[發明專利]一種光伏光熱建筑一體化系統

有效

• 申請號: 201410163700.2
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103986414A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王璋元;楊晚生;張向美;邱峰;趙旭東
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;F24J2/32;F24J2/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于新能源及建筑節能技術領域，特別涉及一種光伏光熱建筑一體化系統。屬于光伏光熱建筑一體化系統的創新技術。

背景技術

太陽能作為一種重要的可持續能源，儲量無限，清潔無污染。有效利用太陽能來實現建筑供電供熱，可達到節能、節材、節約資源的目的的同時，對實現國內外節能減排和開發利用可持續能源的目標具有十分重要的現實意義。在太陽能與建筑一體化的過程中，形成的太陽能光伏光熱建筑一體化系統，其太陽光伏電池組件不僅可以作為能源設備，還可作為屋面或墻面材料，既供電節能，又節省建材；太陽能光熱組件不僅可以起到降低光伏電池溫度、提高光電效率的作用，而且還可以產出熱水。因此太陽能光伏光熱技術與建筑結合方面，具有良好的經濟效益和應用前景。

光伏光熱建筑一體化系統有平板型和聚光型兩種，平板型由于結構簡單、可在普通集熱器的基礎上加工改造，且易于與建筑物結合，因此研究較為廣泛。光伏光熱建筑一體化系統還可以分為有蓋板型和無蓋板型，無蓋板型具有較高的電池效率，但流體出口溫度不高；有蓋板型具有較高的熱效率和流體出口溫度，但蓋板會降低入射光的透過率，使電池效率下降。根據冷卻流體的不同，光伏光熱建筑一體化系統還可分為水冷型、空氣冷卻型和熱管型，空氣冷卻型具有冬季無結冰、無腐蝕、無承壓要求、成本低等優點，但是其傳熱效果遠低于水冷型，水冷型效率高于空氣冷卻型，熱管型具有高導熱性及良好的等溫性，冷熱兩側的傳熱面積可任意改變，可以實現遠距離傳熱，且溫度可控，不僅可以保證穩定、連續、統一的光伏電池溫度，還可以隨時調節光伏電池的工作溫度，提高光電轉換效率。

然而，熱管型系統存在啟動特性（尤其是在冷環境低溫條件下的啟動）及成本等問題，在一定程度上影響了其在太陽能利用領域的發展和推廣。為克服熱管型系統存在的問題，業內人士引入具有良好蓄熱能力的相變材料。相變材料具有貯熱密度大、貯熱容器體積小、熱效率高、吸放熱溫度恒定等優點，但也存在導熱系數低的缺點。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種大大提高導熱系數，具有更好的傳熱效果，降低系統成本，提高傳熱效率的光伏光熱建筑一體化系統。本發明設計合理，方便實用。

本發明的技術方案是：本發明的光伏光熱建筑一體化系統，包括有光伏光熱模塊、熱水管道、冷水管道、平板式熱交換器、水箱、直流循環水泵、蓄電池、逆變控制器及輔助加熱設備，其中平板式熱交換器通過熱水管道及冷水管道與光伏光熱模塊連接，水箱與平板式熱交換器連接及水箱通過直流循環水泵與平板式熱交換器連接，光伏光熱模塊通過蓄電池及逆變控制器與直流循環水泵連接。

本發明的光伏光熱建筑一體化系統采用具有導蓄熱功能的光伏光熱模塊，且在相變材料中加入高熱傳導的金屬屑制成多孔復合材料，不僅可以改善相變材料導熱性能，大大提高其導熱系數，在儲能過程中具有更好的傳熱效果，還可以減少傳熱裝置數量，降低系統成本，實現廢物再利用，同時使傳熱裝置在低溫下高效運行，提高傳熱效率。與現有技術中傳統的太陽能系統相比，本發明具有如下優點：

（1）本發明光伏光熱建筑一體化系統可以鋪設到普通建筑墻體（或陽臺）外表面或取代普通建筑外墻（或陽臺），本發明應用由相變材料和金屬屑組成的多孔復合材料及應用具有導蓄熱功能的光伏光熱模塊，該系統不僅具有低成本、廢物再利用、安裝簡便等特性，而且具有有效利用建筑外表面，無需額外用地或加建其他設施；節約外飾材料，外型更美觀；緩解電力需求；降低夏季空調負荷，改善室風熱環境等優點；更具有傳熱強、熱阻低、效率高、能耗小、傳輸距離長、結構靈活、應用面廣等特點。

（2）本發明多孔復合材料可獲得改善的導蓄熱能力、減小的熱交換阻力系數、提高的導熱系數以及增加的儲熱量。這樣可有效地提高光伏光熱建筑一體化系統效率，大大降低系統結構復雜性和成本，同時實現廢物再利用。

（3）本發明將光伏光熱模塊采用預制方式制作安裝，可縮短建筑時間，簡便安裝步驟。

本發明是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的光伏光熱建筑一體化系統。

附圖說明

圖1是本發明光伏光熱建筑一體化系統的原理圖；

圖2是本發明光伏光熱模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。