CN106568118A - 一种聚光型太阳能热泵供暖发电*** - Google Patents
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Abstract
一种聚光型太阳能热泵供暖发电***是由聚光型光伏光热综合利用***、直膨式热泵***以及真空超导热管式供暖末端***构成,本***通过聚光装置实现太阳能的高效利用;通过微通道换热器,实现光伏光热综合利用;通过直膨式热泵***,提高热泵性能和光热利用效率;通过真空超导热管式供暖末端***实现无水采暖,并快速传递热量,使散热器表面瞬时升温,满足供暖热舒适需求,能够很好解决集中供热难以覆盖地区的建筑供暖问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能热泵供暖以及其发电***,特别是一种聚光型直膨式太阳能热泵供暖以及其发电***。
背景技术
我国建筑供暖能耗日益增加,加大对太阳能的利用成为建筑节能的重要研究方向。由于太阳能电池发电的同时会产生光伏余热,降低其发电效率。通过热泵技术,将光伏发电***余热带走并用于建筑供暖及生活需求,成为太阳能综合利用的一个新趋势。
另一方面,常规的散热器依靠热水对散热器表面的导热从而获得热量,对房间进行加热。但是,散热器所获得的热量来自水的显热,导致效率不高,并且需要对水进行软化处理,否则对管路会产生腐蚀,降低设备使用寿命。同时,散热器使用一段时间会产生水垢,降低换热效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚光型太阳能热泵供暖发电***,解决光伏发电***余热导致太阳能电池温度升高,光电转换效率下降的问题;同时采用热泵技术与真空的超导热管式供暖末端***相结合,实现无水供暖。
为达到上述目的,本发明所采取的措施如下。
一种聚光型太阳能热泵供暖发电***,包括聚光型光伏光热综合利用***、直膨式热泵***以及真空超导热管式供暖末端***;其特征在于:
所述聚光型光伏光热综合利用***包括微通道光伏光热板和聚光装置,其中,微通道光伏光热板的表面设置有太阳能电池,并设置于U型聚光装置中;
所述直膨式热泵***包括蒸发器连通膨胀阀、压缩机及安装在末端散热器底部的冷凝器,通过蒸发器对微通道光伏光热板进行吸热降温;
所述真空超导热管式供暖末端***包括真空导热管及其超导液连通散热器装置,通过直膨式热泵***的冷凝器对散热器装置底部槽中的超导液放热,超导液受热升温后汽化,沿着真空导热管向上流动,同时快速加热散热器装置表面,放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
其中,所述聚光型太阳能热泵供暖发电***是微通道光伏光热板表面的太阳能电池吸收太阳辐射生产电力,同时背面微通道蒸发器中的制冷剂带走光伏余热,高温制冷剂经压缩机进一步升温升压后,流至散热器末端的冷凝器中,加热散热器底部槽中的超导液,释放热量并通过膨胀阀冷凝回流至微通道换热器,超导液受热升温后汽化,沿着真空热管向上流动,同时快速加热散热器表面,放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
实施上述技术方案具有以下优点与效果。
本***采用聚光型太阳能热泵供暖及其发电***,具有高效节能,提高了太阳能综合利用的效率;利用微通道换热器降低了太阳能电池的运行温度,大大提高了光伏发电效率;同时直膨式热泵***以微通道换热器吸收的光伏***余热为热源,通过逆卡诺循环后,由安装在散热器底部的冷凝器加热槽中超导液,使超导液汽化,提高了光伏***余热的利用效率;超导液汽化的同时释放大量的热能,使散热器表面进一步升温,实现舒适供暖,而整个供暖***没有水循环,解决了水垢问题,提高了设备的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中:1:压缩机;2:冷凝器;3:膨胀阀;4:蒸发器;5:微通道光伏光热板;6:聚光装置;7:散热器装置;8:真空超导热管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示,实施上述本发明所提供的一种聚光型太阳能热泵供暖发电***,包括聚光型光伏光热综合利用***、直膨式热泵***以及真空超导热管式供暖末端***。其中,聚光型光伏光热综合利用***包括:微通道光伏光热板5和聚光装置6;直膨式热泵***包括:压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3和蒸发器(微通道换热器)4;真空超导热管式供暖末端***包括:超导液、真空热管8及散热器装置7。其中太阳能电池板的背面与蒸发器(微通道换热器)相贴。冷凝器位于散热器底部的槽中。
直膨式热泵***运行时,高温低压的气态制冷剂经压缩机进一步升温升压,流至散热器末端的冷凝器中,加热散热器底部槽中的超导液,释放热量,并通过膨胀阀节流形成低温低压的液态制冷剂,冷凝回流至蒸发器(微通道换热器),蒸发吸热形成高温低压的气态制冷剂,并返回至压缩机内,进行下一个循环。
聚光型光伏光热综合利用***中,聚光装置收集太阳辐射并聚集到太阳能电池板上,在吸收太阳辐射生产电力的同时,通过背面微通道换热器中的制冷剂对其吸热降温,带走光伏***余热。
真空超导热管式供暖末端***中,流至散热器末端的冷凝器中的制冷剂冷凝放热,加热散热器底部槽中的超导液。超导液受热升温后汽化,沿着真空热管向上流动,同时快速加热散热器表面。放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
综上所述,本发明通过聚光装置实现太阳能的高效利用;通过微通道换热器,实现光伏光热综合利用,提高了发电效率;通过直膨式热泵***,提高热泵性能和光热利用效率;通过真空超导热管式供暖末端***实现无水采暖,并快速传递热量,使散热器表面瞬时升温,满足供暖热舒适需求;能够很好解决集中供热难以覆盖地区的建筑供暖问题。
以上本发明对新型聚光太阳能热泵供暖及发电***的原理、发明内容及实施方式进行了详细介绍,对于所属本领域的技术人员,在不脱离本发明的思想原理范围内,可作进一步的优化和改进,但优化和改进仍属本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种聚光型太阳能热泵供暖发电***,包括聚光型光伏光热综合利用***、直膨式热泵***以及真空超导热管式供暖末端***;其特征在于:
所述聚光型光伏光热综合利用***包括微通道光伏光热板(5)和聚光装置(6),其中,微通道光伏光热板(5)的表面设置有太阳能电池,并设置于U型聚光装置(6)中;
所述直膨式热泵***包括蒸发器(4)连通膨胀阀(3)、压缩机(1)及安装在末端散热器底部的冷凝器(2),通过蒸发器(4)对微通道光伏光热板(5)进行吸热降温;
所述真空超导热管式供暖末端***包括真空导热管(8)及其超导液连通散热器装置(7),通过直膨式热泵***的冷凝器(4)对散热器装置(7)底部槽中的超导液放热,超导液受热升温后汽化,沿着真空导热管(8)向上流动,同时快速加热散热器装置(7)表面,放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
2.如权利要求1所述的聚光型太阳能热泵供暖发电***,其特征在于:所述聚光型太阳能热泵供暖发电***是微通道光伏光热板表面的太阳能电池吸收太阳辐射生产电力,同时背面微通道蒸发器中的制冷剂带走光伏余热,高温制冷剂经压缩机进一步升温升压后,流至散热器末端的冷凝器中,加热散热器底部槽中的超导液,释放热量并通过膨胀阀冷凝回流至微通道换热器,超导液受热升温后汽化,沿着真空热管向上流动,同时快速加热散热器表面,放热冷凝后的超导液在重力作用下沿着真空管壁回流至底部槽中。
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