專利名稱：與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于光伏電池形成的太陽能系統(tǒng)，特別是，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)降溫的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏建筑物一體化(BIPV)系統(tǒng)是一種將太陽能系統(tǒng)安裝在建筑物上的可再生能源利用系統(tǒng)。在這種太陽能系統(tǒng)中，許多光伏板組成的電池板陣列通過安裝框架安裝在建筑物的外實(shí)體墻壁上。許多光伏板電串聯(lián)在一起，由此形成一個(gè)總的電源系統(tǒng)。然而，在這種將光伏電板與建筑物結(jié)合的太陽能系統(tǒng)中，隨著光伏發(fā)電過程的進(jìn)行，太陽能以熱量的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就造成了光伏板的背板溫度不斷升高，導(dǎo)致光伏發(fā)電效率逐漸降低 ’另外，由于建筑物的實(shí)體墻作為用于安裝光伏板的安裝基面，對光伏板的溫度升高不能進(jìn)行有效冷卻，造成了能源的浪費(fèi)。已研發(fā)了多種冷卻技術(shù)來降低光伏板的溫度，例如在光伏板的背板上設(shè)置空氣冷卻通道，通過空氣在冷卻通道中的流動(dòng)而對光伏板進(jìn)行冷卻降溫，同時(shí)用于冷卻的空氣變成熱空氣并排放到大氣中，但沒有對產(chǎn)生的熱空氣進(jìn)行再利用。
實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，將用于對太陽能系統(tǒng)冷卻的空氣變成熱空氣之后輸送給空氣能熱水器，將熱水器中的冷水加熱成熱水，提高了空冷型太陽能電熱系統(tǒng)的太陽能綜合利用率。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面的實(shí)施例，提供一種與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，包括太陽能系統(tǒng)和空氣能熱水器。所述太陽能系統(tǒng)包括多個(gè)電池板陣列，每個(gè)電池板陣列包括至少一個(gè)光伏板，并具有與太陽光照射方向相反的背面；以及抽吸空腔，所述抽吸空腔形成在所述電池板陣列的背面，并包括用于流入冷空氣的進(jìn)氣口和用于排出熱空氣的排氣口。所述空氣能熱水器包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器與所述抽吸空腔的排氣口流體連通，并通過使得來自于排氣口的熱空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生冷空氣和氣體制冷劑；熱水器，所述熱水器與所述蒸發(fā)器流體連通，并通過來自于蒸發(fā)器的氣體制冷劑與熱水器內(nèi)的冷水的熱交換而對所述冷水加熱。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述蒸發(fā)器的冷空氣出口與所述抽吸空腔的進(jìn)氣口連通，以使蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷空氣對所述電池板陣列冷卻。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述蒸發(fā)器與所述熱水器之間的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)對來自于所述蒸發(fā)器的氣體制冷劑進(jìn)行壓縮。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括與所述壓縮機(jī)流體連通的熱交換器，來自于所述壓縮機(jī)的被壓縮的制冷劑在所述熱交換器內(nèi)與所述冷水進(jìn)行熱交換，并形成液體制冷劑。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括連接在所述熱交換器與所述蒸發(fā)器之間的節(jié)流元件，來自于所述熱交換器的液體制冷劑通過所述節(jié)流元件回流到所述蒸發(fā)器。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述抽吸空腔的進(jìn)氣口中設(shè)有空氣過濾裝置。在上述與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，所述抽吸空腔的排氣口與排氣通道流體連通，并且所述排氣通道中設(shè)有電動(dòng)排氣裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，能夠使太陽能系統(tǒng)中的光伏板因溫度降低而使其發(fā)電效率得到提升，并且能夠有效利用空冷型太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的熱空氣，可將熱能從空氣轉(zhuǎn)移到水中，增加了資源的使用范圍及途徑，提高了空冷型太陽能系統(tǒng)的太陽能綜合利用率。

