[发明专利]多功能热管式光伏光热高低温相变地板耦合系统及方法

说明书

本发明提供一种多功能热管式光伏光热高低温相变地板耦合系统及工作方法，包括热管式光伏光热模块、风‑水冷换热器模块、高低温相变地板换热模块、太阳能逆变器蓄电模块；采用热管式光伏光热系统与相变材料耦合实现为建筑供电、供暖、供冷、供热水的功能。在非采暖季节，热管式光伏光热系统可单独运行为建筑供电和热水，在有制冷需求时，热管式光伏光热系统结合高低温相变材料也可以为建筑供冷。在采暖季节，热管式光伏光热系统和相变材料结合，可以在充分利用太阳能的热量进行供热的基础上无间断为建筑进行供暖。本发明实现了系统功能多样化。

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在建筑中的应用。

背景技术

我国经济的快速发展，离不开高的能源消耗，国家提出可持续发展，则需要节约能源消耗，降低一些不必要的能源耗费。在全国总能耗中建筑能耗占比达33％以上，且还在逐年增长，在新建建筑中高能耗建筑占比更高。由于人们的生活水平不断提高，每年用于空调供暖和制冷能源的也就非常高，因此发展建筑节能，建设绿色建筑十分必要。

光伏光热建筑一体化技术可实现太阳能的多功能输出，但受限于地理位置，大部分光伏光热系统功能仅限于供热、供电。昼夜温差较大的地区可提供天然的冷热资源，为拓展太阳能系统的功能提供了便利条件，充分利用地理气候的特点增强系统性能和功能是太阳能较好的发展方向。

发明内容

针对现有光伏光热组件换热模式单一、功能局限、换热效率低等问题，本发明提出了一种多功能热管式光伏光热组件耦合系统。该系统将热管式光伏光热组件、相变材料相结合，以地板冷凝器、风-水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系统的光伏光热综合效率；同时系统与高低温相变材料相结合，在夏季夜间可实现蓄冷，在采暖季节可实现采暖，功能多样。

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高低温相变地板耦合系统，包括热管式光伏光热模块1、风-水冷换热器模块18、高低温相变地板换热模块21、太阳能逆变器蓄电模块；所述风-水冷换热器模块18和高低温相变地板换热模块21的安装位置高于热管式光伏光热模块1；

所述热管式光伏光热模块1包括：固定于墙体向阳侧的吸热板5、吸热板5和墙体20之间的保温层7、吸热板5远离墙体一侧的玻璃盖板2、玻璃盖板2和吸热板5之间的隔热空气层3，吸热板5的向阳面设有太阳能电池片阵列4，吸热板5的背光面和微通道热管蒸发器6固定连接，热管式光伏光热模块1用于吸收太阳能并将其转换为电能和热能；微通道热管蒸发器6通过风-水冷换热器阀门B连接至风-水冷换热器模块18的入口；此模块用于吸收太阳能并将其转换为电能和热能。

风-水冷换热器模块18内部设有微通道冷媒换热管13、水冷换热管12、风冷换热管11，风-水冷换热器模块18具有风冷、水冷两种强制换热模式，水冷换热管12通过水泵15与储热水箱17相连，形成冷却水通道，冷却水通道与微通道冷媒换热管13相邻设置；若干风冷换热管11首尾串联形成冷却风通道，冷却风通道与微通道冷媒换热管13相邻设置，冷却风通道的入口设有风扇10，冷却风通道的出口设置于室外且设有风冷管出口挡板14；此模块可实现风冷、水冷两种强制换热模式，提高换热器换热能力。通过控制可实现水冷与风冷之间的转换，为建筑供热、供冷、供热水。

高低温相变地板换热模块21包括：地板24、地板24内部的地板冷凝器22、地板冷凝器22内部的高低温相变材料23；

太阳能逆变器蓄电模块包括：和太阳能电池片阵列4连接的太阳能蓄电池27、太阳能蓄电池27连接的太阳能逆变器26，太阳能逆变器26连接至用户端16；