一種光熱光伏復合智能化高效太陽能熱水供應站的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能熱水供應系統(tǒng)，尤其涉及一種能自動進行強制熱交換的光熱光伏復合智能化高效太陽能熱水供應系統(tǒng)。
【背景技術】
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[0002]隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人類對能源和資源的依賴日益加強，而眾所周知地球上的資源是有限的，因此尋求豐富、清潔、廉價和最具發(fā)展前途的能源成為了人們首先需要解決的問題。太陽能是一種可以自由利用、無污染、能量密度不高的持久能源，它是人類可以利用的最豐富的能源，也是最潔凈、最廉價和最有發(fā)展前途的能源。長期以來人們在探索太陽能熱利用方面做了大量的工作并取得了良好的成效。其中，太陽能熱水器的熱利用轉換技術無疑是最為成熟的，其產(chǎn)業(yè)化進程也較光伏電池、太陽能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)領先一步，如今太陽能熱水器獲得了越來越廣泛的應用。
[0003]近十年來，城鎮(zhèn)中的高層住宅越來越多，受樓頂面積的限制及樓頂私有化等因素影響，絕大多數(shù)住戶都無法安裝和使用太陽能熱水器。為了解決這一問題，申請人早在2008年就研制出陽臺掛壁式太陽能熱水器，它有真空管型和平板型兩種，這兩類陽臺掛壁式太陽能熱水器雖然解決了高層住宅安裝和使用太陽能熱水器的可能性問題，滿足了每戶家庭都能安裝太陽能熱水器，實現(xiàn)了家家都能安裝和使用太陽能熱水器的夢想，但由于現(xiàn)有的太陽能熱水器的熱轉換效率不高，加上陽臺墻壁的光照時間有限，使得陽臺掛壁式太陽能的實際利用率受到較大限制，怎樣在現(xiàn)有光照條件下提高壁掛式真空管太陽能熱水器的熱能利用率，使單位光照面積能產(chǎn)生更多的熱水，還要保持現(xiàn)有太陽能熱水器的固有優(yōu)點成為人們迫切希望解決的技術問題，更是擺在太陽能熱水器生產(chǎn)企業(yè)面前的一個重大課題。
[0004]現(xiàn)有的陽臺壁掛式真空管太陽能熱水器的光能利用率不高，由于受到天氣影響較大，尤其是高層住宅受屋樓布局影響日均光照時間較短，現(xiàn)有太陽能熱水器的真空管集熱器的熱能利用率偏低，無法保證在一天的自然光照時間內(nèi)將水箱中的水加熱至可用溫度，從而導致現(xiàn)有太陽能熱水器無法保證正常的熱水供應，只能配備電能輔助加熱裝置，然而即使配備了電能輔助加熱裝置。由于太陽能熱水器的自身的傳熱方式的不合理，導致太陽能熱水器吸收的熱量不能被吸熱介質充分吸收，導致加熱時間過長，能耗增加，能源浪費。
[0005]在現(xiàn)有太陽能熱水器中，傳熱介質的傳熱原理是利用傳熱液體介質在不同溫度條件下密度不同的特點，溫度較高的液體密度小，溫度較低的液體密度大，在太陽能集熱器與保溫水箱之間設有吸熱介質循環(huán)管路，在太陽能集熱器與保溫水箱之間形成冷介質自上而下，熱介質自下而上的自然循環(huán)方式來提高保溫水箱中的水溫度。
[0006]由于太陽能真空管在太陽光的照射下是通過其內(nèi)的吸熱介質吸收太陽能的熱能的，而太陽能真空管內(nèi)的吸熱介質是靜止的，太陽能真空管吸收的熱能先與管體內(nèi)壁接觸的介質進行熱交換，然后再由位于管體內(nèi)壁四周的高溫介質與管體內(nèi)芯的低溫介質進行溫差熱量傳遞，使整個集熱管中的吸熱介質升溫，從而改變集熱管中吸熱介質的比重，再通過溫差循環(huán)傳熱方式使集熱管中的熱水緩慢地上升輸送到保溫水箱中。這種冷熱介質傳熱的效率偏低，這是導致了現(xiàn)有太陽能熱水器光能利用率偏低的主要原因，現(xiàn)有的太陽能熱水器要求有足夠的光照時間，保溫水箱與太陽能集熱器之間要求較短管路也是根據(jù)這個因素提出的要求。
[0007]為了提高現(xiàn)有太陽能熱水器的熱交換效率，增加現(xiàn)有太陽能熱水器的熱水產(chǎn)出量，本申請人采用光伏技術與光熱技術相結合的方式，比較理想地解決了這一技術難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0008]本發(fā)明的目的是提供一種光熱光伏復合智能化高效太陽能熱水供應站。
