一种复合式光伏/光热太阳能热水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合式光伏/光热太阳能热水系统，属于太阳能利用和暖通空调领域。
【背景技术】
[0002]太阳能集热技术已经得到很大程度的应用，但是光伏组件的光电转换效率较低限制了光伏组件的大量应用，其中光伏组件温度的升高是其光电转换效率降低的重要因素之一。为了使光伏组件的温度保持在一定的范围内，一般通过传热媒介(水或空气)将光伏组件产生的多余热量带走，并且进行回收利用从而提高太阳能的总体利用率。与空气相比，水的传热系数和比热都较大，因而以水为媒介进行能量回收的光伏/光热组件(热水型)不仅降温效果好而且太阳能利用率也较高，所以是最常用的一种降温和能量回收方式。热水型光伏/光热组件可以提供的热水温度较低，不满足冬季采暖系统和夏季吸收式制冷系统的温度要求，往往需要常规能源如电能或天然气进行二次加热。另一方面，在太阳能辐照较高的地区，太阳能热水集热器有时产生的供水温度过高，甚至可以达到水的沸点。当太阳能热水集热器的供水温度高于采暖系统的温度要求时，需要通过冷水和热水相混合的方式使其降温，造成了大量的热能损失。综上所述，热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器单独给建筑暖通空调提供热水时存在水温不易控制和太阳能高热效率低的问题。
【发明内容】
[0003]为了提高太阳能的利用率，改善热水型光伏/光热组件供水温度过低而部分地区太阳能热水集热器供水温度过高的问题，本发明提供了一种新型的复合式光伏/光热太阳能热水系统。该系统具有光电转换效率高，供水温度可调节，热量损失少，太阳能光热效率高和节约常规能源等优点。
[0004]本发明的复合式光伏/光热太阳能热水系统的主要组成部分包括:热水型光伏/光热组件、太阳能热水集热器、直流水泵、电辅助加热装置、温度传感器、流量传感器、电磁阀和控制器。其中热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器连接成回路，通过相关电磁阀的开启或关闭可以实现串联模式和并联模式。电磁阀的开度可以控制进入热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器的热水流量，进而实现对热水供水温度在一定温度范围内进行控制。热水型光伏/光热组件产生的直流电能可以用来给直流水泵和电辅助加热装置供电。电辅助加热装置可以通过改变其加热功率提供不同的加热量。温度传感器和流量传感器分别用来监测系统各位置处的温度和流量。控制器具有实时的信号采集、分析计算和信号输出的功能，可以通过对温度传感器和流量传感器的信号进行分析，以判断各个电磁阀是否开启和开度大小以及是否需要开启电辅助加热装置和需提供的加热功率。
【附图说明】
[0005]图1复合式光伏/光热太阳能热水系统示意图。
[0006]图1中:1.进水口，2.直流水泵，3.热水型光伏/光热组件，4.太阳能热水集热器，5.电辅助加热装置，6.出水口，7.流量传感器，8.温度传感器，9.电磁阀。
【具体实施方式】
[0007]本发明的【具体实施方式】如下。
[0008]复合式光伏/光热太阳能热水系统在白天有太阳辐射的情况下运行，系统初始启动时，热水型光伏/光热组件(3)和太阳能热水集热器(4)处于串联模式。冷水由进水口
(I)进入，然后在直流水泵(2)的推动下依次进入热水型光伏/光热组件(3)、太阳能热水集热器(4)和电辅助加热装置(5)中进行加热，然后热水经由出水口(6)流出。通过实时监测太阳能热水集热器(4)出口处的水温对系统进行调节，使出水口(6)处的水温满足供水温度的要求。
[0009]工况1:当太阳能热水集热器(4)出口处温度传感器(803)所监测的水温低于设定供水温度范围的下限时，热水型光伏/光热组件(3)和太阳能热水集热器(4)处于串联模式且需开启电辅助加热装置。电磁阀(901)、(902)和(904)关闭，电磁阀(903)开启并处于全开状态。通过出水口(6)处温度传感器(804)所监测的水温和入水口(I)处流量传感器(701)所监测的流量可以判断需要提供给电辅助加热装置(4)的加热功率。
[0010]工况2:当太阳能热水集热器(4)出口处温度传感器(803)所监测的水温位于设定供水温度范围内时，热水型光伏/光热组件(3 )和太阳能热水集热器(4 )处于串联模式。电磁阀(901)和(902)关闭，电磁阀(903)和(904)开启并处于全开状态，电辅助加热装置
(5)关闭。
[0011]工况3:当太阳能热水集热器(4)出口处温度传感器(802)所监测的水温高于设定供水温度范围的上限时，热水型光伏/光热组件(3)和太阳能热水集热器(4)处于并联模式。电磁阀(901)和(902)开启，电磁阀(904)开启并处于全开状态，电磁阀(903)关闭，电辅助加热装置(5 )关闭。通过监测热水型光伏/光热组件(3 )出口处温度传感器(802 )所监测的水温、太阳能热水集热器(4)出口处温度传感器(803)所监测的水温和出水口(6)处温度传感器(804)所监测的水温可以判断电磁阀(901)和(902)的开度。
【主权项】
1.一种可用于采暖系统和吸收式制冷空调系统提供热水的复合式光伏/光热太阳能热水系统，其特征在于:系统由热水型光伏/光热组件、太阳能热水集热器、直流水泵、电辅助加热装置、温度传感器、流量传感器、电磁阀和控制器组成。2.根据权利要求1所述的复合式光伏/光热太阳能热水系统，其特征在于:热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器连接成回路，通过相关电磁阀的开启或关闭可以实现并联模式和串联模式；电磁阀的开度可以控制进入热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器的热水流量，进而实现对热水供水温度在一定温度范围内进行控制。3.根据权利要求1所述的复合式光伏/光热太阳能热水系统，其特征在于:热水型光伏/光热组件产生的直流电能可以用来给直流水泵和电辅助加热装置供电。4.根据权利要求1所述的复合式光伏/光热太阳能热水系统，其特征在于:控制器可以通过对温度传感器和流量传感器的信号进行分析，以判断各个电磁阀是否开启和开度大小以及是否需要开启电辅助加热装置和需提供的加热功率。
【专利摘要】一种复合式光伏/光热太阳能热水系统的主要组成部分包括：热水型光伏/光热组件、太阳能热水集热器、直流水泵、电辅助加热装置、温度传感器、流量传感器、电磁阀和控制器。其特征在于：热水型光伏/光热组件和太阳能热水集热器通过相关电磁阀的开启连接成串联或并联的形式以实现对热水供水温度的控制；热水型光伏/光热组件所产生的电能可以用来给直流水泵和电辅助加热装置供电；控制器通过对温度传感器和流量传感器的信号进行实时分析，以判断各个电磁阀是否开启和开度大小以及是否需要开启电辅助加热装置和需提供的加热功率。本发明解决了传统太阳能集热器系统热水温度波动大、不易控制、热量损失大，与热水型光伏/光热组件光电转化效率低的难题，提高了太阳能的总体利用效率，扩大了应用范围。
【IPC分类】F24J2/00, F24J2/40, F24J2/04, H02S40/44
【公开号】CN105091355
【申请号】CN201410463228
【发明人】袁艳平, 孙亮亮, 曹晓玲, 余南阳
【申请人】袁艳平, 孙亮亮, 曹晓玲, 余南阳
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年9月12日