[发明专利]多功能热管式光伏光热热水采暖系统及供暖方法

说明书

本发明提供一种多功能热管式光伏光热热水采暖系统及供暖方法，包括太阳能光伏发电系统、直管式热管强制水冷系统、储热水箱、闭式环路热管强制风冷系统、采暖房间、光电储存器太阳能蓄电池以及太阳能逆控一体机；直管式热管强制水冷系统包括直管式微通道热管、微通道水冷换热器和水泵，直管式微通道热管设有蒸发端和冷凝端，闭式环路热管强制风冷系统包括闭式环路热管蒸发器、闭式环路热管冷凝器和风扇,本发明具有小型化、易与建筑结合等特点，可根据不同季节光照特点，实现多功能输出满足建筑不同需求。

技术领域

本发明属于光伏光热技术领域，具体涉及一种多功能热管式光伏光热热水采暖系统及供暖方法。

背景技术

随着太阳能技术的发展和太阳能产品成本的下降，太阳能作为一种可靠的补充能源越来越受到人们的青睐，如太阳能热水系统、分布式光伏发电系统等。然而，当前系统在实际应用过程中存在功能单一、能量转换效率低和热传递效率低等问题。因此，研发可实现多功能、高转换效率和高利用率的光伏光热一体化系统成为实现建筑节能和满足用户需求的重要研究方向。

目前，光伏光热系统可采用空气或者水作为换热介质，因空气热容低、密度低传递热量能力较弱，同时空气冷却型系统与建筑结合方式较为复杂，所以当前系统多采用水冷方式进行换热。然而，水循环采暖多采用地暖形式进行，太阳能从光伏光热系统到房间经历了太阳能模块、储热水箱、地板、室内空气等多个换热过程，大量热量在传递过程中流失，整体传热效率下降；同时，水冷方式在冬季易造成管道结冰，导致系统无法正常运转。

中国专利《一种节能建筑的太阳能光伏光热系统》(CN 201310573559.9)介绍了一种光伏光热系统采用地板采暖方式为建筑提供热量，《一种发汗传热式太阳能光伏光热联用窗》(CN CN201010224257.7)将光伏光热模块以窗户的形式与建筑结合，这些系统皆具有功能单一或采暖传热效率低等问题。

发明内容

针对现有光伏光热系统功能单一或严寒地区冬季运行困难等问题，本发明提出了一种可实现强制风冷和强制水冷的热管式光伏光热热水采暖系统。该系统将直管式热管与闭式环路热管与光伏光热模块相结合，以强制水冷和强制风的换热方式实现制热水、采暖的功能。在提高换热效率的情况下，解决了冬季水路结冰和传热效率低的问题。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种多功能热管式光伏光热热水采暖系统，包括太阳能光伏发电系统1、直管式热管强制水冷系统4、储热水箱8、闭式环路热管强制风冷系统11、采暖房间17、光电储存器太阳能蓄电池20以及太阳能逆控一体机21；

太阳能光伏发电系统1安装在室外，所述太阳能光伏发电系统1包括太阳能电池片阵列2和太阳能光伏模块基板3，太阳能电池片阵列2通过热熔胶层压在太阳能光伏模块基板3正面，吸收和转换太阳能为系统提供电能和热能，太阳能蓄电池20和太阳能电池片阵列2连接，太阳能逆控一体机21和太阳能蓄电池20连接，太阳能蓄电池20和太阳能逆控一体机21组合运行用于储存电能并输送给用户端19；

直管式热管强制水冷系统4包括直管式微通道热管5、微通道水冷换热器6和水泵7，直管式微通道热管5设有蒸发端和冷凝端，直管式微通道热管5的蒸发端通过热熔胶层压在太阳能光伏模块基板3背面与太阳能光伏模块基板3进行热交换，直管式微通道热管5的冷凝端通过热熔胶层压方式与微通道水冷换热器6相结合，并与微通道水冷换热器6进行热交换，直管式微通道热管5内设有冷媒，直管式微通道热管5的蒸发端通过管内冷媒的相变，吸收太阳能光伏模块基板3的热量形成蒸汽，蒸汽上升到冷凝端后与微通道水冷换热器6里面的冷水进行强制对流换热，冷水吸收蒸汽的热量变成热水进入储热水箱8，将来自太阳能光伏模块基板3的热量储存在储热水箱8中，微通道水冷换热器6的出口通过水泵7连接至储热水箱8的入口，储热水箱8的出口连接至微通道水冷换热器6的入口，储热水箱8内的热水通过储热水箱用户端出口阀门18供给用户端19；