光伏光热组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统的制作方法

本发明属于太阳能光伏/光热综合利用领域，涉及光伏光热组件、热泵、溶液除湿机，尤其是一种双玻双面pv/t组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统。

背景技术：

太阳能具有清洁性、可再生性等特点，开发和利用太阳能不仅可以使用减少化石能源，缓解环境严重污染现状，也可以应对未来全球能源及淡水资源短缺等问题。光伏光热一体化(pv/t)技术将散热流道粘结在电池板底部，通过冷却工质将积聚在电池板的热量带走，降低电池板温度以提高光电转换效率，同时提供较高温度的冷却工质。

热泵作为目前应用较为广泛的制热设备，其主要特点是能效高、节能环保以及适应性强，根据不同的地区特点，可以选择不同类型的热泵，因此热泵常被用于建筑供暖等领域。热泵基于逆卡诺循环，在提供热源的情况下可以稳定持续制热，而pv/t既能产电满足热泵耗功需求，也能产出与热泵热源相匹配的能量品级，因此pv/t技术与热泵技术具有很强的耦合性。

溶液除湿机是目前较为节能环保的除湿方式，其原理为热湿空气与低温的libr稀溶液进行热湿交换，空气水分被吸收后可用于建筑换气，被吸收的水分进入再生器，稀溶液再次与水分进行热湿交换，进一步进行水分分离，空气在经过脱湿器后便进入蒸发冷却器进行冷却，最终排入室内。溶液除湿在对空气进行除湿的同时，也能降低空气温度，因此具有制冷的能力。

目前，尚未检索到有将pv/t组件、热泵、溶液除湿机耦合，生产热、电和冷的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种光伏光热组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统及其供能方法，同时生产热、电和冷，提高太阳能组件电效率和系统整体热效率，利用低品位热源制冷，生产热水，部分除湿盐溶液可以吸附空气中的霉菌、粉尘等杂质，有利于提高室内空气品质。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种光伏光热组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统，包括玻璃流道双玻双面pv/t系统、溶液除湿系统、热泵系统，

所述的玻璃流道双玻双面pv/t系统由多个玻璃流道双玻双面pv/t组件串联构成；

所述的溶液除湿系统包括除湿机，再生器，空-液换热器，液-液换热器，稀溶液泵，浓溶液泵，蒸发冷却器及冷却水泵；

所述的热泵系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀节流阀、冷水箱、热水箱和水泵；

所述的玻璃流道双玻双面pv/t组件的输电线连接负载，玻璃流道双玻双面pv/t组件的进风管线与风机连接，出风管线分成两路，一路连接空-液换热器的进气口，从空-液换热器出气口排出的空气与另一路混合后连接至蒸发器的进气口，并从蒸发器的出气口排出至室外；空-液换热器的进液管线依次经过液-液换热器、稀溶液泵连接至除湿机，空-液换热器的出液管线连接至再生器的进液口，再生器的出液管线依次经过浓溶液泵、液-液换热器连接至除湿机的进液口，除湿机的进气口为湿空气入口，除湿机的出气管线连接至蒸发冷却器的进气口，并从蒸发冷却器的出气口排出至室外，蒸发冷却器的冷却水通过冷却水泵循环；蒸发器的制冷剂出口管线依次经过压缩机、冷凝器、膨胀节流阀后回流至蒸发器的制冷剂进口。冷凝器的进水管线通过水泵连接至冷水箱，冷凝器的出水管线连接至热水箱。

而且，所述双玻双面pv/t组件包括上玻璃盖板、光伏电池片、下玻璃盖板、玻璃流道，所述光伏电池片与上、下玻璃盖板通过有机胶膜粘连固定，所述玻璃流道为上部敞口的扁平盒装结构，冷空气与下玻璃盖板直接接触，玻璃流道的底板的两端分别制出进气孔、出气孔。

而且，玻璃流道的底板与冷却介质接触的一面为反射镜面。

而且，在玻璃流道的边缘制出法兰连接部，与流道由模具一体化热成型而成，法兰连接部与上、下玻璃盖板通过c型卡扣连接。

玻璃流道双玻双面pv/t组件优化目标为：

其中n1、n2分别为热电功率的系数，根据具体的组件应用场景决定；maxqall为组件的总功率的最大值，qth、pel分别为组件的热功率、电功率，单位为w；rf为水与光伏组件下玻璃盖板的对流热阻，单位为（m²*k）/w；qf为冷却流体的流速，单位为l/h；tc为光伏组件的温度，单位为k；

