本技术涉及光电光热综合利用，特别是涉及一种柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统。
背景技术：
1、近年来，太阳能因其分布广泛、蕴含能量丰富、安全清洁等的优点正成为国际上最具竞争力的能源之一，促进太阳能利用，大力促进太阳能设备升级优化是我国节约资源和保护环境的有效途径之一。目前，太阳能光电光热综合利用技术即通过将光电转化和集热技术集成，对太阳能全波段能量进行利用，可以同时提供电能和热能，具有较单独的太阳能光电技术和光热技术更高的综合利用效率，也是当前太阳能研究方向最为热门的领域之一。
2、pv/t系统可根据冷却介质分为三种类型的pv/t系统，空冷型pv/t、水冷型pv/t以及制冷剂型pv/t。空冷型pv/t系统即空气作为冷却介质，空气密度小、热容小且无毒无害，但其散热效果非常有限；水冷型pv/t系统冷却效果虽有所提升，但易出现冬季结冻问题；而制冷剂型pv/t系统的光热转换效率得到提高，但是其中的泵耗能较多，系统经济性较低，于是有学者将热管结构与pv/t系统有机结合，通过热管工质的相变传热将光伏表面的带走并加以利用产热水，不仅可有效解决冬季结冻问题，还可利用热管在传热方向上温度变化小，均匀光伏组件的温度，提高光伏板的光电效率，其中的分离式热管pv/t系统不仅秉承了传统热管高效且被动传热的优点，而且在此基础上可实现远距离地输送热量。
3、分离式热管是一种两相被动高效传热工具，相较于其他类型的热管，分离式热管的优势体现在：内部没有复杂吸液芯结构，冷凝液通过重力作用回流到蒸发段，另外液体通道和蒸汽通道分开，热管不受夹带极限的影响，故而可实现远距离输送热能，使得其在太阳能热利用方面具有良好的潜力。此外，热管在传热方向几乎等温工作的特性可与光伏组件集成降低光伏电池温度并提高其温度分布均匀性，从而提升光伏效率。因此分离式热管在与pv/t系统集成方面表现出极佳的潜力。
4、分离式热管pv/t集成系统即将pv/t模块作为热管蒸发段，将水箱内部盘管作为热管冷凝段，热管工质吸收热量蒸发进入蒸汽管线，于水箱冷凝盘管内冷凝放热，使得水箱内部水温上升，冷凝后的液态工质依靠重力作用重新回流到蒸发段，如此形成被动式的分离式传热循环，整个水加热过程为一个闭式循环，消除了流体泄露产生的影响，可防止生活用水被污染，且无需机械泵送来循环工作流体，同时分离式热管的热二极管特性可防止蒸发器温度低于水箱储水温度时热量流回蒸发器，另外间接加热循环的设置使得系统不存在污垢问题。但就目前相关研究，集成分离式热管的pv/t系统改进了系统的传热方式，可使得系统效率有所提升，但仍受制于传统pv/t模块结构局限性，提升空间有限，其中值得关注的一点是pv/t模块中空气层的结构，虽然可以减少热损失，提高整体效率，但当阳光倾斜时，支撑玻璃罩的框架边缘会在框架附近的光伏电池上投射阴影，从而严重影响光伏电池的光电转化性能。若能解决其边框阴影问题，pv/t系统整体效率将得到显著提升。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，本实用新型将现有的热管刚性连接结构换成柔性结构并辅以新型光伏双轴转动方式以实现pv/t系统跟踪，可显著提高pv/t系统整体效率；本实施例的技术方案同样可以应用于pt系统，同样可以显著提高pt系统整体效率。
2、本实用新型提供的技术方案如下：
3、一种柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，包括太阳能利用单元、冷凝器、蒸汽管线和液体管线，所述太阳能利用单元的工质进、出口分别通过蒸汽管线和液体管线与冷凝器连接，所述蒸汽管线、液体管线均为柔性结构，所述太阳能利用单元安装在可沿x轴和y轴双轴跟踪转动的光伏双轴跟踪支架上；所述冷凝器的放置位置高于所述太阳能利用单元的安装位置。
4、优选地，所述太阳能利用单元包括光电光热一体化模块或集热模块。
5、优选地，所述光电光热一体化模块包括玻璃盖板、若干个光伏电池、集热板、换热铜管和框架，所述玻璃盖板置于框架顶部的一侧，若干个所述光伏电池贴合集热板并设置在其上方，所述集热板与框架的侧板固定连接；所述换热铜管贴合集热板设置；所述换热铜管、蒸汽管线、冷凝器中的冷凝盘管和液体管线构成分离式热管传热循环。
6、优选地，若干个所述光伏电池以预设间距设置。
7、优选地，所述玻璃盖板与光伏电池之间形成有空气夹层。
8、日间太阳光照射在光电光热一体化模块表面，光伏电池吸收太阳能并将其转化为电能，经蓄电池储存或者输出至电网。当太阳辐射达到一定强度时，光电光热一体化模块内部换热铜管中的工质吸收集热板中的热量汽化进入蒸汽管线，于水箱中冷凝器放热冷凝成液体并沿趋势向下的螺旋管道进入液体管线，回流至光电光热一体化模块，进入下一次工质循环。基于蒸汽管线和液体管线的柔性结构，当光电光热一体化模块跟随太阳位置的变化绕x轴与y轴发生双轴转动时，柔性管线亦随之改变位置，即可保证系统正常运行。
9、优选地，所述集热模块包括玻璃盖板、集热板、换热铜管和框架，所述玻璃盖板置于框架顶部的一侧，所述集热板与框架的侧板固定连接；所述换热铜管贴合集热板设置；所述换热铜管、蒸汽管线、冷凝器中的冷凝盘管和液体管线构成分离式热管传热循环；所述玻璃盖板与集热板之间形成有空气夹层。
