CN102946213A - 多功能太阳能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能太阳能系统，包括发电系统、热水供给系统及溴化锂制冷系统，发电系统包括太阳能电池组件、直流配电箱、并网逆变器及交流配电箱，太阳能电池组件产生的直流电通过并网逆变器转换为交流电接入电网，系统产生的电能优先为溴化锂制冷系统用电设备使用，多余电能则并入电网。热水供给系统包括冷却介质盒、热水箱、热水循环泵及热水器，利用太阳能在光电转换过程中产生的热能制备热水，提供给溴化锂制冷系统或家用热水器。溴化锂制冷系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器以及循环泵，利用热水作为动力，以水作为制冷剂、溴化锂作为吸收剂来制取冷水。本发明既具有发电的功能，又具有制热和制冷的功能。

Description

多功能太阳能系统

技术领域

本发明涉及太阳能的应用技术，更具体地说是涉及一种多功能太阳能系统。

背景技术

随着社会经济的发展，能源与环境问题已成为制约世界经济发展的瓶颈，开发新能源和可再生能源是中国乃至世界可持续发展能源基本战略的重要组成部分。可持续发展战略提出了保护环境、经济持续健康发展的要求。太阳能作为一种洁净的可再生能源，资源丰富、取之不尽、用之不竭、对环境没有污染，有着矿物能源不可比拟的优越性。

虽然太阳能技术的应用多种多样，但在利用上，功能较为单一。由于现有技术的限制，目前的太阳能发电的效率较低，太阳能电池组件只能将部分光能转换为电能，其余光能转换为热能而无法利用，此外这种光能转换为热能的过程也会导致太阳能电池组件温度的升高，进而引起组件开路电压及填充因子的下降，最终导致太阳能电池组件的输出功率大幅下降。这样一来，太阳能发电系统的整体效率及利用率也降低了。

发明内容

针对现有技术中存在的的问题，本发明的目的是提供一种多功能太阳能系统，该系统既具有发电的功能，又具有制热和制冷的功能。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多功能太阳能系统，包括发电系统、热水供给系统及溴化锂制冷系统。所述发电系统提供电能给溴化锂制冷系统用电设备，所述热水供给系统提供热能给溴化锂制冷系统。

所述发电系统包括太阳能电池组件、直流配电箱、并网逆变器及交流配电箱，太阳能电池组件产生的直流电通过并网逆变器转换为交流电接入电网，系统产生的电能优先为溴化锂制冷系统用电设备使用，多余电能则并入电网。

所述热水供给系统包括冷却介质盒、热水箱、热水循环泵及热水器，所述冷却介质盒安装于太阳能电池组件的背板上，具有两个进水口及一个出水口，其中一个进水口为冷水进水口，对系统进行冷水的补充；另一进水口与溴化锂制冷系统连通；冷却介质盒的出水口与热水箱的入水口连通。所述热水箱的一个出水口与溴化锂制冷系统相连通，另一个出水口与热水器相连通。

所述溴化锂制冷系统包括设有热媒水管道的发生器、设有冷却水管道的冷凝器、设有冷媒水管道的蒸发器、吸收器、热交换器以及循环泵，所述发生器内的热媒水管道的进水口与所述热水供给系统的出水口相连通，热媒水管道的出水口与冷却介质盒进水口连通，两者之间设有热水循环泵；所述冷凝器与发生器连通，所述冷凝器内的冷却水管道的进水口与冷水箱的出水口相连通，冷却水管道的出水口与冷水箱的进水口相连通，所述冷凝器的出水口通过节流阀与蒸发器的进水口相连通，所述蒸发器内的冷媒水管道的进水口与空调的出水口相连通，冷媒水管道的出水口与空调的进水口相连通；所述蒸发器与吸收器连通；所述热交换器及循环泵设于发生器和吸收器之间，所述循环泵将溴化锂水溶液从吸收器送回发生器。

与现有技术相比，本发明的太阳能系统具有多重功能，首先，太阳能电池组件直接将太阳能转换为电能供本地负载使用，多余的电能并入电网；其次，在光电转换过程中大部分太阳能被太阳能电池组件转换为热能，这部分热能被冷却介质盒中的水吸收从而产生热水，既可储存于热水箱直接使用，还可以为溴化锂制冷系统提供热能。再者，本发明的多功能太阳能系统在运行过程中，由于太阳能电池组件上产生的热量不断地被带走利用，降低了太阳能电池组件的温度，这样能大幅提高其输出功率及发电量，也提升了发电系统的整体效率。本发明的多功能太阳能系统充分利用了太阳能资源，提高了太阳能的利用率。

附图说明

图1是本发明的多功能太阳能系统的结构示意图；

图2是发电系统的原理示意图；

图3是太阳能电池组件的结构示意图；

图4是溴化锂制冷系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1所示的一种多功能太阳能系统，包括发电系统、热水供给系统及溴化锂制冷系统6。其中发电系统主要功能是将太阳能直接转换为电能，供溴化锂制冷系统内的负载使用，多余的电能并入电网。热水供给系统主要功能是利用太阳能在光电转换过程中产生的热能制备热水，提供给溴化锂制冷系统或家用热水器。溴化锂制冷系统6利用热水作为动力，以水作为制冷剂、溴化锂作为吸收剂，最终制取冷水。

