一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，包括光伏组件冷却系统、辐射冷却系统、储冷罐、冷却盘管、管道、阀门和增压泵；本系统可以全天候将传递流体的温度降低至室外空气温度以下，既解决了光伏组件的高温问题，又能为建筑物提供冷量，为建筑节能和绿色建筑提供解决方案。

A building energy comprehensive utilization system based on all-weather radiation cooling

【技术实现步骤摘要】
一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统
本专利技术涉及辐射冷却技术、光伏技术以及空调设备
，更具体的说，是涉及一种包括辐射冷却系统、光伏组件冷却系统、储冷罐、冷却盘管、空调系统相结合的建筑物能源综合利用系统。
技术介绍
近年来石油、煤炭、天然气三种能源日趋枯竭，建筑物总能耗占全国能耗总量的三分之一，而空调能耗和电力消耗往往占据建筑能耗的很大比例，因此充分利用可再生能源为建筑物提供能源势在必行。光伏技术是利用可再生能源发电的主要技术之一，然而光伏组件由于高温问题使得发电效率比较低，目前常用的光伏板冷却方式很难同时满足技术性和经济性。近年来辐射冷却技术在高效被动冷却方面的潜力备受关注，将辐射冷却技术、蓄冷技术和光伏技术相结合既能达到节能效果又能减少环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统及结构，该方法将辐射冷却技术、蓄冷技术和光伏技术相结合，不占用有效空间而且消耗极少不可再生能源，既能对光伏板进行冷却，提高光电转换效率，而且能够缓解常规机械制冷，为建筑物提供冷量，达到节能效果。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，包括光伏组件冷却系统、辐射冷却系统、储冷罐、冷却盘管、管道、阀门和增压泵；所述光伏组件冷却系统包括光伏组件和光伏换热组件，所述光伏组件覆盖在光伏换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述光伏换热组件包括第一流体管和热管，所述热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，所述热管的冷凝段设置于第一流体管内，与第一流体管内的流体接触换热；所述辐射冷却系统包括辐射冷却组件和冷却换热组件，所述辐射冷却组件覆盖在冷却换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述辐射冷却组件包括反射层和发射层，所述冷却换热组件包括进口歧管、出口歧管和第二流体管，所述进口歧管和出口歧管之间通过并排设置的第二流体管相连通，内部充满流体；所述光伏换热组件和所述冷却换热组件之间、所述光伏换热组件和储冷罐之间、以及所述冷却换热组件和储冷罐之间分别通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；所述储冷罐与冷却盘管通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；所述冷却盘管设置于空调系统的蒸发器附近。在上述技术方案中，所述流体为水、醇、油、纳米流体等换热介质。在上述技术方案中，所述的光伏组件冷却系统呈倾斜放置，所述的辐射冷却系统在光伏组件冷却系统背阳倾斜放置。在上述技术方案中，所述光伏板倾斜角度20°～40°，辐射冷却系统倾斜角度0°～30°。两排列光伏组件间距按《光伏发电设计规范》7.2.2条文计算，预留检修位置后，辐射冷却系统在此间距(150mm～300mm)内倾斜放置：式中：L—阵列倾斜角长度；D—两排列之间距离；β--阵列倾角；φ--当地纬度。在上述技术方案中，在所述光伏换热组件、冷却换热组件、流体管以及管路外侧覆盖有保温材料。在上述技术方案中，所述光伏换热组件和所述冷却换热组件之间一端通过G2G1G5G6管路连接，在G2G1管路之间设置第一阀门，在G5G6管路之间设置第三阀门；另一端通过G3G4G9G8G7管路连接，在G3G4管路之间设置第二阀门，在G7G8管路之间设置第四阀门，在G9G8管路之间设置第一增压泵。在上述技术方案中，所述光伏换热组件和储冷罐之间一端通过G2G1G11G12管路连接，在G2G1管路之间设置第一阀门，在G11G12管路之间设置第五阀门；另一端通过G3G4G10G18G17G16G13管路连接，在G3G4管路之间设置第二阀门，在G18G17管路之间设置第七阀门，在G17G16管路之间设置第二增压泵。在上述技术方案中，所述冷却换热组件和储冷罐之间一端通过G6G5G11G12管路连接，在G5G6管路之间设置第三阀门，在G11G12管路之间设置第五阀门；另一端通过G7G8G9G14G15G13管路连接，在G7G8管路之间设置第四阀门，在G9G8管路之间设置第一增压泵，在G14G15管路之间设置第六阀门。在上述技术方案中，所述储冷罐与冷却盘管之间一端通过G19G20管路连接，在G19G20管路之间设置第八阀门，另一端通过G23G22G21管路连接，在G21G22管路之间设置第九阀门，在G22G23管路之间设置第三增压泵。上述一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统包括蓄冷模式、光伏冷却+空调模式、光伏冷却模式及空调模式四种控制方式：蓄冷模式：夜晚空调系统蒸发器和光伏组件均停止工作，开启第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门和第一增压泵，关闭其余阀门和增压泵，辐射冷却组件产生的冷量被储冷罐吸收储存。