為了使本實(shí)用新型的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，其中圖1是顯示根據(jù)本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)的簡易示意圖；圖2是顯示圖1中太陽能系統(tǒng)的一種實(shí)施例的局部剖視示意圖；以及圖3是顯示圖2所示太陽能系統(tǒng)的平面示意圖。
具體實(shí)施方式
雖然將參照含有本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的附圖充分描述本實(shí)用新型，但在此描述之前應(yīng)了解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可修改本文中所描述的實(shí)用新型，同時(shí)獲得本實(shí)用新型的技術(shù)效果。因此，須了解以上的描述對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言為一廣泛的揭示，且其內(nèi)容不在于限制本實(shí)用新型所描述的示例性實(shí)施例。參照圖1-3，根據(jù)本實(shí)用新型的一種示例性實(shí)施例的例如安裝在建筑物上的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)100，包括太陽能系統(tǒng)和空氣能熱水器。所述太陽能系統(tǒng)包括多個(gè)電池板陣列1，每個(gè)電池板陣列1包括至少一個(gè)光伏板11，并具有與太陽光照射方向相反的背面；以及抽吸空腔2，抽吸空腔2形成在電池板陣列1的背面，并包括用于流入冷空氣的進(jìn)氣口 21和用于排出熱空氣的排氣口 22。作為冷卻介質(zhì)的溫度較低的冷空氣從進(jìn)氣口 21進(jìn)入抽吸空腔2并在抽吸空腔2中流動(dòng)，在冷空氣流動(dòng)的過程對光伏板進(jìn)行冷卻降溫中，同時(shí)逐漸變成溫度較高的熱空氣，并從排氣口排出。空氣能熱水器包括蒸發(fā)器3，所述蒸發(fā)器3與抽吸空腔2的排氣口 22流體連通，并通過使得來自于排氣口 22的熱空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生冷空氣和氣體制冷劑；熱水器4，所述熱水器4與蒸發(fā)器3流體連通，并通過來自于蒸發(fā)器3的氣體制冷劑與熱水器4內(nèi)的冷水的熱交換而對所述冷水加熱。圖2是顯示根據(jù)本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中的太陽能系統(tǒng)的一種實(shí)施例的局部剖視示意圖。在本實(shí)用新型的太陽能系統(tǒng)中，每個(gè)電池板陣列1包括至少一個(gè)光伏板11 (參見圖3)，并具有與太陽光照射方向相反的背面；在例如建筑物的外壁5上沿建筑物的高度方向大致平行地安裝多個(gè)安裝架6，其中電池板陣列 1安裝在兩個(gè)相鄰的安裝架6之間，兩個(gè)相鄰的電池板陣列之間密封結(jié)合，并且由電池板陣列1、兩個(gè)相鄰的安裝架6、以及建筑物的外壁5之間限定抽吸空腔2。在一種示例性實(shí)施例
4中，建筑物的外壁3可以是直立的外墻壁，也可以是傾斜的頂部外表面，甚至是水平的頂部外表面。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，外壁5包括玻璃幕墻，并且安裝架6安裝在玻璃幕墻的支撐
1 ο在本實(shí)用新型的太陽能系統(tǒng)中，由光伏板組成的電池板陣列1與建筑物的外壁5 結(jié)合，并在電池板陣列1的背面形成抽吸空腔2，在電池板陣列1接收太陽光照射的過程中， 光伏板11的溫度將升高并加熱在抽吸空腔2中流動(dòng)的空氣，在抽吸空腔2內(nèi)由于熱壓原理產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，從而使得抽吸空腔2內(nèi)的空氣從下至上流動(dòng)，并通過排氣口 22排出，從而對光伏板11的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對光伏板11的冷卻。進(jìn)一步地，抽吸空腔2的排氣口 22 與排氣通道8流體連通，并且排氣通道8中設(shè)有例如排風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)之類的排氣裝置81，從而使垂直或者傾斜設(shè)置的抽吸空腔2中的煙 效應(yīng)增強(qiáng)，加速空氣的流動(dòng)，進(jìn)而提高對光伏板11的降溫效果。通過空氣在光伏板11背面的流動(dòng)，可以從光伏板11的背面吸收熱量， 降低光伏板的溫度，根據(jù)光伏性能，光伏板11溫度的降低，會(huì)提高光伏板的發(fā)電效率，提升了太陽能的綜合利用效率，并延長光伏板的使用壽命。