本實用新型涉及一種太陽能熱水系統(tǒng)，特別涉及一種基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)，屬于太陽能利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類利用能源的增多，人類社會在過去的幾十年里發(fā)生了多次能源危機。進入21世紀以來，全球的發(fā)展對于能源的需求量與日俱增，經(jīng)濟發(fā)展和對能源消耗的增加，人類社會的發(fā)展將會面臨重大挑戰(zhàn)，能源問題將會成為每個國家發(fā)展的制約因素。根據(jù)2007年的世界能源統(tǒng)計顯示：全球石油儲量可開采40多年；天然氣儲量可開采60多年；煤炭資源可開采150年左右。因此，對于可再生新能源的開發(fā)利用，將會成為許多國家的重點工作。可再生能源中太陽能具有無污染、能量巨大、長期穩(wěn)定的特點，合理開發(fā)和利用太陽能能源，可減少人類對不可再生能源的依賴，這一目標的實現(xiàn)將會為全球的發(fā)展提供有利的契機，同時能夠緩解環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境的壓力。

在利用太陽能光熱技術(shù)中，太陽能熱水器系統(tǒng)是最為普遍的一種模式，系統(tǒng)集熱部件常見的是平板集熱器和全玻璃真空管集熱器。這兩種集熱器都可以把太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，集熱器表面所鍍制的選擇性吸收涂層能夠有效吸收太陽能，其內(nèi)部工質(zhì)吸熱，在熱升浮力作用下，工質(zhì)形成一個微循環(huán)，使集熱水箱內(nèi)的水升溫。為了提高整個系統(tǒng)的集熱性能，通常優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設計和安裝參數(shù)，使得整個系統(tǒng)可以在一定的條件下收集更多的太陽能，在其光學性能研究方面最具有代表性的是跟蹤系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)可有效提高系統(tǒng)的光學效率，但在跟蹤的過程中亦存在許多問題，例如：電機和控制器失效、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)失靈、跟蹤系統(tǒng)軸承打滑、支架變形等等都可以導致跟蹤系統(tǒng)的無法正常工作，因此非跟蹤式系統(tǒng)得到發(fā)展并在太陽能領(lǐng)域應用越來越多。最常見的全玻璃真空管其管管之間的間隙所損失的太陽能居多，能夠有效地利用其損失的太陽能，將會提高整個系統(tǒng)集熱性能，對于提高非跟蹤式太陽能熱水系統(tǒng)性能十分重要。

針對上述傳統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)存在的問題，本實用新型設計一種基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)，不僅解決了安裝部件所帶來的太陽能損失問題，而且還利用其管管之間所損失的太陽能，有效的提高了光熱轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)了高效率集熱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)，解決現(xiàn)有太陽能集熱系統(tǒng)存在的太陽能損失問題，而且還實現(xiàn)了實時供熱的目的，有效的提高了太陽能利用率，實現(xiàn)了太陽能的高效利用。

實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)包括太陽能集熱部、下循環(huán)管4、聯(lián)箱5、冷補水口6、循環(huán)水泵7、1#儲熱水箱8、控制器9、空氣源熱泵補水管10、閥門11、空氣源熱泵熱水管12、空氣源熱泵13、熱出水口14、2#儲熱水箱15、溫度傳感器16、單向管道17、浮球閥18、太陽能光伏組件19、上循環(huán)管20；

太陽能集熱部頂部通過上循環(huán)管20與1#儲熱水箱8上部連接，上循環(huán)管20上設置循環(huán)水泵7，太陽能集熱部底部通過下循環(huán)管4與1#儲熱水箱8底部連接；1#儲熱水箱8上部設置冷補水口6，1#儲熱水箱8內(nèi)上部設置浮球閥18；1#儲熱水箱8上部通過單向管道17與2#儲熱水箱15下部連接，1#儲熱水箱8頂部和2#儲熱水箱15頂部分別設有太陽能光伏組件19，設置在2#儲熱水箱15內(nèi)上部的溫度傳感器16通過控制器9與空氣源熱泵13連接，空氣源熱泵13通過空氣源熱泵補水管10與2#儲熱水箱15底部連接，空氣源熱泵熱水管12一端與空氣源熱泵13連接，另一端伸入2#儲熱水箱15上部，空氣源熱泵熱水管12上設置閥門11；2#儲熱水箱15上部設置熱出水口14，太陽能光伏組件19分別與控制器9和溫度傳感器16連接。

