一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块

1.本实用新型属于光伏光热建筑一体化领域，具体涉及壶胆形热管在光伏光热系统中的应用。


背景技术：

2.传统太阳能光伏光热一体化系统多采用集热器与储热器分离形式，其具有换热面积小、传热路径长等缺点；而闷晒型集热器具有结构简单、换热面积大等优点，但需面对吸热面散热系数高，夜间水温下降快等缺陷。因此，设计保温性好、换热性能优良的光伏光热系统是未来太阳能建筑一体化的发展方向。


技术实现要素：

3.针对现有光伏光热模块换热面积小、夜间保温性能差等问题，本实用新型提出了一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块。该系统将壶胆形热管与储热水箱结合，扩大了热管的蒸发段与冷凝段的换热面积；同时，利用壶胆形热管特殊结构实现白天导热夜间隔热作用，降低模块吸热面散热系数，扩展系统应用范围。
4.为实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下：
5.一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块，包括光照转化层、位于光照转化层向阳侧的隔热层、位于光照转化层背光侧的传热层、位于传热层内的储热层；
6.所述隔热层包括位于隔热层向阳侧最外层的透光层1、位于透光层1和光照转化层之间的空气层2；
7.所述光照转化层为柔性光伏组件3，柔性光伏组件3通过导热胶4固定粘贴于壶胆形热管水箱5向阳侧的表面；
8.所述传热层为壶胆形热管水箱5，包括壶胆形热管蒸发段5-1、吸液芯5-2、冷媒5-3、壶胆形热管冷凝段5-4和壶胆形热管水箱口8；壶胆形热管蒸发段5-1为传热层外表面的外腔，壶胆形热管蒸发段5-1内壁侧面附有吸液芯5-2，壶胆形热管蒸发段5-1内壁底部注有冷媒5-3，吸液芯5-2的底端位于冷媒5-3液面以下，壶胆形热管冷凝段5-4同心设置于壶胆形热管蒸发段5-1内部，壶胆形热管蒸发段5-1内壁和壶胆形热管冷凝段5-4外壁之间形成冷媒工作的密闭腔体，壶胆形热管冷凝段5-4的顶部设有圆形壶胆形热管水箱口8；
9.所述储热层为壶胆形热管冷凝段5-4内壁内的储热水6。
10.作为优选方式，壶胆形热管水箱5的背光侧和底部设有保温层7。
11.作为优选方式，透光层1为亚克力板或pvc板，透光层1为单层透光层或双层中空型透光层。
12.作为优选方式，冷媒5-3的上液面和壶胆形热管冷凝段5-4底部之间设有空隙。
13.作为优选方式，壶胆形热管蒸发段5-1和壶胆形热管冷凝段5-4的顶部焊接固定。
14.作为优选方式，柔性光伏组件3从向阳侧到背光侧依次包括透明乙烯-四氟乙烯etfe膜 3-1、乙烯-醋酸乙烯共聚物eva层3-2、柔性光伏电池片3-3、乙烯-醋酸乙烯共聚物
eva层 3-2、黑色tpt膜3-4，以上各层通过层压方式形成整体。
15.本实用新型的工作原理为：
16.透光层1位于吸光面的最外层，起到保护作用，空气层9和保温层7用于降低模块的热损。所述光照转化层用于吸收光照并转换成电能和热能。所述储热层内部的储热水6，用于吸收储存来自于传热层的热量。
17.系统运行时，光照通过透光层1和空气层2达到柔性光伏组件3，柔性光伏组件3将部分光照转化为电能，其他光照则被转化为热能。热量经过壶胆形热管蒸发段5-1加热位于底部和吸液芯5-2内的冷媒5-3。液态冷媒吸热汽化后，上升到达壶胆形热管冷凝段5-4，气态冷媒将热量释放到壶胆形热管冷凝段5-4内壁内的储热水6后相变为液态，在重力作用下沿壁面重新流回壶胆形热管蒸发段5-1底部，而吸液芯5-2利用毛细力不断将冷媒5-3均匀分布在内壁面，完成一次热量传递循环。储热水6经过壶胆形热管冷凝段5-4加热后，以自然对流换热形式进行换热并储热。
18.壶胆形热管水箱5利用自身特殊结构形成单向传热构件，白天实现导热，而夜间实现隔热保温作用。
19.本实用新型系统的技术构思如下：
