阅读说明：本技术 光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统及工作方法 (Photovoltaic photo-thermal water tank module-special Lambert wall combination system and working method ) 是由 袁艳平 周锦志 张楠 余南阳 于 2020-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统及工作方法,包括玻璃板、太阳能光伏光热层、太阳能蓄电池、太阳能逆控一体机、储热水箱和特朗伯墙。本系统可实现发电、制热水以及采暖等多种功能。在非采暖季,光伏光热水箱模块运行,以水自然对流换热形式实现制热水功能；在采暖季,光伏光热水箱模块和特朗伯墙联合,以水和空气自然自然对流换热模式实现采暖功能。除了季节性的实现制热水、采暖功能外,本系统同时可实现全年供电。本发明具有易加工、易与建筑结合等特点,可根据不同季节光照特点,实现多功能输出满足建筑不同需求。(The invention provides a photovoltaic photo-thermal water tank module-special Lambert wall combination system and a working method. The system can realize multiple functions of power generation, hot water production, heating and the like. In non-heating seasons, the photovoltaic photo-thermal water tank module operates to realize the function of heating water in a natural convection heat exchange mode; in the heating season, the photovoltaic photo-thermal water tank module is combined with the special Lambert wall, and the heating function is realized in a natural convection heat exchange mode of water and air. Besides seasonal hot water making and heating functions, the system can realize annual power supply. The invention has the characteristics of easy processing, easy combination with buildings and the like, and can realize multifunctional output to meet different requirements of buildings according to the illumination characteristics in different seasons.)

光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统及工作方法

技术领域

本发明属于光伏光热技术与建筑结合领域，具体涉及光伏光热水箱模块与特朗伯墙结合在建筑中的应用。

背景技术

太阳能光伏光热一体化技术系统可实现供电供热水双重功能。当前光伏光热系统多采用换热器连接光伏光热模块与水箱，此种系统具有换热面积小、传热路径长、占用空间大等缺点，阻碍了光伏光热系统的效率提升和实际应用发展。特朗伯墙作为一种成熟的采暖结构墙体，可通过自然对流或强迫对流换热加热室内空气。特朗伯墙与光伏光热技术的结合，增加了PV/T的应用形式。

发明内容

针对现有光伏光热模块传热路径长、太阳能特朗伯墙冷却方式单一、换热效率低等问题，本发明提出了一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统。该系统将光伏光热层与储热水箱壁面黏合并与特朗伯墙相结合，以光伏光热层与储热水箱的直接熔合扩大了二者之间的换热面积，缩短了传热路径，节省了安装空间；同时，以水冷与特朗伯墙空气联合对光伏光热层进行叠加冷却，提高其光电光热综合效率。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统，包括特朗伯墙13、固定于特朗伯墙13上的储热水箱5，玻璃板1嵌于墙的向阳侧表面，太阳能光伏光热层2与储热水箱5壁面黏合构成光伏光热水箱模块，光伏光热水箱模块作为特朗伯墙的一部分与建筑结合在一起；太阳能光伏光热层2固定在储热水箱5的向阳侧壁面和玻璃板1之间，玻璃板1与太阳能光伏光热层2之间设有特朗伯墙空气流道9，用于隔热或作为空气通道；所述太阳能光伏光热层2包括太阳能电池片阵列3和吸热板4，太阳能电池片阵列3固定于吸热板4的吸光面，太阳能电池片阵列3用于吸收和转换太阳能为系统提供电能和热能，吸热板4的背光面固定于水箱的向阳侧壁面，吸热板4将热量通过水箱壁直接传入储热水箱5内；储热水箱上设有连通至用户端16的储热水箱冷水进口7和储热水箱热水出口6，特朗伯墙底部和特朗伯墙空气流道9之间设有特朗伯墙下风入口8，特朗伯墙顶部和特朗伯墙空气流道9之间设有特朗伯墙上风出口10，特朗伯墙下风入口8处设有入口挡板11，特朗伯墙上风出口10处设有出口挡板12，太阳能电池片阵列3连接太阳能蓄电池14，太阳能蓄电池14经太阳能逆控一体机15连接至用户端16。

作为优选方式，吸热板4的吸光面和太阳能电池片阵列3以热熔胶层压方式结合在一起。

作为优选方式，吸热板4的背光面通过导热胶与水箱的向阳侧壁面黏合在一起。

作为优选方式，系统以水和空气为换热介质，以自然对流换热形式对太阳能光伏光热层2进行冷却，无额外动力。

作为优选方式，储热水箱5和特朗伯墙13二者高度一致。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种所述的光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统的工作方法，其为：

在非采暖季，入口挡板11和出口挡板12关闭，太阳能光伏光热层2与储热水箱5运行，太阳光照透过玻璃板1后，照射在太阳能光伏光热层2上，部分光照被太阳能电池片阵列3吸收转化为电能并通过太阳能逆控一体机15储存于太阳能蓄电池14中；另一部分光照被太阳能光伏光热层2转化为热能并通过储热水箱5壁面进入水箱，储热水箱5内的水以自然对流换热形式对壁面进行冷却吸热，水温不断上升；当水达到使用要求温度后，储热水箱5通过储热水箱热水出口6为用户端16提供热水，而储热水箱冷水进口7及时补充冷水填满储热水箱5；