针对玻璃流道的优化目标为：

其中，l、h分别为玻璃流道的长度、厚度，单位为m，热阻是玻璃流道长度、厚度与流体速度的函数，而三者有以下限制条件：

其中p为玻璃流道承受的压力，单位为pa，lmin为玻璃流道的长度的下限，lmax为玻璃流道的长度的上限，hmin为玻璃流道的厚度的下限，hmax为玻璃流道的厚度的上限，qfmin为冷却流体的流速的下限，qfmax为冷却流体的流速的上限，p(qf，h)为玻璃流道特定流速以及特定玻璃流道厚度值对应的压力值，pmax为玻璃流道承受的压力的上限，

根据实际的安装条件设定玻璃流道长度、厚度的上下限；根据循环泵的选型确定流速的上下限；根据流体流速以及组件厚度确立流体在流动过程中的压力损失，即玻璃流道承受的压力。

而且，所述的除湿机，再生器结构相同，腔体上部设置布液器，腔体内部放置填料，腔体下部设置储液箱。

而且，所述的空-液换热器及液-液换热器均为逆流换热器。

而且，所述的蒸发冷却器腔体上部设置布液器，腔体内部放置填料，腔体下部设置储液箱。

一种光伏光热组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统的供能方法，光伏电池片吸收太阳辐射，产生电能为负载供电，在空气回路中，利用风机将空气送入太阳能电池背部玻璃流道双玻双面pv/t组件，空气在玻璃流道内吸收太阳能电池热能被加热，加热后的一部分空气进入空-液换热器加热溶液除湿机回路中的稀氯化锂溶液，加热完成后，空气从空-液换热器中流出与将要流入热泵回路的空气混合进入热泵回路，被加热的稀氯化锂溶液进入再生器浓缩产生浓氯化锂溶液，产生的浓氯化锂溶液进入除湿机对室外空气进行除湿，除湿产生的干燥空气进入蒸发冷却器，与由冷却水泵驱动的循环冷却水直接接触进行制冷进入室内，热泵回路中，来自玻璃流道双玻双面pv/t组件的热空气在蒸发器中加热制冷剂，加热结束后，空气排入大气，制冷剂吸热蒸发进入压缩机产生高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入冷凝器释放潜热加热冷水箱中的水，加热后的水进入热水箱，制冷剂经膨胀节流阀降温降压后重新进入蒸发器。

本发明的优点和积极效果是：

（1）本发明玻璃流道双玻双面pv/t组件与热泵及溶液除湿机耦合，系统可以同时输出热、电、冷。

（2）本发明玻璃流道双玻双面pv/t组件采用敞口扁平盒式玻璃流道与电池下玻璃板直接接触，减小传热热阻，能有效的降低电池板温度，提高电池板的电效率与热效率。玻璃流道底面的反射镜可将电池板漏光反射回电池板背面，提高太阳能利用率。

（3）本发明玻璃流道双玻双面pv/t组件加热空气在加热稀溶液之后，重新与将要进入热泵的加热空气混合，回收部分热量，提高系统的热利用率。

（4）本发明玻璃流道双玻双面pv/t组件与热泵及溶液除湿机耦合系统，结构简单，方便操作，造价便宜，安全可靠，且溶液除湿机可以部分吸附空气中的霉菌及颗粒物杂质，有利于提高室内空气品质。

附图说明

图1为本发明三联供系统结构及流程图；

图2为玻璃流道双玻双面pv/t组件的立体结构图；

图3为玻璃流道双玻双面pv/t组件的主视图；

图4为玻璃流道的立体结构图。

编号说明：1为风机，2为玻璃流道双玻双面pv/t组件，2-1为上玻璃盖板，2-2为光伏电池片，2-3为c型卡扣，2-4为下玻璃盖板、2-5为玻璃流道，2-5-1为进气孔，2-5-2为反射镜面，2-5-3为出气孔，3为空-液换热器，4为蒸发器，5为压缩机，6为冷凝器，7为膨胀节流阀，8为冷水箱，9为水泵，10为热水箱，11为再生器，12为浓溶液泵，13为液-液换热器，14为稀溶液泵，15为除湿机，16为蒸发冷却器，17为冷却水泵，18为负载。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种玻璃流道双玻双面pv/t组件与热泵和溶液除湿机耦合的三联供系统，包括玻璃流道双玻双面pv/t系统、溶液除湿系统、热泵系统。

