一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统的制作方法

本发明涉及一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统，属于太阳能应用和空调技术领域。

背景技术：

太阳能新能源的利用是当今各国科技发展的重要研究方向。辐射分频技术是提高太阳能综合利用效率，提供更多有效可再生能源的一种前瞻性技术。利用纳米颗粒对太阳辐射的选择性吸收性以及纳米流体的高效传热性能实现新型光伏热联用装置，是对太阳能高效低成本利用一种新兴的研究方向。

在提倡节能环保的今天，利用太阳能的吸收式空调系统受到了越来越多人们的关注。目前存在的主要问题是供给发生器的热水温度较低时，其热力效率很低，大大限制了其发展。因此提高供给水温成为了急需解决的问题。

纳米流体作为一种能够提高太阳能利用效率的有效方式，对太阳辐射波段具有选择吸收特性，对于太阳辐射的红外光波段具有高吸收率以作为高品位热能，避免si-pv板大量吸收红外光，温度过高导致光电转换效率降低，并且纳米流体对pv电池光电转换可利用的可见光波段具有高透射率，有利于光电转换从而提高太阳能的综合利用率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统，不仅能够降低pv板温度，提高太阳能电池光电转换效率,且通过聚光装置实现了供给发生器的热水温度的提高，提高了吸收式空调系统的热效率。

一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统，包括聚光体、纳米分频光伏热装置和吸收式空调系统，其中，所述纳米分频光伏热装置、控制阀、发生器、蓄热水箱、动力泵通过管道按顺序连接形成循环回路，所述吸收式空调系统包括发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵和热交换器，所述发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵和热交换器通过管道按顺序连接形成循环回路，所述吸收器和热交换器之间设有溶液节流阀，且所述溶液节流阀与溶液泵并联，所述冷凝器和吸收器内通有冷却水，所述蒸发器内通有冷冻水，所述聚光体设置在纳米分频光伏热装置表面，所述纳米分频光伏热装置与逆变器连接。

优选地，所述纳米分频光伏热装置包括上层玻璃板、第一流道、下层玻璃板、光伏电池板、第二流道和保温层，所述第一流道设置在上层玻璃和下层玻璃之间，所述下层玻璃设置在光伏电池板上方，所述第二流道设置在光伏电池板与保温层之间，所述第一流道的一端为流体出口，另一端与第二流道的一端连通，所述第二流道的另一端为流体入口，且所述流体入口与动力泵连接，所述流体出口与控制阀连接。

优选地，所述动力泵为蠕动泵。

优选地，所述聚光体为菲涅尔透镜。

优选地，所述纳米分频光伏热装置中的纳米流体是纳米fe3o4,纳米tio2或纳米cu中的一种或多种。

优选地，所述纳米分频光伏热装置中纳米流体为壳芯式结构的纳米颗粒，且所述壳芯式结构的纳米颗粒外壳是sio2,而内芯是fe3o4，tio2或者cu中的一种或多种。

优选地，还包括第一单向电磁阀、热泵系统、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和启动水箱，所述第一单向电磁阀和热泵系统连接，且与控制阀并联，所述第一单向电磁阀的输入端与纳米分频光伏热装置的输出端连接，第一单向电磁阀的输出端与热泵系统的一端连接，所述热泵系统另一端与第一三通电磁阀的第一输入端连接，所述控制阀分别连接纳米分频光伏热装置的输出端和第一三通电磁阀的第二输入端连接，所述第一三通电磁阀的输出端与发生器连接，所述第二三通电磁的输入端、第一输出端和第二输出端分别连接发生器、蓄热水箱和启动水箱，所述启动水箱分别连接动力泵和第二三通电磁阀，且与蓄热水箱并联。

优选地，所述吸收式空调系统还包括稀溶液储罐、浓溶液储罐、第二单向电磁阀和冷剂储罐，所述浓溶液储罐连接在溶液节流阀和热交换器之间，所述稀溶液储罐和第二单向电磁阀连接在溶液泵和吸收器之间，且所述稀溶液储罐一端与第二单向电磁阀的输出端连接，另一端与溶液泵连接，所述第二单向电磁阀的输入端与吸收器连接，所述冷剂储罐连接在冷凝器和节流阀之间。

有益效果：本发明公开了提供一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统，提高了冷却效率和启动效率，提高了电能的整体产出率、有效地降低了太阳能电池板的温度，且通过聚光装置实现了供给发生器的热水温度的提高，提高了吸收式空调系统的热效率。