在采暖季，入口挡板11和出口挡板12开启，太阳能光伏光热层2、储热水箱5和特朗伯墙13联合运行；太阳光照除被转化成电能外，其热量被两种换热介质吸收，其一为水介质，储热水箱5内的水以自然对流换热形式吸收冷却太阳能光伏光热层2的背光面并将储存热量用于夜间持续供热；其二为空气，室内冷空气由特朗伯墙下风入口8进入特朗伯墙空气流道9，以自然对流换热形式冷却太阳能光伏光热层2的吸光面，被加热的空气由特朗伯墙上风出口10进入室内，完成储热采暖功能。

本系统可实现发电、制热水、采暖等多项功能。

本系统突破了传统太阳能光伏光热层2与储热水箱5分离结构方式，将太阳能光伏光热层2与储热水箱5壁面项黏合，扩大了二者之间换热面积，缩短了二者之间的传热路径。

本发明系统的技术构思如下：

采用光伏光热与储热水箱耦合形成光伏光热水箱模块并与特朗伯墙技术相结合。此系统为建筑提供热水、电能，实现采暖等功能。在非采暖季，光伏光热-水箱模块可单独运行为建筑供电和热水。在采暖季，光伏光热-水箱模块与特朗伯墙相结合，利用水和空气联合冷却光伏光热模块，对建筑进行采暖。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

1、本发明突破了传统太阳能光伏光热层与储热水箱分离结构方式，提出光伏光热水箱模块，扩大了二者换热面积、缩短了二者之间的传热路径、节省了系统安装空间。

2、系统采暖自然对流换热形式加热水和空气，节省动力。

3、水箱内的水与特朗伯内的空气联合对光伏光热层进行叠加冷却，提高其光电光热综合效率，提升采暖能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统的俯视图；

图3为本发明实施例提供的非采暖季光伏光热水箱模块制热水模式示意图；

图4为本发明实施例提供的采暖季光伏光热水箱模块-特朗伯墙采暖模式示意图；

图中，1为玻璃板，2太阳能光伏光热层，3为太阳能电池片阵列，4为吸热板，5为储热水箱，6为储热水箱热水出口，7为储热水箱冷水进口，8特朗伯墙下风入口，9为特朗伯墙空气流道，10为特朗伯墙上风出口，11为入口挡板，12为出口挡板，13为特朗伯墙，14为太阳能蓄电池，15为太阳能逆控一体机，16为用户端。

具体实施方式

如图1，图2，图3所示，一种光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统，包括特朗伯墙13、固定于特朗伯墙13上的储热水箱5，储热水箱5和特朗伯墙13二者高度一致。玻璃板1嵌于墙的向阳侧表面，太阳能光伏光热层2与储热水箱5壁面黏合构成光伏光热水箱模块，光伏光热水箱模块作为特朗伯墙的一部分与建筑结合在一起；太阳能光伏光热层2固定在储热水箱5的向阳侧壁面和玻璃板1之间，玻璃板1与太阳能光伏光热层2之间设有特朗伯墙空气流道9，用于隔热或作为空气通道；所述太阳能光伏光热层2包括太阳能电池片阵列3和吸热板4，吸热板4的吸光面和太阳能电池片阵列3以热熔胶层压方式结合在一起。太阳能电池片阵列3用于吸收和转换太阳能为系统提供电能和热能，吸热板4的背光面通过导热胶与水箱的向阳侧壁面黏合在一起。吸热板4将热量通过水箱壁直接传入储热水箱5内；储热水箱上设有连通至用户端16的储热水箱冷水进口7和储热水箱热水出口6，特朗伯墙底部和特朗伯墙空气流道9之间设有特朗伯墙下风入口8，特朗伯墙顶部和特朗伯墙空气流道9之间设有特朗伯墙上风出口10，特朗伯墙下风入口8处设有入口挡板11，特朗伯墙上风出口10处设有出口挡板12，太阳能电池片阵列3连接太阳能蓄电池14，太阳能蓄电池14经太阳能逆控一体机15连接至用户端16。

系统以水和空气为换热介质，以自然对流换热形式对太阳能光伏光热层2进行冷却，无额外动力。

本实施例还提供一种所述的光伏光热水箱模块-特朗伯墙结合系统的工作方法，其为：

如图3所示，在非采暖季，入口挡板11和出口挡板12关闭，在墙体内形成密闭保温空间。太阳能光伏光热层2与储热水箱5运行，太阳光照透过玻璃板1后，照射在太阳能光伏光热层2上，部分光照被太阳能电池片阵列3吸收转化为电能并通过太阳能逆控一体机15储存于太阳能蓄电池14中；另一部分光照被太阳能光伏光热层2转化为热能并通过储热水箱5壁面进入水箱，储热水箱5内的水以自然对流换热形式对壁面进行冷却吸热，水温不断上升；当水达到使用要求温度后，储热水箱5通过储热水箱热水出口6为用户端16提供热水，而储热水箱冷水进口7及时补充冷水填满储热水箱5；

如图4所示，在采暖季，入口挡板11和出口挡板12开启，太阳能光伏光热层2、储热水箱5和特朗伯墙13联合运行；太阳光照除被转化成电能外，其热量被两种换热介质吸收，其一为水介质，储热水箱5内的水以自然对流换热形式吸收冷却太阳能光伏光热层2的背光面并将储存热量用于夜间持续供热；其二为空气，室内冷空气由特朗伯墙下风入口8进入特朗伯墙空气流道9，以自然对流换热形式冷却太阳能光伏光热层2的吸光面，被加热的空气由特朗伯墙上风出口10进入室内，完成储热采暖功能。

本发明提出的系统安装方便，非常适合与建筑相结合，可根据不同季节光照特点，实现多功能输出满足建筑内用户的不同需求。

以上结合附图对本发明的实施例进行了详细阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护。