图2所示的发电系统包括太阳能电池组件1、直流配电箱9、并网逆变器10及交流配电箱11，并网逆变器10将太阳能电池组件1产生的直流电直接转换为交流电并接入电网12，这部分电能优先为当地负载13使用。图3所示的太阳能电池组件1主要由钢化玻璃14、EVA封装层15、太阳能电池16、背板17以及铝边框18组成，在太阳能电池组件背面安装冷却介质盒20，冷却介质盒20通过密封硅胶粘接在太阳能电池组件的背板上，并设有两个进水口21、22及一个出水口19。

热水供给系统包括上述的冷却介质盒20、热水箱7、热水循环泵4及热水器8。在实际使用中，将多块太阳能电池组件的冷却介质盒串联起来。冷却介质盒的进水口21为冷水进水口，对系统进行冷水的补充；另一进水口22与溴化锂制冷系统连通；出水口19与热水箱7的入水口连通。热水箱7的一个出水口与溴化锂制冷系统相连通，另一个出水口与热水器8相连通。

参见图4所示的溴化锂制冷系统，包括发生器32、冷凝器25、蒸发器27、吸收器35、热交换器33以及循环泵34。发生器32内的热媒水管道的进水口31与所述热水供给系统的出水口相连通，热媒水管道的出水口30与冷却介质盒进水口连通，两者之间设有热水循环泵4；冷凝器25与发生器32连通，冷凝器25内的冷却水管道的进水口23与冷水箱2的出水口相连通，冷却水管道的出水口24与冷水箱的进水口相连通，冷水循环泵4设于冷水箱2与冷凝器25之间的冷却水管道上。冷凝器的出水口通过节流阀26与蒸发器的进水口相连通；蒸发器内的冷媒水管道的进水口28与空调5的出水口相连通，冷媒水管道的出水口29与空调5的进水口相连通；蒸发器27与吸收器35连通；热交换器33及循环泵34设于发生器32和吸收器35之间，循环泵34将溴化锂水溶液从吸收器送回发生器。

在溴化锂制冷系统中，由于溴化锂水溶液本身沸点很高，极难挥发，所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽；在一定温度下，溴化锂水溶液液面上的水蒸气饱和分压力小于纯水的饱和分压力；而且浓度越高，液面上的水蒸气饱和分压力越小。所以在相同的温度条件下，溴化锂水溶液浓度越大，其吸收水分的能力就越强。所以采用溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂。在溴化锂制冷系统运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器32内受到热媒水（即太阳能电池组件产生的高温水）的加热后，溶液中的水不断汽化，随着水的不断汽化，发生器32内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器35，而水蒸汽进入冷凝器25，被来自冷水箱2的冷却水冷却后凝结，成为高压低温的液态水。当冷凝器内的高压低温液态水通过节流阀26进入蒸发器27时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器27内冷媒水（即空调等制冷设备需要的冷水）的热量，从而达到降温制冷的目的。同时，低温水蒸气进入吸收器35被溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵34送回发生器32，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。由于溴化锂稀溶液在吸收器35内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溶液的热量，提高整个系统的热效率，在发生器32以及吸收器35之间还设有热交换器33，将发生器32流出的高温浓溶液与吸收器35流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器的温度。

本发明的多功能太阳能系统既可以产生绿色电力，也可将产生的热能传递到热水器上直接利用，或驱动溴化锂制冷系统为空调提供冷源。在该系统运行过程中，太阳能电池组件上产生的热量不断被带走利用，使得太阳能电池组件上一直工作在较低的温度，因此提升了其输出功率及发电量。此外，该吸收式溴化锂制冷系统具有安全无污染、无噪音等优点。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种多功能太阳能系统，其特征在于，包括：

溴化锂制冷系统；

发电系统，所述发电系统提供电能给溴化锂制冷系统的用电设备；

热水供给系统，所述热水供给系统提供热能给溴化锂制冷系统。

2.根据权利要求1所述的多功能太阳能系统，其特征在于：

所述发电系统包括太阳能电池组件以及与太阳能电池组件依次连接的直流配电箱、并网逆变器以及交流配电箱，所述交流配电箱还分别与溴化锂制冷系统以及电网相连接。

3.根据权利要求1所述的多功能太阳能系统，其特征在于：

所述热水供给系统包括冷却介质盒、热水箱以及热水器，所述冷却介质盒安装于太阳能电池组件的背板上，具有两个进水口及一个出水口，其中一个进水口为冷水进水口，另一进水口与溴化锂制冷系统连通；冷却介质盒的出水口与热水箱的入水口连通；所述热水箱的一个出水口与溴化锂制冷系统相连通，另一个出水口与热水器相连通。

4.根据权利要求1所述的多功能太阳能系统，其特征在于：

所述溴化锂制冷系统包括设有热媒水管道的发生器、设有冷却水管道的冷凝器、设有冷媒水管道的蒸发器、吸收器、热交换器以及循环泵，所述发生器内的热媒水管道的进水口与所述热水供给系统的出水口相连通，热媒水管道的出水口与冷却介质盒进水口连通，两者之间设有热水循环泵；所述冷凝器与发生器连通，所述冷凝器内的冷却水管道的进水口与冷水箱的出水口相连通，冷却水管道的出水口与冷水箱的进水口相连通，所述冷凝器的出水口通过节流阀与蒸发器的进水口相连通，所述蒸发器内的冷媒水管道的进水口与空调的出水口相连通，冷媒水管道的出水口与空调的进水口相连通；所述蒸发器与吸收器连通；所述热交换器及循环泵设于发生器和吸收器之间，所述循环泵将溴化锂水溶液从吸收器送回发生器。

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