附图说明

图1是本发明的实施例1的整体结构图；

图2是纳米分频光伏热装置的简图；

图3是本发明的实施例2的整体结构图；

图中：纳米分频光伏热装置1、上层玻璃1-1、第一流道1-2、下层玻璃1-3、光伏电池板1-4、第二流道1-5、保温层1-6、控制阀2、发生器3、蓄热水箱4、动力泵5、逆变器6、聚光体7、冷凝器8、节流阀9、蒸发器10、吸收器11、溶液泵12、热交换器13、溶液节流阀14、热泵系统15、第一单向电磁阀16、第一三通电磁阀17、浓溶液储罐18、稀溶液储罐19、第二单向电磁阀20、启动水箱21、第二三通电磁阀22、冷剂储罐23。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种基于光伏热联用的太阳能吸收式空调系统，包括聚光体7、纳米分频光伏热装置1和吸收式空调系统，其中，所述纳米分频光伏热装置1、控制阀2、发生器3、蓄热水箱4、动力泵5通过管道按顺序连接形成循环回路，所述吸收式空调系统包括发生器3、冷凝器8、节流阀9、蒸发器10、吸收器11、溶液泵12和热交换器13，所述发生器3、冷凝器8、节流阀9、蒸发器10、吸收器11、溶液泵12和热交换器13通过管道按顺序连接形成循环回路，所述吸收器11和热交换器13之间设有溶液节流阀14，且所述溶液节流阀14与溶液泵12并联，所述冷凝器8和吸收器11内通有冷却水，所述蒸发器10内通有冷冻水，所述聚光体7设置在纳米分频光伏热装置1表面，所述纳米分频光伏热装置1与逆变器6连接。

优选地，所述纳米分频光伏热装置1包括上层玻璃板1-1、第一流道1-2、下层玻璃板1-3、光伏电池板1-4、第二流道1-5和保温层1-6，所述第一流道1-2设置在上层玻璃1-1和下层玻璃1-3之间，所述下层玻璃1-3设置在光伏电池板1-4上方，所述第二流道1-5设置在光伏电池板1-4与保温层1-6之间，所述第一流道1-2的一端为流体出口，另一端与第二流道1-5的一端连通，所述第二流道1-5的另一端为流体入口，且所述流体入口与动力泵5连接，所述流体出口与控制阀2连接。

优选地，所述动力泵5为纳米蠕动泵。

优选地，所述聚光体7为菲涅尔透镜。

优选地，所述纳米分频光伏热装置1中的纳米流体是纳米fe3o4,纳米tio2或纳米cu中的一种或多种。

优选地，所述纳米分频光伏热装置1中纳米流体为壳芯式结构的纳米颗粒，且所述壳芯式结构的纳米颗粒外壳是sio2,而内芯是纳米fe3o4，纳米tio2或者纳米cu中的一种或多种。

优选地，还包括第一单向电磁阀16、热泵系统15、第一三通电磁阀17、第二三通电磁阀22和启动水箱21，所述第一单向电磁阀16和热泵系统15连接，且与控制阀2并联，所述第一单向电磁阀16的输入端与纳米分频光伏热装置1的输出端连接，第一单向电磁阀16的输出端与热泵系统15的一端连接，所述热泵系统15另一端与第一三通电磁阀17的第一输入端连接，所述控制阀2分别连接纳米分频光伏热装置1的输出端和第一三通电磁阀17的第二输入端连接，所述第一三通电磁阀17的输出端与发生器3连接，所述第二三通电磁22的输入端、第一输出端和第二输出端分别连接发生器3、蓄热水箱4和启动水箱21，所述启动水箱21分别连接动力泵5和第二三通电磁阀22，且与蓄热水箱4并联。

优选地，所述吸收式空调系统还包括稀溶液储罐19、浓溶液储罐18、第二单向电磁阀20和冷剂储罐23，所述浓溶液储罐18连接在溶液节流阀14和热交换器13之间，所述稀溶液储罐19和第二单向电磁阀20连接在溶液泵12和吸收器11之间，且所述稀溶液储罐19一端与第二单向电磁阀20的输出端连接，另一端与溶液泵12连接，所述第二单向电磁阀20的输入端与吸收器11连接，所述冷剂储罐23连接在冷凝器8和节流阀9之间。

实施例1：纳米分频光伏热装置1、控制阀2、发生器3、蓄热水箱4、动力泵5通过管道按顺序连接形成循环回路，发生器3、冷凝器8、节流阀9、蒸发器10、吸收器11、溶液泵12和热交换器13通过管道按顺序连接形成循环回路，吸收器11和热交换器13之间设有溶液节流阀14，且所述溶液节流阀14与溶液泵12并联，冷凝器8和吸收器11内通有冷却水，所述蒸发器10内通有冷冻水，聚光体7设置在纳米分频光伏热装置1表面，纳米分频光伏热装置1与逆变器6连接。