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在抽吸空腔2 的進(jìn)氣口 21中設(shè)有空氣過濾裝置(未示出)，以凈化從外部進(jìn)入抽吸空腔2內(nèi)的熱空氣。 在本實(shí)用新型中，空氣過濾裝置例如可以是百葉窗、過濾網(wǎng)等能夠?qū)諝膺M(jìn)行過濾和凈化的任何裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，如圖1所示，蒸發(fā)器3的冷空氣出口與抽吸空腔 2的進(jìn)氣口 21連通，以使蒸發(fā)器3產(chǎn)生的冷空氣對電池板陣列1進(jìn)行冷卻。在蒸發(fā)器3中， 低溫液體制冷劑吸收來自于排氣口 22的熱空氣中的熱量而變成溫度較高的氣體制冷劑， 而熱空氣通過與制冷劑的熱交換而變成冷空氣。在本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)中，作為冷卻介質(zhì)的空氣的流動(dòng)路徑形成一個(gè)封閉的回路，即冷空氣從進(jìn)氣口 21進(jìn)入抽吸空腔2變成熱空氣、熱空氣從排氣口 22進(jìn)入蒸發(fā)器3與制冷劑進(jìn)行熱交換并變成冷空氣，然后再回流到進(jìn)氣口 21，這樣可降低加入抽吸空腔2的空氣的溫度， 提高冷卻效率。根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，空氣能熱水器進(jìn)一步包括設(shè)置在蒸發(fā)器3與熱水器4之間的壓縮機(jī)9，所述壓縮機(jī)9對來自于蒸發(fā)器3的氣體制冷劑進(jìn)行壓縮，以提高熱制冷劑的熱容?？諝饽軣崴鬟M(jìn)一步包括與壓縮機(jī)9流體連通的熱交換器10，來自于壓縮機(jī)9的被壓縮的制冷劑在熱交換器10內(nèi)與熱水器4的冷水進(jìn)行熱交換，并形成溫度較低的液體制冷劑。在熱水器的冷水出口和熱交換器之間設(shè)有水泵12，以從熱水器4向熱交換器 10提供冷水，并且冷水在熱交換器10中與溫度較高的制冷劑進(jìn)行熱交換之后變成熱水，再返回到熱水器4，這樣熱水器4中的水被循環(huán)加熱，以達(dá)到所需的溫度。需要說明的是，對于本實(shí)用新型的蒸發(fā)器3和壓縮機(jī)9，其結(jié)構(gòu)、工作原理環(huán)繞功能與例如冰箱、冰柜中所使用的蒸發(fā)器和壓縮機(jī)類似，對于本實(shí)用新型的熱交換器10，其結(jié)構(gòu)、工作原理環(huán)繞功能與常規(guī)的換熱器類似，本文都不再贅述。根據(jù)本實(shí)用新型的空氣能熱水器進(jìn)一步包括連接在熱交換器10與蒸發(fā)器3之間的節(jié)流元件11，來自于熱交換器10的液體制冷劑通過節(jié)流元件11回流到蒸發(fā)器3，這樣可控制回流到蒸發(fā)器3的液體制冷劑的流量。熱水器4的進(jìn)水口可與民用自來水管道連通，其出水口可與例如淋浴設(shè)備、溫水清洗設(shè)備之類的家庭熱水設(shè)備連通，從而供應(yīng)生活所需的熱水。[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，太陽能系統(tǒng)采用空氣冷卻電池板，周圍環(huán)境中或者來自于蒸發(fā)器的低溫空氣經(jīng)過空冷型太陽能系統(tǒng)升溫變成熱空氣，同時(shí)造成太陽能系統(tǒng)中的光伏板因溫度降低而使其發(fā)電效率得到提升。通過風(fēng)機(jī)之類的電動(dòng)排氣裝置將熱空氣從太陽能系統(tǒng)抽出輸送給空氣能熱水器利用，空氣能熱水器的蒸發(fā)器中的制冷劑(冷媒)吸收空氣中的熱量，熱空氣變成低溫空氣，制冷劑再通過熱泵系統(tǒng)，利用熱交換器換熱將冷水加熱成熱水供用戶使用。這樣能夠有效利用空冷型太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的熱空氣，尤其是在夏季，可將熱能從空氣轉(zhuǎn)移到水中，增加了資源的使用范圍及途徑，提高了空冷型太陽能系統(tǒng)的太陽能綜合利用率。本實(shí)用新型的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)將兩種成熟的產(chǎn)品技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)了為光伏板降溫和熱空氣進(jìn)一步利用的效果，使能源得到有效利用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上面所描述的實(shí)施例都是示例性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進(jìn)行改進(jìn)，各種實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)在不發(fā)生結(jié)構(gòu)或者原理方面的沖突的情況下可以進(jìn)行自由組合，從而在解決本實(shí)用新型的技術(shù)問題的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更多種與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)。