本发明专利技术公开了一种聚光型PV/T换热器、聚光型PV/T热泵系统及其热泵运行方法，包括接入蓄电池的光伏组件以及位于光伏组件外周且沿光伏组件的正面向上延伸的聚光单元，其中，光伏组件的背面通过吸热板与微通道换热单元的表面A导热连接，且微通道换热单元的表面B与空气换热单元导热连接；微通道换热单元设有用于制冷工质流通的工质流道，工质流道接入外部热泵系统，使得聚光型PV/T换热器选择性作为蒸发器或冷凝器；本发明专利技术有效提高了太阳能辐射的热流密度、单位面积太阳能发电转化效率以及吸收利用率，且在应用时能够实现综合利用太阳能以及空气源，在夜间没有太阳辐照时也可以单独从空气中获取热量，实现全天持续制热；还可根据制冷需要实现制冷功能。冷需要实现制冷功能。冷需要实现制冷功能。
【技术实现步骤摘要】
聚光型PV/T换热器、聚光型PV/T热泵系统及其热泵运行方法
[0001]本专利技术属于太阳能光伏光热
，特别是一种聚光型PV/T换热器，本专利技术还涉及了应用该聚光型PV/T换热器的聚光型PV/T热泵系统及其热泵运行方法。
技术介绍
[0002]太阳能光伏光热复合系统(简称为PV/T)在提供电力的同时可提供热能，因此具有较高的太阳能综合利用效率，并且能够满足建筑的多种能量需求。
[0003]然而，对于平板型PV/T而言，一方面需要占用较大的铺设面积以满足建筑能量需求，另一方面其全天的热水温度有限，在太阳辐照强度较弱的情况下，不能满足用户对热量和电量的需求。
[0004]此外，现有公知PV/T通常包括太阳能光伏单元和空气源热泵单元，其中，空气源是其空气源热泵单元最主要的低位热源之一。由于空气源热泵单元性能受室外环境温度影响较大，导致其应用存在局限性。在冬季运行时，当空气源热泵单元室外换热器表面温度低于0℃且低于空气的露点温度时，空气中的水分会在换热器表面凝结成霜，导致其性能系数显著下降。与此同时，当室外温度降低时，建筑热负荷随着之上升，而空气源热泵单元的供热能力却随之降低，需要辅助热源弥补能量供需的不平衡。
[0005]基于以上现状，申请人希望寻求进一步的创新技术方案来解决以上技术问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚光型PV/T换热器、聚光型PV/T热泵系统及其热泵运行方法，通过提出独创的聚光型PV/T换热器结构设计，有效提高了太阳能辐射的热流密度、单位面积太阳能发电转化效率以及吸收利用率，且聚光型PV/T换热器选择性作为蒸发器或冷凝器，在应用时可根据实际应用条件来选择双热源制热模式、太阳能制热模式、空气源制热模式以及空气源制冷模式的工作模式，能够实现综合利用太阳能以及空气源，在夜间没有太阳辐照时也可以单独从空气中获取热量，实现全天持续制热；还可根据制冷需要实现制冷功能。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种聚光型PV/T换热器，包括接入蓄电池的光伏组件以及位于所述光伏组件外周且沿所述光伏组件的正面向上延伸的聚光单元，其中，所述光伏组件的背面通过吸热板与微通道换热单元的表面A导热连接，且所述微通道换热单元的表面B与空气换热单元导热连接；所述微通道换热单元设有用于制冷工质流通的工质流道，所述工质流道接入外部热泵系统，使得聚光型PV/T换热器选择性作为蒸发器或冷凝器。
[0009]优选地，在所述聚光型PV/T的热泵循环运行中，当热泵属于制热模式时，所述聚光型PV/T换热器作为蒸发器，所述微通道换热单元吸收来自吸热板和或空气换热单元的热能，通过该热能加热位于工质流道内的制冷工质，使得制冷工质吸热蒸发；当热泵属于空气源制冷模式时，所述聚光型PV/T换热器作为冷凝器，将热量通过所述空气换热单元传递到
空气中，实现冷凝放热。
[0010]优选地，所述光伏组件、吸热板、微通道换热单元以及空气换热单元在上下方向依次叠合为一体；其中，所述光伏组件通过层压工艺层压为一体，所述吸热板分别与所述光伏组件的背面以及所述微通道换热单元的表面A导热粘接为一体。
[0011]优选地，所述光伏组件包括通过封装层进行封装防护的若干光伏电池片，其中，相邻光伏电池片之间形成透光间隙；所述吸热板采用铝板，所述微通道换热单元包括呈水平方向排布设置的铝制微通道管，所述铝制微通道管的内部作为用于制冷工质流通的工质流道。
[0012]优选地，所述空气换热单元采用翅片式换热结构，通过焊接方式与所述微通道换热单元的表面B固定安装连接为一体。
[0013]优选地，所述聚光单元采用复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器沿所述光伏组件的正面向上呈扩展状延伸，其中，所述复合抛物面聚光器的内周反射面为弧形镜面。
[0014]优选地，一种聚光型PV/T热泵系统，包括如上所述聚光型PV/T换热器、压缩机、空气换热器以及节流阀，其中，在所述聚光型PV/T换热器、压缩机、空气换热器以及节流阀之间形成热泵蒸发冷凝工作循环回路。
[0015]优选地，还包括储液罐、四通阀以及水箱，其中，所述四通阀的第一通路连接所述聚光型PV/T换热器的出口，其第二通路连接所述压缩机的入口，其第三通路分别连接所述空气换热器的入口以及所述水箱的工质流道，其第四通路连接所述储液罐；其中，所述水箱的工质流道通过所述节流阀接入所述聚光型PV/T换热器的入口，同时所述压缩机、四通阀与所述储液罐之间形成另一闭合回路。
