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CN102967052A - 建筑物太阳能利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑物太阳能利用系统，包括太阳能接受系统、光伏转化系统、生活热水系统和热能制冷取暖系统；太阳能接受系统将建筑物太阳能转化为电能和热能；光伏转化系统将直流电逆变为建筑物内使用的交流电；生活热水系统将热能转化为可连续供建筑物内使用的生活热水；热能制冷取暖系统将热能作为动力源用于建筑物内制冷和取暖。本发明可以将太阳光照射在建筑物上的能量最大限度地利用，将太阳能分别提取，通过光伏发电和产热相结合的两种形式来满足建筑自身对能量的需求，满足建筑物内的供电、生活热水、制冷和取暖功能，光伏发电可以通过建筑物的电负荷消耗，不能耗尽的，也可以输送给电网满足其它需求，使光能转换效率大幅提高。

Description

建筑物太阳能利用系统
技术领域
本发明涉及一种建筑物太阳能利用系统，属于太阳能利用技术领域。
背景技术
太阳能作为取之不尽、用之不竭的能源，在建筑上的应用却极少。在光伏技术没有得到大面积应用的时期，人们只是用太阳能直接加热水，满足简单的日常生活热水的需要。直接加热水的方式就是太阳能热水器，但太阳能热水器应用比较单一，只是满足生活热水需求，而且，只是在建筑屋顶的有限空间内得到应用，建筑上大部分得到太阳光照射的部分还是空置，浪费极大。随着光伏发电技术的进步，光伏发电在建筑上得到了较大的应用，但这种技术也只能满足建筑对电能的需求，而且光伏发电的效率最高只有20%左右，也就是说被光伏占据的太阳能资源有大约80%是浪费掉的。
发明内容
本发明旨在对太阳光照射在建筑上的能量充分利用，使太阳能资源最大限度地满足现行建筑对能源的使用需求。
针对这一目标，本发明提出一个完整的建筑物太阳能利用系统，其特征是，包括太阳能接受系统、光伏转化系统、生活热水系统和热能制冷取暖系统；
太阳能接受系统将建筑物吸收的太阳能转化为电能和热能；
光伏转化系统将直流电逆变为建筑物内使用的交流电；
生活热水系统将热能转化为可连续供建筑物内使用的生活热水；
热能制冷取暖系统将热能作为动力源用于建筑物内制冷和取暖。
所述太阳能接受系统包括结合在一起的光伏电池和吸热器。
所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池或非晶硅薄膜电池。
所述吸热器为内有导热介质的金属盘管或为蓝膜吸热板。
所述太阳能接受系统以建筑构件的形式直接作为建筑物的一部分，或通过支架安装于建筑物屋顶或墙面。
所述光伏转化系统将光伏电池产生的直流电通过光伏逆变器逆变为交流电，所述交流电接入建筑物的配电网。
在配电网与光伏逆变后的输电线路交接之前安装互感线圈，当互感线圈检测到电流回传时，通过控制器调节光伏逆变器降低发电量。
所述光伏转化系统转化的电能向配电网供电的多余电量通过储能系统存储。
所述生活热水系统包括热泵、控制器、防冻泵、动力泵、水箱；
动力泵定时将吸热器中的热水泵入水箱储存；
由控制器控制热泵对水箱内的水加热；
由控制器控制防冻泵将管路内的热水排空。
所述热能制冷取暖系统将吸热器产生的热能通过水箱储存，取暖时，热水在建筑物内的空调管道内循环，跟建筑物内部空气交换热量；制冷时，由热泵将水温提升，提升后的热水作为动力源给溴化锂机组提供动力，溴化锂机组通过冷媒与建筑物内部空间交换热量。
本发明所达到的有益效果：
本发明可以将太阳光照射在建筑物上的能量最大限度地利用，可以满足建筑物内的供电、生活热水、制冷和取暖功能需求，光伏发电可以通过建筑物的电负荷消耗，不能耗尽的，也可以输送给电网满足其它需求，使光能转换效率大幅提高。同时，本发明根据建筑物的使用功能特点，将太阳能分别提取，通过光伏发电和产热相结合的两种形式来满足建筑自身对能量的需求，全面系统地将太阳能应用于建筑提供了解决方案。
附图说明
图1是本发明的建筑物太阳能利用系统示意图；
图2、图3是本发明的太阳能接受系统示意图；
图4是本发明的光伏转化系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的建筑物太阳能利用系统如图1、图2、图3和图4所示，包括太阳能接受系统、光伏转化系统、生活热水系统和热能制冷取暖系统。太阳能接受系统将太阳能转化为电能和热能；光伏转化系统将直流电逆变为交流电，适应现有建筑物内用电标准；生活热水系统将热能转化为可连续供建筑物内使用的生活热水；热能制冷取暖系统将热能作为动力源用于建筑物内制冷和取暖。
