设置高度，使放热盘管4内工质能在重力作用下流回吸热盘管2。第一管路14和第二管路19之间连接有与第一阀门25、气液分离器17和热泵18并联设置的第三阀门29，第三阀门29与第一管路14的连接点位于第五阀门16与第一阀门15之间。第三管路20和第四管路25之间连接有与第二阀门21、干燥器23及膨胀阀24并联设置的第四阀门30，第四阀门30与第三管路20的连接点位于储液器22与第二阀门21之间。第四阀门30与第四管路25的连接点位于膨胀阀24与第六阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，其特征在于，包括光伏电池板、吸热盘管、第一水箱、放热盘管、第二水箱和控制器，所述吸热盘管设置于所述光伏电池板背侧以吸收所述光伏电池板的热量，所述吸热盘管的出口通过第一管路连接第一阀门，所述第一阀门连接气液分离器的入口，所述气液分离器的出口连接热泵的入口，所述热泵的出口通过第二管路连接所述放热盘管的入口，所述放热盘管设置于所述第一水箱内，所述放热盘管的出口通过第三管路连接第二阀门，所述第二阀门连接膨胀阀，所述膨胀阀通过第四管路连接所述吸热盘管的入口，所述第一水箱设有冷水补水阀和热水放水阀，所述热水放水阀连接所述第二水箱，所述第一水箱设置高度高于所述吸热盘管设置高度，所述第一管路和第二管路之间连接有与所述第一阀门、气液分离器和热泵并联设置的第三阀门，所述第三管路和第四管路之间连接有与所述第二阀门及膨胀阀并联设置的第四阀门，所述控制器连接有环境温度传感器，所述控制器根据所述环境温度传感器测得的环境温度控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及热泵工作。
【技术特征摘要】
1.一种基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，其特征在于，包括光伏电池板、吸热盘管、第一水箱、放热盘管、第二水箱和控制器，所述吸热盘管设置于所述光伏电池板背侧以吸收所述光伏电池板的热量，所述吸热盘管的出口通过第一管路连接第一阀门，所述第一阀门连接气液分离器的入口，所述气液分离器的出口连接热泵的入口，所述热泵的出口通过第二管路连接所述放热盘管的入口，所述放热盘管设置于所述第一水箱内，所述放热盘管的出口通过第三管路连接第二阀门，所述第二阀门连接膨胀阀，所述膨胀阀通过第四管路连接所述吸热盘管的入口，所述第一水箱设有冷水补水阀和热水放水阀，所述热水放水阀连接所述第二水箱，所述第一水箱设置高度高于所述吸热盘管设置高度，所述第一管路和第二管路之间连接有与所述第一阀门、气液分离器和热泵并联设置的第三阀门，所述第三管路和第四管路之间连接有与所述第二阀门及膨胀阀并联设置的第四阀门，所述控制器连接有环境温度传感器，所述控制器根据所述环境温度传感器测得的环境温度控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及热泵工作。2.根据权利要求1所述的基于热泵的太阳能光热光伏集成装置，其特征在于，所述光伏电池片的背侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：管建峰，刘华雷，王顺沩，李越，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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