所述的溶液除湿系统包括除湿机15，再生器11，空-液换热器3，液-液换热器13，稀溶液泵14，浓溶液泵12，蒸发冷却器16及冷却水泵17；

所述的热泵系统包括蒸发器4、冷凝器6、压缩机5、膨胀节流阀7、冷水箱8、热水箱10和水泵9；

玻璃流道双玻双面pv/t组件2的输电线连接负载18，玻璃流道双玻双面pv/t组件2的进风管线与风机1连接，出风管线分成两路，一路连接空-液换热器3的进气口，从空-液换热器3出气口排出的空气与另一路混合后连接至蒸发器4的进气口，并从蒸发器4的出气口排出至室外；

空-液换热器3的进液管线依次经过液-液换热器13、稀溶液泵14连接至除湿机15。空-液换热器3的出液管线连接至再生器11的进液口，再生器11的出液管线依次经过浓溶液泵12、液-液换热器13连接至除湿机15的进液口。除湿机15的进气口为湿空气入口，除湿机15的出气管线连接至蒸发冷却器16的进气口，并从蒸发冷却器16的出气口排出至室外。蒸发冷却器16的冷却水通过冷却水泵17循环。

蒸发器4的制冷剂出口管线依次经过压缩机5、冷凝器6、膨胀节流阀7后回流至蒸发器4的制冷剂进口。冷凝器6的进水管线通过水泵9连接至冷水箱8，冷凝器6的出水管线连接至热水箱10。

所述的玻璃流道双玻双面pv/t系统由多个玻璃流道双玻双面pv/t组件2串联构成，所述玻璃流道双玻双面pv/t组件2包括上玻璃盖板2-1、光伏电池片2-2、下玻璃盖板2-4、玻璃流道2-5，所述光伏电池片2-2与上、下玻璃盖板通过有机胶膜eva粘连固定，所述玻璃流道2-5为上部敞口的扁平盒装结构，冷空气与下玻璃盖板2-4直接接触。此外为了保证流道的承压性以及密封性，本发明在流道的边缘添加了法兰片，与流道由模具一体化热成型而成，同时利用c型卡扣2-3对电池与流道之间的结合进行加固，加固层中间布置有导热硅胶。

玻璃流道2-5的底板与冷却介质接触的一面为反射镜面2-5-2，利用铝或者银进行涂覆，可以反射光伏电池片2-2缝隙透射过来的太阳光线，利用双面电池的特点提高光电转换效率。

玻璃流道2-5的底板的两端分别制出进气孔2-5-1、出气孔2-5-3，冷却介质从进气孔2-5-1进入玻璃流道，从出气孔2-5-3排出，将热量带走。在孔内安装有铜质管接头，接口处利用导热硅胶和聚四氟乙烯垫片进行密封。

太阳光线照射在并透过上玻璃盖板2-1后能激发电子跃迁的光线绝大部分在光伏电池片2-2上引发光电效应被转换成电能输出，还有部分透过光伏电池片2-2的缝隙和下玻璃盖板2-4达到玻璃流道2-5，然后被玻璃流道底部的反射镜面2-5-2反射回光伏电池片2-2的背面继续转换成电能，另外部分不能激发电子跃迁的光线在电池板表面转换成热量使得电池板温度升高。

电池片的上、下玻璃盖板是钢化玻璃，面积略大于电池片。光伏电池片2-2为双玻双面晶硅电池，光伏电池片2-2将太阳能辐射转化为电能。敞口扁平玻璃流道在热阻方面相较于传统封闭式流道具有较大优势，敞口扁平玻璃流道与太阳能电池之间只保留了电池下盖板一种导热介质，而传统封闭式流道与太阳能电池板之间存在封闭式流道上层、导热硅胶、电池下盖板三种导热介质。敞口扁平玻璃流道内冷却工质与太阳能电池下玻璃盖板直接接触，提高组件传热效率。

本发明流道材质选用玻璃，因其热膨胀系数与太阳能电池盖板相近，二者热应力相似，不会出现由组件热应力不同而导致的电池板弯曲，隐裂等现象，具有较强的稳定性。

玻璃流道双玻双面pv/t组件2优化目标为：

其中n1、n2分别为热电功率的系数，根据具体的组件应用场景决定；maxqall为组件的总功率的最大值，qth、pel分别为组件的热功率、电功率，单位为w；rf为水与光伏组件下玻璃盖板的对流热阻，单位为（m²*k）/w；qf为冷却流体的流速，单位为l/h；tc为光伏组件的温度，单位为k；

针对玻璃流道的优化目标为：

其中，l、h分别为玻璃流道的长度、厚度，单位为m，热阻是玻璃流道长度、厚度与流体速度的函数，而三者有以下限制条件：

其中p为玻璃流道承受的压力，单位为pa，lmin为玻璃流道的长度的下限，lmax为玻璃流道的长度的上限，hmin为玻璃流道的厚度的下限，hmax为玻璃流道的厚度的上限，qfmin为冷却流体的流速的下限，qfmax为冷却流体的流速的上限，p(qf，h)为玻璃流道特定流速以及特定玻璃流道厚度值对应的压力值，pmax为玻璃流道承受的压力的上限，

