[发明专利]建筑复合太阳能光伏热水供冷和采暖系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑复合太阳能光伏热水供冷和采暖系统，属于太阳能利用和空调通风领域。

背景技术

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，所以各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。我国太阳能集热采暖技术已得到一定程度的应用，但在太阳能制冷方面一直没有很好的发展。目前太阳能在建筑空调制冷方面主要技术有太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能喷射式制冷、太阳能溶液除湿制冷、太阳能发电驱动压缩机制冷以及太阳能半导体制冷等方式，这些方式效率都偏低，且都处在基础研究或少量示范阶段。

太阳能半导体制冷方面，由于半导体制冷片效率偏低，成本偏高，且有效冷却手段缺乏，一直没有太多的研究进展，主要应用在特殊冰箱、制冷器上，但其具备结构简单、运行安静、可以小型化得特点。目前，在国内有一些和太阳能半导体制冷相关的专利，但一般结构比较简单，存在功能少，效率低的问题。如CN2570707公开了一种太阳能半导体空调器，CN1587868公开了一种太阳能半导体空调系统等。已公开的专利中多数是太阳能发电与半导体制冷的简单结合，缺乏系统性。如提供制冷和热水的系统无法提供采暖功能，冬季无法实现对太阳能的利用；提供制冷和采暖的系统无法提供热水，太阳能利用率低；太阳能电池没有冷却措施，发电效率会因太阳能电池温度的升高而降低，进而导致系统效率下降；转化为热能的大部分太阳能并末被利用；水冷散热器直接与半导体组件相连，存在制冷片电绝缘的问题；若用风冷则效率低下。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对半导体制冷片效率偏低、太阳能利用不充分以及实际应用中出现的冷却、绝缘等问题，从能源多功能利用、高效利用和系统控制优化的角度出发，提供一种建筑复合太阳能光伏热水供冷和采暖系统，该系统兼具制冷和采暖的功能，热量传输迅速，制冷和采暖效率高；采用整体式热管给太阳能光伏电池散热，提高太阳能光伏电池的发电效率，太阳能利用充分。

本发明的技术解决方案：一种建筑复合太阳能光伏热水供冷和采暖系统包括：半导体制冷组件；用于导热的带短管束的分离式热管、整体式重力热管、太阳能光伏热水遮阳板、为半导体制冷组件供电的供电系统及热水系统，其中：

所述太阳能光伏热水遮阳板安装于室外换热联箱上，太阳能光伏热水遮阳板上表面覆盖光伏电池组件，光伏电池组件发出的电能经过供电系统后为半导体制冷组件使用；

所述的半导体制冷组件是具有一定厚度的扁平式结构，半导体制冷组件下端安装金属散热片，金属散热片下方安装带风口的水平挡板，室内一侧墙壁安装竖直挡板，水平挡板和室内一侧墙壁安装竖直挡板的衔接处安装导流风扇，导流风扇与两个挡板共同起到控制气流方向的作用；半导体制冷组件上端安装带短管束的分离式热管；

所述的带短管束的分离式热管一端紧贴半导体制冷组上端，另一端伸入换热联箱，中间通过波纹管连接；所述带短管束的分离式热管的管束所在平面与水平面呈8°～20°夹角；

所述的整体式重力热管下部粘贴于光伏电池组件的背面，顶部伸入换热联箱中；

所述的换热联箱和防冻液管路、水箱、循环泵组成热水系统，换热联箱两端用防冻液管路与水箱内的盘管相连，盘管与换热联箱组成密闭系统，防冻液管路中间充满的防冻液在循环泵的作用下循环运行。

本发明与单纯的光伏电池与半导体制冷组件结合的系统相比具有如下优点：

(1)功能完善，即多功能性，采用太阳能光伏热水遮阳板供电，半导体制冷组件制冷/制热，采用带短管束的分离式热管和整体式重力热管传递热量，换热联箱结构，夏季时太阳能光伏热水遮阳板和半导体制冷组件产生的热量在联箱中被带走供加热生活用热水；冬季时太阳能光伏热水遮阳板产生的热量传入联箱后被半导体制冷组件的热管吸收，用于室内供暖，多余的热量仍可加热生活用水。这样兼具制冷、采暖的和生产生活热水的功能，四季均可使用，能源利用充分，节能效果明显。

(2)部件工作效率高，太阳能利用充分。利用热管将热量迅速带走，光伏电池和半导体制冷组件工作效率都得到提高。太阳能转化为热的部分也被充分利用，几乎没有能量被浪费。此外采用可升降的天花板式结构，与分离式热管的结合，夏季半导体制冷板位置低于换热联箱位置，热流由制冷组件向换热联箱传递；冬季半导体制冷板位置高于换热联箱位置，热流由联箱向制冷组件传递。热管传热迅速，可有效减小半导体制冷组件与室内环境温差，提高半导体制冷组件制冷/制热效率。