太阳能光-电-热耦合的能源和生活用水自供给系统技术方案

一种太阳能光

【技术实现步骤摘要】
太阳能光
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电
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热耦合的能源和生活用水自供给系统


[0001]本专利技术属于新能源利用和水处理
，特别是一种太阳能光
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电
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热耦合的能源和生活用水自供给系统。

技术介绍

[0002]随着工业的不断发展，能源的有效生产与利用面临着巨大的挑战。此外，人口的持续增长和技术的不断进步将进一步增加总体能源需求，尤其是电力需求。传统的发电方式如火力发电等会使用大量的化石燃料，在生产电能的同时，不可避免的释放大量CO2，对环境与气候造成了很大危害。太阳能作为一种可再生能源资源，是传统化石燃料的重要替代品，其具有分布广泛丰富特点，并可实现高效零碳转换利用。同时，光伏发电系统是太阳能利用的核心途径之一。此外，还可通过太阳能集热器进行光热转换，实现太阳能的有效热利用，构建太阳能热水器、太阳灶、主动式阳光房等等。
[0003]尽管太阳能光伏系统已经大规模商业化，但光伏板面高温或积灰等因素引起的光电转换效率下降仍严重影响太阳能光伏系统发电性能的稳定。据研究，光伏组件表面温度每升高1℃，其效率就会降低0.4％
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0.5％。鉴于此，光伏组件的有效冷却不仅可提高其光电转换效率，增加发电量，还可减小光伏表面热应力，有效延长其使用寿命。针对太阳能光热利用方式，集热器需配备相应的储热设备，以避免大量的热能散失到环境中，造成太阳能利用率的大幅下降。另一方面，工业生产和日常生活仍存在着大量的能源需求缺口，例如工作介质的预热、机械供电、居民供暖供电等。此外，水作为日常生活的重要基本物资，同时也是最常见的传热介质，具有较高的比热容和导热系数，可实现热量的有效储存和转移。因此，构建基于太阳能梯级利用的能源和生活用水自供给系统势在必行，其对于实现多能高效互补和水资源循环利用，践行节能减排具有重要意义。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，有效地将太阳能转换的电能和热能进行梯级利用，并利用回收水资源进行热量存储和转移，提高太阳能综合利用效率，达到节能减排的效果。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种太阳能光
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电
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，其包括：
[0007]用于提供热能到自供给系统及用户端的热模块，其中，热模块包括将太阳能转换成热能的太阳能集热器和储热装置，所述热模块用于：将太阳能集热器产生的热能传送至用户端或系统内的耗热元件以弥补其能量缺口，并结合储热装置，以提高低品位热能的利用率；
[0008]用于提供电能到自供给系统及用户端的电模块，其中，电模块包括：将太阳能转换
成电能的太阳能光伏板阵列、传感器和用于将太阳能集热器产生的热能以及储热装置储存的热能调配的控制器，以及；
[0009]水处理模块，其包括：雨水及生活废水回收装置、用于降低废水含油量和过滤不溶性杂质的光热蒸发装置，其中，所述光热蒸发装置利用太阳能实现回收水的界面蒸发。
[0010]优选的，
[0011]太阳能光伏板阵列的电力出口连接用户端的用电入口及系统内所有耗电元件。
[0012]优选的，
[0013]用户端的用热入口连接所述太阳能集热器，储热装置出口连接用户端用热入口。
[0014]优选的，
[0015]太阳能光伏板阵列的背板设有双层交叉逆流水冷通道。
[0016]优选的，
[0017]太阳能光伏板阵列中的各个板的倾斜角度默认与所在位置的纬度相关联或相同。
[0018]优选的，
[0019]所述系统还包括清洁模块；
[0020]清洁模块包括：输入清洁剂的清洁剂填注口、用于过滤清洁剂的过滤器、储液罐、水泵和若干喷淋嘴。
[0021]优选的，
[0022]水处理模块还包括：水雾导流风道、用于高温蒸汽回收的电动回水装置、集水罐、反渗透装置、第一变压器及水泵。
[0023]优选的，
[0024]清洁剂填注口连接储热装置出口，清洁剂依次流经过滤器和储液罐，并由水泵泵送至若干喷淋嘴处喷出以清洁太阳能光伏板阵列及太阳能集热器表面。
[0025]优选的，
[0026]第一变压器连接电动回水装置。
[0027]优选的，
[0028]水处理模块的自然雨水及用户端的废水出口连接雨水及生活废水回收装置入口，雨水及生活废水回收装置出口连接光热蒸发装置入口，高温蒸汽由光热蒸发装置出口排出并经由水雾导流风道被送至电动回水装置，位于电动回水装置出口的集水罐连接反渗透装置入口以实现回收水的二次过滤。
[0029]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0030]本专利技术通过光电和光热耦合效应，将太阳能转换成电能和热能加以利用，实现了可再生能源的功能化梯级利用，期间无CO2等污染物排放，具有绿色、清洁、环保和高效的特点；
[0031]此外，特别要说明的是，本专利技术可实现自然雨水及生活废水的回收利用，并将所获得纯水重新投放入系统内或参与热能的存储与转移，或清洁产能终端设备如光伏板和集热器等，实现能源互补利用和水资源循环使用，形成闭合系统。
附图说明
[0032]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处
对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0033]在附图中：
[0034]图1是根据本专利技术一个实施例的太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统的整体系统示意图；
[0035]图2是根据本专利技术一个实施例的光伏板背板双层交叉逆流水冷通道布置示意图；
[0036]图3是根据本专利技术一个实施例的自然雨水及生活废水回收装置的示意图；
[0037]图4是根据本专利技术一个实施例的光热蒸发装置的示意图；
[0038]图5是根据本专利技术一个实施例的电动回水装置的示意图；
[0039]图6(a)、图6(b)是根据本专利技术一个实施例的经光热蒸发装置有效去除油滴前后溶液的折光度图；
[0040]1、变压器；2、电动回水装置；3、水雾导流风道；4、雨水及废水入口；5、水泵1； 6、反渗透装置；7、集水罐；8、光热蒸发装置；9、回收装置；10、喷淋嘴1；11、太阳能光伏板阵列；12、小型发电机组；13、传感器；14、控制器；15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，其包括：用于提供热能到自供给系统及用户端的热模块，其中，热模块包括将太阳能转换成热能的太阳能集热器和储热装置，所述热模块用于：将太阳能集热器产生的热能传送至用户端或系统内的耗热元件以弥补其能量缺口，并结合储热装置，以提高低品位热能的利用率；用于提供电能到自供给系统及用户端的电模块，其中，电模块包括：将太阳能转换成电能的太阳能光伏板阵列、传感器和用于将太阳能集热器产生的热能以及储热装置储存的热能调配的控制器，以及；水处理模块，其包括：雨水及生活废水回收装置、用于降低废水含油量和过滤不溶性杂质的光热蒸发装置，其中，所述光热蒸发装置利用太阳能实现回收水的界面蒸发。2.根据权利要求1所述的太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，其中，优选的，太阳能光伏板阵列的电力出口连接用户端的用电入口及系统内所有耗电元件。3.根据权利要求1所述的太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，其中，用户端的用热入口连接所述太阳能集热器，储热装置出口连接用户端用热入口。4.根据权利要求1所述的太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系统，其中，太阳能光伏板阵列的背板设有双层交叉逆流水冷通道。5.根据权利要求1所述的太阳能光
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热耦合的能源和生活用水自供给系...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，任秦龙，胡晗玉，刘新成，武辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：