[0009]本發(fā)明采取的技術方案如下:
[0010]一種光熱光伏復合智能化高效太陽能熱水供應站，包括太陽能集熱器、保溫水箱、進水閥、出水閥、進水管、熱水出水管、熱水出水閥和排氣閥，太陽能集熱器的進水端經(jīng)進水閥和進水管與壓力水源相通連，太陽能集熱器的出水端經(jīng)出水閥與保溫水箱的進水端相連，保溫水箱的進水端與熱水出水管相連，在熱水出水管上設有熱水出水閥，在保溫水箱的頂部設有排氣閥，所述太陽能集熱器包括集熱真空管、太陽能背板、支撐架、集熱管安裝體和集熱管座，太陽能背板固定在支撐架上，集熱真空管通過集熱管安裝體和集熱管座安裝在太陽能背板上，集熱真空管的開口端安裝在集熱管安裝體中，集熱真空管的閉合端安裝在集熱管座中，其特征是:在保溫水箱的回水端與太陽能集熱器的進水端之間設有回水管，在太陽能背板的外露面上設有太陽能光伏膜，在太陽能集熱器的出水閥與保溫水箱之間設有混流泵，混流泵與太陽能光伏膜電連接，即太陽能光伏膜是混流泵的電源。
[0011]進一步，在集熱真空管的背光面設有反光鏡面膜。
[0012]更進一步，反光鏡面膜的寬度小于等于集熱真空管的外圓周長1/2，即反光鏡面膜貼在集熱真空管的外圓表面上所形成的包角小于等于180°。
[0013]更進一步，反光鏡面膜貼在集熱真空管的外圓表面上所形成的包角為120°?180。。
[0014]進一步，在太陽能集熱器中，所有集熱真空管水平設置，集熱管安裝體位于集熱真空管的左側或右側。
[0015]進一步，在太陽能集熱器中，所有集熱真空管豎直設置，集熱管安裝體位于集熱真空管的上端。
[0016]進一步，集熱真空管與太陽能光伏膜之間距離為30?150毫米，優(yōu)選為50-100毫米，最優(yōu)為80毫米。
[0017]進一步，所述混流泵為直流電機驅動的泵，其功率為3W?150W，優(yōu)選為10W-100W。
[0018]進一步，在保溫水箱中設有市電加熱器和水溫傳感器，市電加熱器和水溫傳感器均由智能控制器電連接，智能控制器能根據(jù)水溫傳感器自動控制市電加熱器。
[0019]由于在太陽能集熱器和保溫水箱之間增設了混流泵，混流泵由貼在太陽能背板上的太陽能光伏膜供電，混流泵能根據(jù)外界的光照條件自動隨之改變轉速，調整保溫水箱與太陽能集熱器之間導熱介質的混流速度，確保太陽能集熱器所吸收的熱量能即時地被吸熱介質吸收，從而提高太陽能熱水器的熱轉換效率。
[0020]在實施過程中，在集熱真空管與太陽能光伏膜之間限定了透光距離，當太陽光照曬集熱真空管的同時，光線能從相鄰兩根集熱真空管的間隙之間直接照射到太陽能光伏膜上，雖然在集熱真空管背面會產(chǎn)生一定陰影，但由于在集熱真空管背面設有反光鏡面膜，它能夠對照射到太陽能光伏膜上的光線進行綜合的反射折射，保證了太陽能光伏膜上的光照均勻，消除或削弱光斑效應對太陽能光伏膜的光轉換穩(wěn)定性的影響，因此，當太陽光照曬到太陽能集熱器上時，太陽光被充分利用，既能被集熱真空管吸收轉化成熱能儲存在待加熱水中，在集熱真空管之間的太陽光及經(jīng)集熱真空管反射、折射后產(chǎn)生的光又能被太陽能光伏膜吸收轉化成電能，用光伏電能直接來驅動直流混流泵，由于太陽能光伏膜與集熱真空管同步接受太陽光照曬，太陽光照曬的光強越大，集熱真空管吸熱越多，此時，太陽能光伏膜所產(chǎn)生的光伏電能也越多，直流混流泵的轉速也越高，能即時將集熱真空管吸收的熱能傳遞給導熱介質，直流混流泵的轉速能根據(jù)光照條件的變化而改變，它能對保溫水箱和太陽能集熱器中的吸熱介質進行內(nèi)循環(huán)輸送，使吸熱介質在集熱真空管內(nèi)以流動狀與集熱真空管的內(nèi)壁進行充分的接觸，這樣就能更及時地將集熱真空管吸收的太陽熱能傳遞給吸熱介質，從而提高了太陽能熱水供應站的熱轉化效率。當光照較弱時太陽能真空管轉化的熱能較低，冷熱介質之間的溫差偏小，需要延長熱交換時間來進行熱傳遞，此時太陽能光伏膜輸出的電能隨光照變?nèi)醵档?，混流泵的轉速也隨之降低，從而實現(xiàn)熱量傳遞智能化匹配，使得水流以低速循環(huán)保證了充分的熱交換時間，當光照變強時太陽能真空管轉化的熱能隨之變高，冷熱介質之間的溫差變大，熱傳遞速度變快，需要增加水流速度以更好的帶走熱能，此時太陽能光伏膜傳導出的電能隨光照變強而變強，混流泵的轉速也隨之增加，從而使得水流循環(huán)速度加快，更好的吸收