[0016]优选地，一种聚光型PV/T热泵系统的热泵运行方法，采用如上所述的聚光型PV/T热泵系统；包括双热源制热模式、太阳能制热模式、空气源制热模式以及空气源制冷模式，其中，
[0017]所述双热源制热模式包括：当所述聚光型PV/T热泵系统在太阳辐照条件符合太阳辐照的预期目标条件时，且环境温度符合环境温度的预期目标条件时，所述聚光型PV/T换热器作为蒸发器，所述空气换热器或水箱作为冷凝器，所述微通道换热单元吸收来自吸热板和空气换热单元的热能；
[0018]所述太阳能制热模式包括：当环境温度不符合环境温度的预期目标条件，但太阳辐照条件符合太阳辐照的预期目标条件时，所述聚光型PV/T换热器作为蒸发器，所述空气换热器或水箱作为冷凝器，所述微通道换热单元仅吸收来自吸热板的热能；
[0019]所述空气源制热模式包括：当太阳辐照条件不符合太阳辐照的预期目标条件时，但环境温度符合环境温度的预期目标条件时，所述聚光型PV/T换热器作为蒸发器，所述空气换热器或水箱作为冷凝器，所述微通道换热单元仅吸收来自空气换热单元的热能；
[0020]所述空气源制冷模式包括：当聚光型PV/T热泵系统需要制冷时，对制冷工质采用与制热模式相反的热泵蒸发冷凝工作循环回路，所述聚光型PV/T换热器作为冷凝器，所述空气换热器作为蒸发器。
[0021]优选地，在所述双热源制热模式和或所述空气源制热模式中，所述聚光型PV/T热泵系统的蒸发温度低于环境温度，与环境采用强制对流；在所述太阳能制热模式中，当空气换热器的表面温度低于0℃且低于空气的露点温度时，所述聚光型PV/T热泵系统的蒸发温
度高于结霜的临界温度，达到除霜的目的；在所述空气源制冷模式中，所述聚光型PV/T热泵系统与环境强制对流，位于所述微通道换热单元中的制冷工质将热量释放到环境中，从气态冷凝为液态。
[0022]本专利技术创造性地提出了聚光型PV/T换热器及其聚光型PV/T热泵系统的技术方案，至少带来了以下技术效果：
[0023]1.将热泵技术与聚光型光伏光热技术相结合，利用制冷剂作为光伏电池的制冷工质，由于制冷工质具有良好的流动传热特性，在蒸发和冷凝过程中处于两相区，与工质流道管壁的对流换热系数显著提高，同时能够维持温度均一的效果，因此确保光伏组件能够维持适宜的工作温度，提高光伏组件表面的温度均匀性，避免热应力产生，延长PV/T的使用寿命。
[0024]2.根据实际应用条件来选择本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚光型PV/T换热器，其特征在于，包括接入蓄电池的光伏组件以及位于所述光伏组件外周且沿所述光伏组件的正面向上延伸的聚光单元，其中，所述光伏组件的背面通过吸热板与微通道换热单元的表面A导热连接，且所述微通道换热单元的表面B与空气换热单元导热连接；所述微通道换热单元设有用于制冷工质流通的工质流道，所述工质流道接入外部热泵系统，使得聚光型PV/T换热器选择性作为蒸发器或冷凝器。2.根据权利要求1所述的聚光型PV/T换热器，其特征在于，在所述聚光型PV/T的热泵循环运行中，当热泵属于制热模式时，所述聚光型PV/T换热器作为蒸发器，所述微通道换热单元吸收来自吸热板和或空气换热单元的热能，通过该热能加热位于工质流道内的制冷工质，使得制冷工质吸热蒸发；当热泵属于空气源制冷模式时，所述聚光型PV/T换热器作为冷凝器，将热量通过所述空气换热单元传递到空气中，实现冷凝放热。3.根据权利要求1所述的聚光型PV/T换热器，其特征在于，所述光伏组件、吸热板、微通道换热单元以及空气换热单元在上下方向依次叠合为一体；其中，所述光伏组件通过层压工艺层压为一体，所述吸热板分别与所述光伏组件的背面以及所述微通道换热单元的表面A导热粘接为一体。4.根据权利要求1所述的聚光型PV/T换热器，其特征在于，所述光伏组件包括通过封装层进行封装防护的若干光伏电池片，其中，相邻光伏电池片之间形成透光间隙；所述吸热板采用铝板，所述微通道换热单元包括呈水平方向排布设置的铝制微通道管，所述铝制微通道管的内部作为用于制冷工质流通的工质流道。5.根据权利要求1所述的聚光型PV/T换热器，其特征在于，所述空气换热单元采用翅片式换热结构，通过焊接方式与所述微通道换热单元的表面B固定安装连接为一体。6.根据权利要求1所述的聚光型PV/T换热器，其特征在于，所述聚光单元采用复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器沿所述光伏组件的正面向上呈扩展状延伸，其中，所述复合抛物面聚光器的内周反射面为弧形镜面。7.一种聚光型PV/T热泵系统，其特征在于，包括如权利要求1
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6之一所述聚光型PV/T换热器、压缩机、空气换热器以及节流阀，其中，在所述聚光型PV/T换热器、压缩机、空气换热器以及节流阀之间形成热泵蒸发冷凝工作循环回路。8.根据权利要求7...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡靖雍，刘江隆，张涛，李琦芬，施正荣，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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