太阳能接受系统由光伏电池和吸热器组成，光伏电池将太阳能部分转化为电能，其余的太阳能以热能的形式被吸热器吸收。光伏电池可以是单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅薄膜电池等，光伏电池按照一定的规则和吸热器结合在一起，由光伏电池接收太阳光线，吸热器不直接接收太阳光线，吸热器的功能是将热能吸收，不额外占用空间，以保证在有限的建筑物空间上对太阳能充分地吸收利用。吸热器可以是导热系数较高的金属盘管，内有导热介质；也可以是蓝膜吸热板，用循环介质将热量带出。太阳能接受系统可以是建筑构件的形式直接作为建筑物的一部分，也可以将其通过支架安装于屋顶或墙面。如图2、图3所示，分别为盘管型光伏吸热器和蓝膜吸热板型光伏吸热器。
光伏转化系统如图4所示。光伏转化系统将光伏电池产生的直流电通过光伏逆变器逆变为交流电，交流电直接与建筑物的配电网连接，供建筑物负载使用。为防止电能向电网馈送，在电网与光伏逆变后的输电线路交接之前安装互感线圈，当互感线圈检测到电流回传时，就通过控制器调节光伏逆变器，降低光伏的发电量，直至完全停止供电。鉴于此，光伏发电只能应用于建筑物内负载，而建筑物的内负载大小不是固定的，光伏发电的多余电量可以通过储能系统存储，建筑的电能储存用蓄电池。
生活热水系统将吸热器吸收的热量用来加热自来水，热水系统包括热泵（可以是空气源热泵，地源热泵，水源热泵等）、控制器、防冻控制、动力泵、水箱等。动力泵定时将吸热器中的热水泵入水箱储存，如果规定的时间内不能使水箱内的水升温到生活使用水，由控制器控制热泵对水箱内的水加热直到满足使用要求。冬天定时由控制器控制防冻泵将管路内的热水排空。
热能制冷取暖系统将吸热器产生的热能通过水箱储存后，在取暖时，可以直接让热水在建筑物内的空调管道内循环跟建筑物内部空气交换热量；在制冷时，用高温型热泵将水温提升，提升后的热水作为动力源给溴化锂机组提供动力，溴化锂机组通过冷媒与建筑物内部空间交换热量，达到制冷的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种建筑物太阳能利用系统，其特征是，包括太阳能接受系统、光伏转化系统、生活热水系统和热能制冷取暖系统；
太阳能接受系统将建筑物吸收的太阳能转化为电能和热能；
光伏转化系统将直流电逆变为建筑物内使用的交流电；
生活热水系统将热能转化为可连续供建筑物内使用的生活热水；
热能制冷取暖系统将热能作为动力源用于建筑物内制冷和取暖。
2.根据权利要求1所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述太阳能接受系统包括结合在一起的光伏电池和吸热器。
3.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池或非晶硅薄膜电池。
4.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述吸热器为内有导热介质的金属盘管或为蓝膜吸热板。
5.根据权利要求1所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述太阳能接受系统以建筑构件的形式直接作为建筑物的一部分，或通过支架安装于建筑物屋顶或墙面。
6.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述光伏转化系统将光伏电池产生的直流电通过光伏逆变器逆变为交流电，所述交流电接入建筑物的配电网。
7.根据权利要求6所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，在配电网与光伏逆变后的输电线路交接之前安装互感线圈，当互感线圈检测到电流回传时，通过控制器调节光伏逆变器降低发电量。
8.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述光伏转化系统转化的电能向配电网供电的多余电量通过储能系统存储。
9.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述生活热水系统包括热泵、控制器、防冻泵、动力泵、水箱；
动力泵定时将吸热器中的热水泵入水箱储存；
由控制器控制热泵对水箱内的水加热；
由控制器控制防冻泵将管路内的热水排空。
10.根据权利要求2所述的建筑物太阳能利用系统，其特征是，所述热能制冷取暖系统将吸热器产生的热能通过水箱储存，取暖时，热水在建筑物内的空调管道内循环，跟建筑物内部空气交换热量；制冷时，由热泵将水温提升，提升后的热水作为动力源给溴化锂机组提供动力，溴化锂机组通过冷媒与建筑物内部空间交换热量。
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