[发明专利]热管式光伏光热模块-热泵-相变地板耦合系统及方法

说明书

本发明提供一种热管式光伏光热模块‑热泵‑相变地板耦合系统及工作方法，包括热管式光伏光热模块、换热系统、热泵系统、供电系统；在非采暖季，热管式光伏光热模块与水冷换热器联合运行，可为建筑提供热水；同时，热泵系统逆向运行并冷却地板，为建筑提供冷量。在采暖季，白天时，热管式光伏光热模块与地板换热器联合运行，利用太阳能加热地板层，并将多余热量储存于地板换热器内部的相变材料中，夜间时，储存于地板换热器内部的相变材料相变放热为室内供暖，当供暖不足时热泵运行继续为建筑提供热量，本发明将热管式光伏光热模块、热泵、相变储能模块与建筑地板相结合，可为建筑提供电能、热水、供冷及供热。

技术领域

本发明属于光伏光热技术与建筑结合领域，具体涉及热管式光伏光热系统与地板采暖技术在建筑中的应用。

背景技术

光伏光热系统具有发电、制取生活热水及室内供暖等多种功能，并且其结构可与建筑完美结合，然而现阶段的光伏光热系统多采用水循环，存在容易结冰、传热效率低、夏季无法制冷且供暖季晚上无法供暖等问题。

分离式热管技术与光伏光热技术结合使用可以提高太阳能综合利用率并可以解决管道冷冻问题，其与热泵技术相结合，可以实现夏季供冷功能，且可以在冬季补足光伏光热供暖时存在的热量不足问题。通过在系统中添加相变材料，可以增加系统的灵活性，并在充分利用光伏光热模块产生热量的情况下提高室内的舒适度。所以将分离式热管技术、热泵技术、相变材料耦合在一起可以在提高其光电光热综合效率的基础上，使得系统功能更加多样化，实用性、舒适性更强。

发明内容

针对现有光伏光热系统冷却方式单一、换热效率低、无法制冷等问题，本发明提出了一种热管式光伏光热模块-热泵-相变地板耦合系统及工作方法。该系统将热管式光伏光热模块与热泵、相变材料相结合，以水冷冷凝器、地板冷凝器作为分离式热管的一部分，在充分利用所得热能的基础上提高了光伏光热模块的光电光热综合效率；同时相变材料的加入可以在供暖季将白天多余的热量储存起来并在夜晚使用；热泵系统的加入可以使系统更加稳定，不仅可以在供暖季补充不足的热量，还可以在夏季实现供冷需求。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种热管式光伏光热模块-热泵-相变地板耦合系统，包括热管式光伏光热模块1、换热系统、热泵系统、供电系统；

热管式光伏光热模块1放置在建筑墙体26向阳侧的表面，作为系统的太阳能热量接收装置，所述热管式光伏光热模块1包括墙体26表面的保温层7、保温层7外侧的微通道热管蒸发器6、微通道热管蒸发器6外侧的吸热板5、固定在吸热板5向阳侧的太阳能电池片阵列4、太阳能电池片阵列4外侧的玻璃板2、玻璃板2和太阳能电池片阵列4之间的隔热空气层3，热管式光伏光热模块1的上下端通过光伏光热模块边框8封闭；

换热系统包括设置于用户端29处的水冷换热器12、位于室内的地板换热器15；水冷换热器12包括保温水箱11、保温水箱11内部的水冷冷凝器10；地板换热器15包括地板层18、地板层18内部的地板冷凝器16、地板层18内部和地板冷凝器16之间充满了相变储热材料17；水冷冷凝器10和地板冷凝器16安装位置都高于太阳能光伏光热模块1；热管式光伏光热模块1内的微通道热管蒸发器6分别与水冷冷凝器10、地板冷凝器16组成分离式热管系统，微通道热管蒸发器6的上端出口经过水冷换热器进口阀门9连接水冷冷凝器10的入口，水冷冷凝器10的出口经水冷换热器出口阀门13连接至微通道热管蒸发器6的下端入口，形成水冷热管传热系统；保温水箱11上设有通往客户端的热水出口；微通道热管蒸发器6的上端出口经过地板换热器-热管侧进口阀门14连接至地板冷凝器16；地板冷凝器16的出口经地板换热器-热管侧出口阀门19连接至微通道热管蒸发器6的下端入口，形成地板冷却热管传热系统；