根据实际的安装条件设定玻璃流道长度、厚度的上下限；根据循环泵的选型确定流速的上下限；根据流体流速以及组件厚度确立流体在流动过程中的压力损失，即玻璃流道承受的压力。

溶液除湿系统的除湿机15，再生器11结构相同，包括本体结构，内部腔体，腔体上部设置布液器，腔体内部放置填料，腔体下部设置储液箱。所述的空-液换热器3为逆流换热器，将pv/t出口空气热能传递给稀溶液，空-液换热器3与热空气通路和稀溶液通路相连接。液-液换热器13为逆流换热器，将浓溶液的热能传递给稀溶液，液-液换热器13与浓溶液通路和稀溶液通路相连接。浓溶液泵的一端与再生器11的底部相连，另一端与除湿机15的布液器相连。所述稀溶液泵14的一端与除湿机15的底部相连，另一端与再生器11的布液器相连。蒸发冷却器16包括本体结构，内部腔体，腔体上部设置布液器，腔体内部放置填料，腔体下部设置储液箱。冷却水泵17与下部储液箱和上部布液器相连。

热泵系统的蒸发器4与热空气管道和冷却介质管道相连接。冷凝器6与冷却介质管道和加热水管道相连。水泵9与冷水箱8和热水箱10相连。

本发明利用双玻双面太阳能电池吸收太阳辐射，产生电能为负载18供电。在空气回路中，利用风机1将空气送入太阳能电池背部玻璃流道双玻双面pv/t组件2，空气在玻璃流道双玻双面pv/t组件2内吸收太阳能电池热能被加热。加热后的一部分空气进入空-液换热器3加热溶液除湿机回路中的稀氯化锂溶液。加热完成后，空气从空-液换热器3中流出与将要流入热泵回路的空气混合进入热泵回路，被加热的稀氯化锂溶液进入再生器11浓缩产生浓氯化锂溶液。产生的浓氯化锂溶液进入除湿机15对室外空气进行除湿，除湿产生的干燥空气进入蒸发冷却器16，与由冷却水泵17驱动的循环冷却水直接接触进行制冷进入室内。热泵回路中，来自玻璃流道双玻双面pv/t组件2的热空气在蒸发器4中加热制冷剂r22。加热结束后，空气排入大气，r22吸热蒸发进入压缩机5产生高温高压蒸汽。高温高压蒸汽进入冷凝器6释放潜热加热冷水箱8中的水，加热后的水进入热水箱10，r22经膨胀节流阀7降温降压后重新进入蒸发器4。

空气回路：玻璃流道双玻双面pv/t组件2吸收太阳辐射产生电能，电能输送至负载18。风机1将空气送入太阳能电池背部玻璃流道双玻双面pv/t组件2，冷却太阳能电池并加热空气。加热后的空气部分流入空-液换热器3加热稀氯化锂溶液。加热完成后，空气从空-液换热器3中流出与将要流入热泵回路的空气混合进入热泵回路。热泵回路中，空气在蒸发器4中加热制冷剂r22产生蒸汽，加热完成后空气排入大气。

热泵回路：制冷剂r22在蒸发器4中被来自玻璃流道双玻双面pv/t组件2的热空气加热变成蒸汽。经过压缩机5压缩产生高温高压蒸汽，蒸汽进入冷凝器6凝结释放潜热，加热由水泵9从冷水箱8抽出的冷水，加热后的水进入热水箱10，r22经膨胀节流阀降温降压后，重新进入蒸发器4。

溶液除湿机回路：室外空气在除湿机15中除湿，经过除湿的干燥空气进入蒸发冷却器16，与由冷却水泵17驱动的循环冷却水直接接触进行制冷，产生的冷空气输入室内。除湿过程中产生的稀氯化锂溶液由稀溶液泵14泵入液-液换热器13与浓氯化锂溶液换热，换热完成后稀氯化锂溶液进入空-液换热器3与来自玻璃流道双玻双面pv/t组件2的热空气换热，稀氯化锂溶液被加热。加热后稀氯化锂溶液进入再生器11与室外空气直接接触进行浓缩，产生浓氯化锂溶液。浓氯化锂溶液再由浓溶液泵12泵入液-液换热器13中加热稀氯化锂溶液，进入除湿机15干燥空气。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。