光伏冷却+空调模式：当日间辐射冷却系统产生的冷量足以提供光伏组件冷却系统所需冷量时，开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第八阀门、第九阀门、第一增压泵和第三增压泵，关闭其余增压泵和阀门，来自于辐射冷却系统的冷却流体在第一增压泵的作用下流动至光伏组件背面的光伏换热组件，光伏换热组件中热管的设计通过相变快速将光伏组件的热量传递到冷却流体，使光伏换热组件的热提取率提高，冷却流体被加热后重新流动至辐射冷却系统，如此循环；夏季储冷罐储存的冷流体在第三增压泵的驱动下流动至冷却盘管，预冷室外空气送入空调系统蒸发器，提高空调系统效率。光伏冷却模式：当辐射冷却系统产生的冷量不足以提供光伏组件冷却系统所需冷量时，开启第一阀门、第二阀门、第五阀门、第七阀门和第二增压泵，关闭其余阀门和增压泵，储冷罐的冷量在第二增压泵的驱动下直接冷却光伏组件。空调模式：当空调系统蒸发器工作且光伏组件停止工作时，关闭第一阀门、第二阀门、第七阀门和第二增压泵，辐射冷却组件冷却储冷罐中的流体，冷流体在第三增压泵的作用下流动至冷却盘管，预冷室外空气。本专利技术的优点和有益效果为：与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)利用辐射冷却技术和热管技术取代了传统的水冷散热器的设计，将流体温度降低至室外空气温度以下，能在消耗少量能源的基础上大量带走光伏背板热量，提高光伏组件光电转换效率。(2)在光伏板间距之间安装辐射冷却系统，能够不占用有效空间且不受时间限制的获取天然冷量，节能环保。(3)储冷罐可以将辐射冷却系统夜间及阳光强度低时产生的大量多余冷量吸收储存，用于建筑物空调系统以及阳光强度高时光伏板冷却，达到综合利用效果。本专利技术所述一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，可以全天候将传递流体的温度降低至室外空气温度以下，既解决了光伏组件的高温问题，又能为建筑物提供冷量，为建筑节能和绿色建筑提供解决方案。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是光伏组件冷却系统的结构示意图。图3是图2中光伏换热组件结构示意图。图4是辐射冷却系统的结构示意图。图5是图4中冷却换热组件示意图。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，其特征在于：包括光伏组件冷却系统、辐射冷却系统、储冷罐、冷却盘管、管道、阀门和增压泵；/n所述光伏组件冷却系统包括光伏组件和光伏换热组件，所述光伏组件覆盖在光伏换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述光伏换热组件包括第一流体管和热管，所述热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，所述热管的冷凝段设置于第一流体管内，与第一流体管内的流体接触换热；/n所述辐射冷却系统包括辐射冷却组件和冷却换热组件，所述辐射冷却组件覆盖在冷却换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述辐射冷却组件包括反射层和发射层，所述冷却换热组件包括进口歧管、出口歧管和第二流体管，所述进口歧管和出口歧管之间通过并排设置的第二流体管相连通，内部充满流体；/n所述光伏换热组件和所述冷却换热组件之间、所述光伏换热组件和储冷罐之间、以及所述冷却换热组件和储冷罐之间分别通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；/n所述储冷罐与冷却盘管通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；/n所述冷却盘管设置于空调系统的蒸发器附近。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，其特征在于：包括光伏组件冷却系统、辐射冷却系统、储冷罐、冷却盘管、管道、阀门和增压泵；
所述光伏组件冷却系统包括光伏组件和光伏换热组件，所述光伏组件覆盖在光伏换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述光伏换热组件包括第一流体管和热管，所述热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，所述热管的冷凝段设置于第一流体管内，与第一流体管内的流体接触换热；
所述辐射冷却系统包括辐射冷却组件和冷却换热组件，所述辐射冷却组件覆盖在冷却换热组件上方，两者之间通过导热硅胶粘接，所述辐射冷却组件包括反射层和发射层，所述冷却换热组件包括进口歧管、出口歧管和第二流体管，所述进口歧管和出口歧管之间通过并排设置的第二流体管相连通，内部充满流体；
所述光伏换热组件和所述冷却换热组件之间、所述光伏换热组件和储冷罐之间、以及所述冷却换热组件和储冷罐之间分别通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；
所述储冷罐与冷却盘管通过管路相连通，在连接管路上设置有阀门和增压泵；
所述冷却盘管设置于空调系统的蒸发器附近。


2.根据权利要求1所述的一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，其特征在于：所述流体为水、醇、油、纳米流体等换热介质。


3.根据权利要求1所述的一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，其特征在于：所述的光伏组件冷却系统呈倾斜放置，所述的辐射冷却系统在光伏组件冷却系统背阳倾斜放置。


4.根据权利要求1所述的一种基于全天候辐射冷却的建筑物能源综合利用系统，其特征在于：所述光伏组件冷却系统与所述辐射冷却系统之间的间距为150mm～300mm，光伏板倾斜角度20°～40°，辐射冷却系统倾斜角度0°～30°。


5.根据权利要求1所述的一种基于全...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓奋，周志华，刘俊伟，张德宝，焦时飞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12