所述太陽能集熱部由聯(lián)箱5和設置在聯(lián)箱5上的太陽能集熱器組成；太陽能集熱器包括全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1、全玻璃太陽能真空管2、復合平面聚光器3，全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1與全玻璃太陽能真空管2間形成全封閉真空空間，復合平面聚光器3設置在全玻璃太陽能真空管2外，全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1與聯(lián)箱5連通。

所述單向管道17為設置有單向閥的管道。

系統(tǒng)工作原理：太陽能投射到包括全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管、全玻璃太陽能真空管和復合平面聚光器的太陽能集熱器上，太陽能集熱器將光能轉(zhuǎn)換為熱能，全玻璃太陽能真空管內(nèi)部工質(zhì)（水）受熱，在熱虹吸力的作用下，運行工質(zhì)形成一個微循環(huán)，加熱全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管內(nèi)部水，加熱后的水匯聚到聯(lián)箱中，通過上循環(huán)管把熱水傳輸?shù)?#儲熱水箱，1#儲熱水箱內(nèi)的水通過下循環(huán)管流回聯(lián)箱，不斷循環(huán)，使1#儲熱水箱內(nèi)水溫升高，上循環(huán)管上設置循環(huán)水泵以加快水流速度，使水快速升溫；1#儲熱水箱通過單向管道將熱水傳輸?shù)?#儲熱水箱中，使2#儲熱水箱內(nèi)水溫升高，單向管道設置有單向閥不會發(fā)生回流現(xiàn)象，只有在1#儲熱水箱水溫高時或2#儲熱水箱需要補水時，單向通道才會使1#儲熱水箱內(nèi)的水流向2#儲熱水箱，完成整個工作；光照強度弱時，2#儲熱水箱內(nèi)上部的溫度傳感器監(jiān)測水溫達不到要求時，將信號傳至控制器，控制器控制空氣源熱泵開始工作，2#儲熱水箱中的水通過空氣源熱泵補水管流入空氣源熱泵，經(jīng)空氣源熱泵加熱后的水通過空氣源熱泵熱水管流入2#儲熱水箱，不斷循環(huán)，使2#儲熱水箱內(nèi)水溫升高，水溫達到要求后，溫度傳感器將信號傳至控制器，控制器控制空氣源熱泵停止工作。1#儲熱水箱和2#儲熱水箱頂部設置的太陽能光伏組件為溫度傳感器和控制器提供電能，實時監(jiān)測2#儲熱水箱上部水溫，并根據(jù)水溫控制空氣源熱泵。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1、本實用新型采用全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管，有效地降低了太陽能全玻璃真空集熱管運行時內(nèi)管內(nèi)水工質(zhì)浮升力環(huán)流效應，進一步提高了太陽能全玻璃真空集熱管光熱轉(zhuǎn)換性能，提高了傳統(tǒng)全玻璃真空集熱管產(chǎn)水量；

2、本實用新型集熱器部件采用了復合平面聚光器，能夠在單位面積內(nèi)轉(zhuǎn)換利用更多的太陽能，使之太陽能利用率提高；

3、本實用新型在水箱頂部設置太陽能光伏組件，充分利用結(jié)構(gòu)資源，為控制器提供電能，起到了光伏協(xié)同的作用；

4、本實用新型采用的輔助熱源為空氣源熱泵，其本身具有高效的熱轉(zhuǎn)換率，無論在光照強度是否合適都能使整個系統(tǒng)穩(wěn)定工作；

5、本實用新型采用的雙水箱設計，能夠使熱量更加集中化，減少能量損耗，提供更多所需求的熱量；

6、本實用新型將空氣源熱泵熱水管一端與空氣源熱泵連接，另一端伸入2#儲熱水箱上部的目的在于，當光照強度弱，用空氣源熱泵進行加熱時，空氣源熱泵熱水管直接將熱水輸送到2#儲熱水箱上部，即可從熱出水口取得熱水，而不必等2#儲熱水箱內(nèi)全部水都加熱，達到了節(jié)省能耗的目的。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中圈出部分放大圖。

圖中1.全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管，2.全玻璃太陽能真空管，3.復合平面聚光器，4.下循環(huán)管，5.聯(lián)箱，6.冷補水口，7.循環(huán)水泵，8.1#儲熱水箱，9.控制器，10.空氣源熱泵補水管，11.閥門，12.空氣源熱泵熱水管，13.空氣源熱泵，14.熱出水口，15.2#儲熱水箱，16.溫度傳感器，17.單向管道，18.浮球閥，19.太陽能光伏組件，20.上循環(huán)管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