20.系统利用柔性光伏电池片与壶胆形热管相结合，利用壶胆形的结构扩大换热面积，通过热管单向热量传递特性，实现不同时段的传热和隔热。
21.相比现有技术，本实用新型的有益效果如下：
22.1、本实用新型将传热构件与储热器相结合，有效利用空间并实现换热面积的拓展。
23.2、利用壶胆形热管单向导热特性，实现白天导热夜间隔热作用。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例的一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块结构主视图；
25.图2为本实用新型实施例的一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块俯视图；
26.图3为本实用新型实施例的柔性光伏组件的侧面剖视图。
27.图中，1为透光层，2为空气层，3为柔性光伏组件，4为导热胶，5为壶胆形热管水箱， 5-1为壶胆形热管蒸发段，5-2为吸液芯，5-3为冷媒，5-4为壶胆形热管冷凝段，6为储热水， 7为保温层，8为壶胆形热管水箱口，3-1为乙烯-四氟乙烯etfe膜，3-2为乙烯-醋酸乙烯共聚物eva层，3-3为柔性pv电池片，3-4为黑色tpt膜。
具体实施方式
28.如图1、图2所示，本实施例提供一种包含壶胆形热管水箱的光伏光热模块，包括光照转化层、位于光照转化层向阳侧的隔热层、位于光照转化层背光侧的传热层、位于传热层内的储热层；
29.所述隔热层包括位于隔热层向阳侧最外层的透光层1、位于透光层1和光照转化层之间的空气层2；
30.如图3所示，所述光照转化层为柔性光伏组件3，柔性光伏组件3通过导热胶4固定
粘贴于壶胆形热管水箱5向阳侧的表面；
31.所述传热层为壶胆形热管水箱5，包括壶胆形热管蒸发段5-1、吸液芯5-2、冷媒5-3、壶胆形热管冷凝段5-4和壶胆形热管水箱口8；壶胆形热管蒸发段5-1为传热层外表面的外腔，壶胆形热管蒸发段5-1内壁侧面附有吸液芯5-2，壶胆形热管蒸发段5-1内壁底部注有冷媒5-3，吸液芯5-2的底端位于冷媒5-3液面以下，壶胆形热管冷凝段5-4同心设置于壶胆形热管蒸发段5-1内部，壶胆形热管蒸发段5-1内壁和壶胆形热管冷凝段5-4外壁之间形成冷媒工作的密闭腔体，壶胆形热管冷凝段5-4的顶部设有圆形壶胆形热管水箱口8；
32.所述储热层包括壶胆形热管冷凝段5-4内壁内的储热水6。
33.壶胆形热管水箱5的背光侧和底部设有保温层7。
34.透光层1为亚克力板或pvc板，透光层1为单层透光层或双层中空型透光层。
35.冷媒5-3的上液面和壶胆形热管冷凝段5-4底部之间设有空隙。
36.壶胆形热管蒸发段5-1和壶胆形热管冷凝段5-4的顶部焊接固定。
37.tpt膜为聚氟乙烯薄膜-聚脂薄膜-聚氟乙烯薄膜三层薄膜构成。
38.透光层1位于吸光面的最外层，起到保护作用，空气层9和保温层7用于降低模块的热损。所述光照转化层用于吸收光照并转换成电能和热能。所述储热层内部的储热水6，用于吸收储存来自于传热层的热量。
39.本实施例的工作方法为：系统运行时，光照通过透光层1和空气层2达到柔性光伏组件 3，柔性光伏组件3中的柔性pv电池片3-3将部分光照转化为电能，其他光照则被转化为热能。热量经过壶胆形热管蒸发段5-1加热位于底部和吸液芯5-2内的冷媒5-3。液态冷媒吸热汽化后，上升到达壶胆形热管冷凝段5-4，气态冷媒将热量释放到壶胆形热管冷凝段5-4内壁内的储热水6后相变为液态，在重力作用下沿壁面重新流回壶胆形热管蒸发段5-1底部，而吸液芯5-2利用毛细力将冷媒5-3均匀分布在内部，完成一次热量传递循环。储热水6经过壶胆形热管冷凝段5-4加热后，以自然对流换热形式进行换热并储热。壶胆形热管水箱5利用自身特殊结构形成单向传热构件，白天实现导热，而夜间实现隔热保温作用。
40.以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细阐述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护。