嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統的制作方法
【專利說明】嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于被動太陽能技術領域，特別是涉及一種嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統。
【背景技術】
[0003]季杰等人提出光伏墻體發電的改良措施。其主要利用光伏片進行光電轉換，考慮到光伏電板受溫度影響，即溫度升高光電效率降低因素，他們在PV模板背面設計良好的冷卻通風流道來有效降低PV模板的工作溫度，提高工作效率。但這種方案雖保證了光伏電板的發電效率，卻使光伏墻體暴露在外界空氣中，使得光熱未能得到充分利用。
[0004]季杰、陸劍平等人研宄出一種新型全鋁扁盒式PV/T熱水系統，安文韜、劉彥豐基于溫度升高對光伏組件效率的影響，提出了水冷卻型和空氣冷卻型兩種模式來進行降溫以此獲得更高的轉化率，其原理則是將單晶硅光伏電池與全鋁扁盒式太陽能熱水器集熱板通過特殊工藝粘結起來，制成了一套自然循環式光伏光熱一體化系統。雖然這種系統有效的利用了太陽能發電、發熱，但由于自身的局限性即水冷不適合嚴寒地區，使得在嚴寒地區很難與建筑物結合起來。
【發明內容】
[0005]本發明為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種實現光電轉換同時具有更好的保溫隔熱效果，夏季隔熱、冬季保溫。并可以通過室內外空氣被動循環，來調節室溫，能夠結合雙源熱泵輔助保障被動式太陽能光熱系統的不足的嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統。
[0006]本發明所采用的技術解決方案是嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統，其包括:
光伏、光熱一體化外圍護結構，用于太陽能的采集和對房屋的保溫；
儲熱箱；
雙源熱泵，熱泵工作為儲熱箱提供熱源；
溫控開關；
內部空氣循環結構，用于室內外空氣被動循環與雙源熱泵主動循環。
[0007]所述的光伏、光熱一體化外圍護結構由外而內分別設置為雙層玻璃、光伏板、空氣通道和保溫墻體。
[0008]所述的內部空氣循環結構第I風口、第2風口、第3風口、第4風口、第5風口、第6風口、建筑管井、屋面板和回風通道，所述的第I風口設置在雙層玻璃的底部位置，所述的第3風口、第2風口和第4風口設置在保溫墻體的上，所述的第3風口設置在保溫墻體底部位置，所述的第2風口設置在保溫墻體的頂部位置，所述的第4風口設置在房屋吊頂高度位置與第3風口高度位置之間；所述的建筑管井與房屋吊頂連接處設置有第6風口，所述的第5風口設置在房屋吊頂上與第6風口相鄰，所述的回風通道設置在地面底部，所述的回風通道設置有第I回風口和第2回風口，所述的第I回風口設置在光伏、光熱一體化外圍護結構的空氣通道處，所述的第2回風口設置在保溫墻體與建筑管井之間。
[0009]所述的雙源熱泵的空氣輸入端與建筑管井的一端相連接，所述的雙源熱泵的空氣輸出端與回風通道一端相連接，所述的雙源熱泵與儲熱箱相連接。
[0010]所述的溫控開關的溫度傳感器分別設置在房屋吊頂上和空氣通道內。
[0011]所述的第5風口為常開狀態。
[0012]當室外平均溫度高于16°時外部得熱高于圍護結構失熱，關閉第3風口和第4風口，開啟第I風口和第2風口:
當溫控開關的溫度傳感器檢測到當室內溫度高于29°時，啟動雙源熱泵，與雙源熱泵空氣輸入端相連接的建筑管井通過第5風口和第6風口將室內熱空氣收集，壓縮為冷空氣，將壓縮后的冷空氣通過回風通道從第2回風口輸送至室內進行降溫；
冬季，關閉第I風口和第2風口:
白天，當溫控開關的溫度傳感器檢測到空氣通道3溫度大于18°時，打開第3風口和第4風口 ；
當溫控開關的溫度傳感器檢測到當室內溫度高于25°時，啟動雙源熱泵，關閉第2回風口，與雙源熱泵空氣輸入端相連接的建筑管井通過第5風口和第6風口將將室內熱空氣收集，壓縮為冷空氣，將壓縮后的冷空氣通過回風通道從第I回風口輸送至空氣通道，降低光伏板周圍溫度提高發電效率，同時將熱量輸送至儲熱箱；
夜間，關閉第3風口和第4風口，通過連接已有的供暖管線和設施釋放白天儲存在儲熱箱中的熱量。
[0013]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:建筑表面采用太陽能光伏發電的同時，將光伏板產生的熱量有效收集利用起來，為房間內部提供被動式供熱通風，該系統解決了光伏板因溫度升高帶來的發電效率降低的問題，同時最大限度轉換利用太陽能為嚴寒地區冬季采暖提供保障；發電同時所具有的保溫性能，可以將冬季轉換時產生的熱量最大限度保存在圍護結構內部，提高使用效率；結合雙源熱泵輔助保障被動式太陽能光熱系統的不足，避免極端天氣下可能帶來的問題；保障了被動太陽能應用系統在不同季節均能高效發揮作用。
【附圖說明】
[0014]圖1為光伏、光熱一體化外圍護結構的機構簡圖；
圖2為夏季本發明系統工作示意圖；
圖3為冬季白天本發明系統工作示意圖；
圖4為冬季夜間本發明系統工作示意圖。
[0015]圖中:
1、雙層玻璃，2、光伏板，3、空氣通道，4、保溫墻體，5、第I風口，6、第2風口，7、第3風口，8、第4風口，9、第5風口，10、第6風口，11、建筑管井，12、屋面板，13、回風通道，14、第I回風口，15、第2回風口，16、儲熱箱，17、雙源熱泵，18、房屋吊頂。
【具體實施方式】
[0016]嚴寒地區太陽能光伏光熱一體化集成系統，其包括光伏、光熱一體化外圍護結構，用于太陽能的采集和對房屋的保溫；儲熱箱16 ;雙源熱泵17，熱泵工作為儲熱箱16提供熱源；溫控開關；
其中雙源熱泵17采用型號為KS180S的同益空氣能熱泵熱水器；溫控開關采用型號為5070THBRPG WE的施耐德溫控器；
所述的儲熱箱16可商業購得，或根據現有技術公開的方法制得，本領域熟練技術人員可根據現有技術進行選擇和設置。
[0017]內部空氣循環結構，用于室內外空氣被動循環與雙源熱泵17主動循環。
[0018]所述的光伏、光熱一體化外圍護結構由外而內分別設置為雙層玻璃1、光伏板2、空氣通道3和保溫墻體4。
[0019]所述的內部空氣循環結構第I風口 5、第2風口 6、第3風口 7、第4風口 8、第5風口 9、第6風口 10、建筑管井11、屋面板12和回風通道13，所述的第I風口 5設置在雙層玻璃I的底部位置，所述的第3風口 7、第2風口 6和第4風口 8設置在保溫墻體4的上，所述的第3風口 7設置在保溫墻體4底部位置，所述的第2風口 6設置在保溫墻體4的頂部位置，所述的第4風口 8設置在房屋吊頂18高度位置與第3風口 7高度位置之間；所述的建筑管井11與房屋吊頂18連接處設置有第6風口 10，所述的第5風口 9設置在房屋吊頂上與第6風口 10相鄰，所述的回風通