[发明专利]一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种智能型太阳能光伏光热集热器，包括光伏电池板、保温层、支撑背板、金属框架和余热回收系统，所述余热回收系统包括换热管、第一水管、第一控制阀、变频水泵、第二水管、第二控制阀、热水箱和智能控制装置，所述余热回收系统还包括的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、设置在换热管出水口的第四温度传感器和设置在第一水管上的流量传感器，所述智能控制装置包括监测模块、第一获取模块、第一控制模块、采集模块、第一计算模块、判断模块、第二控制模块、第三控制模块、第二计算模块和第四控制模块。本发明结构简单，可使水泵在合理的流量运行下实现整个集热器的集热性能最大化提高，有效降低变频水泵的用电能耗。

技术领域

本发明涉及太阳能集热器和光伏光热一体化技术领域，尤其涉及一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法。

背景技术

太阳能光伏光热集热器是将光伏电池与太阳能集热技术结合起来，在太阳能转化为电能的同时，由集热组件中的冷却介质带走电池的热量加以利用，在冷却光伏电池提高电效率的同时还可产生热水。该技术实现了光伏组件和太阳能集热器的一体化，节省了应用成本，有效控降低了光伏电池的工作温度和提高了光伏电池的发电效率，延长了光伏电池的使用寿命，并且还可得到洁净的生活热水，目前已得到了十分广泛的应用。

现有的太阳能光伏光热集热器多采用水冷方式吸收光伏电池板的热量，即在光伏电池板背面安装换热管和在换热管中通入冷水带走光伏电池板的热量并作为生活用水，其中，通入换热管的冷水流速对整个集热器的集热性能提升非常关键，水流速率过小，虽然水泵消耗的电能较小，但会导致集热效率较低，水流速率过高导致热损失增大也不利于系统的集热性能，也造成了水泵电能的过高消耗。

目前的太阳能光伏光热集热器中冷水流速多采用定性控制，如根据太阳光的光照强度进行定性控制，太阳光光照强度高，冷水流速大，太阳光光照强度低，冷水流速小，虽然使集热器具有较高的集热效率，但也存在一些问题，如冷水流速值需根据大量的试验分析得出，由于不同地区的太阳光光照强度、照射角度各不相同，试验分析得出的水流速度值使用时通用性较差，在多个地区应用时试验成本太高；又如太阳能光伏光热集热器发电时产生的热量不仅与太阳光光照强度有关，还与环境温度、发电效率有关，单考虑光照强度试验得出的数据准确性一般，有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供了一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法，根据估算的余热回收系统的平均吸热功率和实时获取的余热回收系统的吸热功率来调整变频水泵的流速，以使得调整后的余热回收系统的吸热功率与所述平均吸热功率相匹配，从而使水泵在合理的流量运行下实现整个集热器的集热性能最大化提高，有效降低了水泵的用电能耗。

为此，本发明采用如下的技术方案： 一种智能型太阳能光伏光热集热器，包括光伏电池板、保温层、支撑背板、金属框架和余热回收系统，所述余热回收系统包括换热管、第一水管、第一控制阀、变频水泵、第二水管、第二控制阀、热水箱和智能控制装置，所述余热回收系统还包括设置在空气层内的第一温度传感器、设置在换热管上的第二温度传感器、设置在换热管进水口的第三温度传感器、设置在换热管出水口的第四温度传感器和设置在第一水管上的流量传感器，所述智能控制装置包括监测模块、第一获取模块、第一控制模块、采集模块、第一计算模块、判断模块、第二控制模块、第三控制模块、第二计算模块和第四控制模块；

所述监测模块用于监测当前时间是否处于预设热回收时间段，其中，所述预设热回收时间段包括第一预设热回收时间段和处于第一预设热回收时间段之后的第二预设热回收时间段；

所述第一获取模块用于在当前时间刚处于第一预设热回收时间段内时，实时获取换热管内的水温和空气层内的空气温度；

所述第一控制模块用于控制变频水泵以预设流量运行第一预设时间后关闭第二预设时间，控制第一控制阀和第二控制阀打开第一预设时间后关闭第二预设时间，所述第一预设时间和第二预设时间之和为第一预设热回收时间段的时间长度；