在詳細(xì)說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例之后，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚的了解，在不脫離隨附權(quán)利要求的保護(hù)范圍與精神下可進(jìn)行各種變化與改變，且本實(shí)用新型亦不受限于說明書中所舉示例性實(shí)施例的實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能系統(tǒng)，所述太陽能系統(tǒng)包括多個(gè)電池板陣列，每個(gè)電池板陣列包括至少一個(gè)光伏板，并具有與太陽光照射方向相反的背面；以及抽吸空腔，所述抽吸空腔形成在所述電池板陣列的背面，并包括用于流入冷空氣的進(jìn)氣口和用于排出熱空氣的排氣口；以及空氣能熱水器，所述空氣能熱水器包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器與所述抽吸空腔的排氣口流體連通，并通過使得來自于排氣口的熱空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生冷空氣和氣體制冷劑；熱水器，所述熱水器與所述蒸發(fā)器流體連通，并通過來自于蒸發(fā)器的氣體制冷劑與熱水器內(nèi)的冷水的熱交換而對所述冷水加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于， 所述蒸發(fā)器的冷空氣出口與所述抽吸空腔的進(jìn)氣口連通，以使蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷空氣對所述電池板陣列冷卻。
3.如權(quán)利要求1或2所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述蒸發(fā)器與所述熱水器之間的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)對來自于所述蒸發(fā)器的氣體制冷劑進(jìn)行壓縮。
4.如權(quán)利要求3中所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括與所述壓縮機(jī)流體連通的熱交換器，來自于所述壓縮機(jī)的被壓縮的制冷劑在所述熱交換器內(nèi)與所述冷水進(jìn)行熱交換，并形成液體制冷劑。
5.如權(quán)利要求4所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于， 所述空氣能熱水器進(jìn)一步包括連接在所述熱交換器與所述蒸發(fā)器之間的節(jié)流元件，來自于所述熱交換器的液體制冷劑通過所述節(jié)流元件回流到所述蒸發(fā)器。
6.如權(quán)利要求1所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于， 所述抽吸空腔的進(jìn)氣口中設(shè)有空氣過濾裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，其特征在于， 所述抽吸空腔的排氣口與排氣通道流體連通，并且所述排氣通道中設(shè)有電動(dòng)排氣裝置。
專利摘要一種與空冷型太陽能系統(tǒng)結(jié)合的空氣能熱水器系統(tǒng)，包括太陽能系統(tǒng)和空氣能熱水器。太陽能系統(tǒng)包括多個(gè)電池板陣列，每個(gè)電池板陣列包括至少一個(gè)光伏板，并具有與太陽光照射方向相反的背面；以及抽吸空腔，抽吸空腔形成在所述電池板陣列的背面，并包括用于流入冷空氣的進(jìn)氣口和用于排出熱空氣的排氣口?？諝饽軣崴靼ㄕ舭l(fā)器，與所述抽吸空腔的排氣口流體連通，并通過使得來自于排氣口的熱空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生冷空氣和氣體制冷劑；熱水器，與所述蒸發(fā)器流體連通，并通過來自于蒸發(fā)器的氣體制冷劑與熱水器內(nèi)的冷水的熱交換而對冷水加熱。將用于對太陽能系統(tǒng)冷卻的空氣變成熱空氣之后輸送給空氣能熱水器，提高了空冷型太陽能電熱系統(tǒng)的太陽能綜合利用率。
文檔編號H02N6/00GK201973883SQ201020669869
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者徐治猛, 方振雷, 馬佳貴 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司, 新奧能源服務(wù)有限公司