[發明專利]一種太陽能光電光熱建筑一體化系統

有效

• 申請號: 201710264796.5
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107044733B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 彭昌海;石邢;黃璐;黃錦富
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F24S20/00
• 分類號: F24S20/00;F24D15/04;F25B30/06;H02S10/10;H02S40/44;H02N11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種太陽能光電光熱建筑一體化系統，具體是一種輕薄、便于快速安裝與更換的，均勻降溫、高效集熱、高效發電、溫度可控的新型太陽能光伏/集熱/地源熱泵/溫差發電一體化系統(即BIPV/T復合系統)，通過輕薄型的雙螺旋熱收集毛細管的集熱模塊，能均勻地降低溫，并且高效集熱和發電。同時通過復合的各種系統，能高效合理地利用收集的熱量，整個過程都具有可控性。輕薄的特點增加了其與建筑結合的可能性，有利于實現太陽能光電光熱建筑一體化。

技術領域

本發明涉及太陽能光電光熱建筑一體化系統(BIPV/T)，尤其是太陽能光伏 /集熱/地源熱泵/溫差發電的光電光熱建筑一體化系統(即BIPV/T復合系統)。

背景技術

目前，商業化太陽能光伏電池有：光電轉化效率為13％～17％的單晶硅光伏電池，光電轉化效率為11％～15％的多晶硅光伏電池，光電轉化效率為6％～8％的非晶硅光伏電池。對于太陽輻射總量，80％～90％的能量沒有轉化為電能，而是轉化為熱能或以電磁波形式輻射出去，使太陽能光伏電池溫度升高。對于硅基太陽電池，隨著溫度升高，效率降低的幅度不斷增大。研究表明，太陽能電池的理想工作溫度為25攝氏度，每上升1℃，單晶硅太陽電池的效率降低0.3％～0.5％，多晶硅太陽電池的效率降低0.4％。同樣，光伏陣列的使用壽命在較高的運行溫度下也會縮短。太陽能光伏光熱綜合利用(PV/T)技術將太陽能光伏發電技術與太陽能集熱技術有機結合。一方面，可以將太陽能轉化為電能和熱能，同時獲得兩種能量的收益，提高了系統太陽能的綜合利用率；冷卻流體可以將光伏電池的熱量帶走，從而達到對電池的冷卻作用，提高其光伏發電效率和PV陣列壽命。另外，PV/T在建筑行業的應用，應該充分考慮其與建筑完美結合的可能性，兼顧節能和美觀的要求。

PV/T集熱器的熱收集管徑一般比較粗，與背板接觸面小，不能有效地收集熱量和降低PV板的溫度；且冷熱管設計不合理會產生溫度梯度，造成電池板溫度分布不均勻，降低了電池板的使用壽命。集熱器較粗的集熱管徑和復雜的復合系統也造成PV/T構件過厚，質量過重，造成PV/T構件的安裝施工困難，美學效果不佳，不利于實現與建筑的結合。

目前對于低品位余熱的回收還相對比較欠缺，相對于髙品位能源(煤、石油、天然氣等)而言,低品位余熱在相同單位內包含的能量很低，利用難度大。但從能源利用的格局來看,低品位余熱將作為產能和用能的關鍵環節，對節能減排戰略的具體實施起到重要作用。如果能對收集熱量進行充分回收利用，對于實現零能耗建筑有著重要的意義。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種輕薄、便于快速安裝與更換的，均勻降溫、高效集熱、高效發電、溫度可控的光電光熱建筑一體化系統(即BIPV/T復合系統)。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：一種太陽能光電光熱建筑一體化系統，包括PV/T系統、地源熱泵系統、中高溫熱泵系統、低溫差發電系統、制冷系統、熱水系統、采暖系統、除濕系統和控制系統。

優選地，PV/T系統包括PV/T組件,第一動力泵、第一膨脹閥、第一補液器和第一熱交換器；

所述地源熱泵系統包括室外系統、第二動力泵、第三膨脹閥、第四補液器、第三換熱盤管和第一熱交換器；

所述中高溫熱泵系統包括高溫熱泵、第一三通球閥、第二膨脹閥、第二補液器、第二換熱盤管、第四換熱盤管和第一熱交換器，第二熱交換器；

所述低溫差發電系統包括第二熱交換器、熱端、冷端、冷卻室、半導體熱電器件、絕熱層、電壓變化及功率調節器和地源熱泵；

所述制冷系統包括中高溫熱泵、第一三通球閥、第二補液器、第二膨脹閥、第七換熱盤管、第四換熱盤管和第二熱交換器；

所述熱水系統包括第八換熱盤管、第二膨脹閥、冷熱水管道和第二熱交換器；

所述采暖系統包括第九換熱盤管、第二三通球閥、第三補液器和第二熱交換器；