实施例2：在实施例1的基础上，增加了第一单向电磁阀16、热泵系统15、第一三通电磁阀17、第二三通电磁阀22和启动水箱21，第一单向电磁阀16和热泵系统15连接，且与控制阀2并联，热泵系统15与第一三通电磁阀17的第一输入端连接，控制阀2和第一三通电磁阀17的第二输入端连接，第一三通电磁阀17的输出端与发生器3连接，第二三通电磁22的输入端、第一输出端和第二输出端分别连接发生器3、蓄热水箱4和启动水箱21，启动水箱21分别连接动力泵5和第二三通电磁阀22，且与蓄热水箱4并联；同时吸收式空调系统还增加了稀溶液储罐19、浓溶液储罐18、第二单向电磁阀20和冷剂储罐23，浓溶液储罐18连接在溶液节流阀14和热交换器13之间，稀溶液储罐19和第二单向电磁阀20连接在溶液泵12和吸收器11之间，且稀溶液储罐19一端与第二单向电磁阀20的输出端连接，另一端与溶液泵12连接，第二单向电磁阀20的输入端与吸收器11连接，冷剂储罐23连接在冷凝器8和节流阀9之间。

本发明的具体工作原理如下：

1、热电联产：太阳辐射经聚光体3调节焦距聚焦在纳米分频光伏热装置1上表面，透过上层玻璃1-1经第一流道1-2内的纳米流体分频吸收红外光，透射其他光谱到光伏电池板1-4上进行光电转换；纳米流体在动力泵5的作用下经流体入口进入第二流道1-5对光伏电池板进行冷却，之后流入第一流道1-2分频吸收光谱，并对光伏电池板1-4进一步冷却作用。其中光伏电池板1-4产生的直流电经逆变器转交流后驱动系统的热泵和泵等动力装置。

2、快速启动：本发明的系统启动条件是纳米分频光伏热装置1出口流体温度达到制冷机的最低启动温度，因此，为实现快速启动，增加了体积只有蓄热水箱4一半的启动水箱21，启动循环系统由纳米分频光伏热装置1，发生器3，启动水箱21和动力泵5组成。

启动循环时，第二三通电磁阀22连通发生器3，第一单向电磁阀16关闭，控制阀2开启并连通第一三通电磁阀17，动力泵5将启动水箱21的纳米流体传输到纳米分频光伏热装置1后吸收光热升温，然后流入发生器3，当流体温度达到吸收式机组启动温度后，发生器3工作。

当流体温度难以达到启动温度时，控制阀2关闭，第一单向电磁阀16开启连接热泵系统并连通第一三通电磁阀17，此时，第二三通电磁阀22连通发生器3和启动水箱21。

3、溶液潜热蓄能：当纳米分频光伏热装置1流体出口温度达到制冷机启动所需的最低温度时，溶液泵12将稀溶液储罐19中的稀溶液经溶液热交换器13后打入发生器3中，稀溶液经热水加热，发生气液分离，分离出水蒸气的浓溶液流入浓溶液储罐18，水蒸气流入冷凝器8冷凝，变成液态水流入冷剂储罐23中，实现太阳能转化为溶液潜能的蓄能过程。

4、夏季制冷：当房间需要降温时，根据负荷的大小，冷剂储罐23中的水进入蒸发器10中蒸发吸热，使空调冷冻水冷却降温，同时升温后的冷剂水被吸收器11中浓溶液吸收形成稀溶液进入稀溶液储罐19，稀溶液被溶液泵12经溶液热交换器13后打入发生器3，发生气液分离，浓溶液经浓溶液储罐18流回吸收器11中，水蒸气经冷凝降温后流回冷剂储罐23。实现制冷循环。

5、平衡冷负荷和太阳供给：在同一时刻，纳米分频光伏热装置1所收集的太阳能光热经吸收式机组转换得到的冷量和房间负荷可能不一致。当流经发生器3的溶液流量大于吸收器的溶液流量时，多余的浓溶液存储在浓溶液储罐18中。反之，则由浓溶液储罐18补充不足的部分。系统通过这种方式平衡冷负荷和太阳供给的差异。

6、夏季夜间供冷：房间的供冷完全由储存在浓溶液储罐18中的溶液潜能来转换提供。由浓溶液储罐18释放浓溶液到吸收器11中，吸收蒸发器中挥发出的水蒸气制冷(蒸发器中冷剂水由冷剂储罐23提供)，吸收后的稀溶液进入稀溶液储罐19保存。

7、冬季制热：白天，蓄热水箱内温度较低的水通过纳米分频光伏热装置1加热，当温度高到一定值，开启热泵系统15，使系统的发生器3和冷凝器8开始工作。产生的浓溶液存储在浓溶液储罐18中，冷凝热作为房间的供热；夜间，房间的供暖先由蓄热水箱4供应，当水箱内热水温度低于设计值时，启动热泵系统4，提高流体温度。

8、春秋季节提供热水：主要由纳米分频光伏热装置，蓄热水箱和动力泵组成。当太阳辐照不好时，可开启热泵系统。

本发明中，储热水箱和启动水箱中的流体均为纳米流体。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。