實施例1

如圖1和圖2所示，一種基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)包括全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1、全玻璃太陽能真空管2、復合平面聚光器3、下循環(huán)管4、聯(lián)箱5、冷補水口6、循環(huán)水泵7、1#儲熱水箱8、控制器9、空氣源熱泵補水管10、閥門11、空氣源熱泵熱水管12、空氣源熱泵13、熱出水口14、2#儲熱水箱15、溫度傳感器16、單向管道17、浮球閥18、太陽能光伏組件19、上循環(huán)管20。

太陽能集熱部由聯(lián)箱5連接十二個太陽能集熱器組成，太陽能集熱器包括全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1、全玻璃太陽能真空管2和復合平面聚光器3，全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1與全玻璃太陽能真空管2間形成全封閉真空空間，復合平面聚光器3設置在全玻璃太陽能真空管2外，全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1與聯(lián)箱5連通；聯(lián)箱5頂部通過上循環(huán)管20與1#儲熱水箱8上部連接，上循環(huán)管20上設置循環(huán)水泵7，聯(lián)箱5底部通過下循環(huán)管4與1#儲熱水箱8底部連接；1#儲熱水箱8上部設置冷補水口6，1#儲熱水箱8內(nèi)上部設置浮球閥18；1#儲熱水箱8上部通過單向管道17與2#儲熱水箱15下部連接，1#儲熱水箱8頂部和2#儲熱水箱15頂部分別設有太陽能光伏組件19，設置在2#儲熱水箱15內(nèi)上部的溫度傳感器16通過控制器9與空氣源熱泵13連接，空氣源熱泵13通過空氣源熱泵補水管10與2#儲熱水箱15底部連接，空氣源熱泵熱水管12一端與空氣源熱泵13連接，另一端伸入2#儲熱水箱15上部，空氣源熱泵熱水管12上設置閥門11；2#儲熱水箱15上部設置熱出水口14，太陽能光伏組件19分別與控制器9和溫度傳感器16連接。

實施例2

基于光伏協(xié)同強化傳質(zhì)的嵌入管耦合復合平面聚光器太陽能熱水系統(tǒng)運行模式：如圖1和圖2所示，太陽能投射到包括全封閉內(nèi)嵌式玻璃真空管1、全玻璃太陽能真空管2和復合平面聚光器3的太陽能集熱器上，聯(lián)箱5連接四個太陽能集熱器組成太陽能集熱部，太陽能集熱器將光能轉(zhuǎn)換為熱能，全玻璃太陽能真空管2內(nèi)部工質(zhì)（水）受熱，在熱虹吸力的作用下，運行工質(zhì)形成一個微循環(huán)，加熱全封閉內(nèi)嵌式玻璃1內(nèi)部水，加熱后的水匯聚到聯(lián)箱5中，經(jīng)循環(huán)水泵7和上循環(huán)管20把熱水傳輸?shù)?#儲熱水箱8，1#儲熱水箱8內(nèi)的水通過下循環(huán)管4流回聯(lián)箱5，不斷循環(huán)，使1#儲熱水箱8內(nèi)水溫升高，1#儲熱水箱通過單向管道17將熱水傳輸?shù)?#儲熱水箱中，使2#儲熱水箱內(nèi)水溫升高，單向管道17不會發(fā)生回流現(xiàn)象，只有在1#儲熱水箱8水溫高時或2#儲熱水箱15需要補水時，單向通道17才會使1#儲熱水箱8內(nèi)的水流向2#儲熱水箱15，完成整個工作；1#儲熱水箱8頂部和2#儲熱水箱15頂部設有太陽能光伏組件19為控制器9和溫度傳感器16提供電源，使溫度傳感器16工作，實時監(jiān)測2#儲熱水箱15上部水溫。

實施例3

光照強度弱時，2#儲熱水箱15內(nèi)上部的溫度傳感器16監(jiān)測水溫達不到要求時，將信號傳至控制器9，控制器9接收到溫度傳感器16傳輸?shù)男盘栠M行處理，隨后控制器9使空氣源熱泵13開始工作，通過空氣源熱泵補水管10和空氣源熱泵熱水管12不斷循環(huán)，使2#儲熱水箱15內(nèi)水溫不斷升高，當溫度傳感器16監(jiān)測2#儲熱水箱15水溫達到要求時，控制器9處理溫度傳感器16傳輸?shù)男盘?，使空氣源熱?3停止工作。