10、优选地，所述光伏双轴跟踪支架上设有光敏传感器及机械转动装置，光敏传感器用于感光并将信号传递给机械转动装置，机械转动装置可根据太阳位置实现绕x轴和y轴双轴跟踪转动，其中，x轴方向的转动范围为-90°～90°，y轴方向的转动范围为0～90°。
11、优选地，所述机械转动装置包括四根对称且相同的传动轴和与传动轴连接的中心电机，每根所述传动轴包括主轴、可旋转嵌合转轴和液压杆，所述液压杆与光伏双轴跟踪支架连接。
12、优选地，所述蒸汽管线采用金属波纹管或者柔性聚合物管，所述液体管线采用金属波纹管或者柔性聚合物管。
13、优选地，所述换热铜管与框架底板间填充有保温材料。
14、本技术相对于现有技术存在如下优点：
15、1、本技术的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统创新性地对传统分离式热管pv/t系统(pt)系统中的热管绝热段进行柔性改造升级，在避免对其总体传热性能产生显著影响同时使得蒸发段和冷凝段的相对位置能够灵活改变，进而在保持较高的热传输能力同时实现pv/t系统(pt系统)的双轴跟踪，尽可能保证了阳光垂直入射pv/t模块(pt模块)表面；一方面，阳光直射使得pv/t组件(pt组件)表面的太阳辐射强度及其均匀性都得到提高，同时热管的启动性能亦可得到改善，模块光热性能得以提升；另一方面，新系统解决了阳光倾斜入射时框架阴影所导致的光伏组件效率显著下降的问题，有效提升了系统的光电性能。故而本发明可有效改善pv/t系统(pt系统)的光电光热综合性能，提高系统能效；
16、2、本技术的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统改变了传统的光伏双轴跟踪模式，将其设计为绕x轴的侧倾角变化与绕y轴的高度角变化，如此便可保证在不影响实现正常光伏双轴跟踪功能的基础上尽量减少不利传热的绝热段长度，既可满足系统的最大跟踪角度，亦可减少光伏光热一体化系统(太阳能光热技术)的占地面积，提高其空间利用率，可有效提高系统的产业化价值。
1.一种柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，包括太阳能利用单元(1)、冷凝器(2)、蒸汽管线(3)和液体管线(4)，所述太阳能利用单元的工质进、出口分别通过蒸汽管线(3)和液体管线(4)与冷凝器连接，其特征在于，所述蒸汽管线(3)、液体管线(4)均为柔性结构，所述太阳能利用单元(1)安装在可沿x轴和y轴双轴跟踪转动的光伏双轴跟踪支架(5)上；所述冷凝器(2)的放置位置高于所述太阳能利用单元(1)的安装位置。
2.根据权利要求1所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述太阳能利用单元(1)包括光电光热一体化模块(6)或集热模块(7)。
3.根据权利要求2所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述光电光热一体化模块(6)包括玻璃盖板(8)、若干个光伏电池(9)、集热板(10)、换热铜管(11)和框架(12)，所述玻璃盖板(8)置于框架(12)顶部的一侧，若干个所述光伏电池(9)贴合集热板(10)并设置在其上方，所述集热板(10)与框架(12)的侧板固定连接；所述换热铜管(11)贴合集热板(10)设置；所述换热铜管(11)、蒸汽管线(3)、冷凝器(2)中的冷凝盘管和液体管线(4)构成分离式热管传热循环。
4.根据权利要求3所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，若干个所述光伏电池(9)以预设间距设置。
5.根据权利要求3所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述玻璃盖板(8)与光伏电池(9)之间形成有空气夹层(13)。
6.根据权利要求2所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述集热模块(7)包括玻璃盖板(8)、集热板(10)、换热铜管(11)和框架(12)，所述玻璃盖板(8)置于框架(12)顶部的一侧，所述集热板(10)与框架(12)的侧板固定连接；所述换热铜管(11)贴合集热板(10)设置；所述换热铜管(11)、蒸汽管线(3)、冷凝器(2)中的冷凝盘管和液体管线(4)构成分离式热管传热循环；所述玻璃盖板(8)与集热板(10)之间形成有空气夹层(13)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述光伏双轴跟踪支架(5)上设有光敏传感器及机械转动装置(14)，光敏传感器用于感光并将信号传递给机械转动装置(14)，机械转动装置(14)可根据太阳位置实现绕x轴和y轴双轴跟踪转动，其中，x轴方向的转动范围为-90°～90°，y轴方向的转动范围为0～90°。
8.根据权利要求7所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述机械转动装置(14)包括四根对称且相同的传动轴和与传动轴连接的中心电机(141)，每根所述传动轴包括主轴(142)、可旋转嵌合转轴(143)和液压杆(144)，所述液压杆(144)与光伏双轴跟踪支架(5)连接。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述蒸汽管线(3)采用金属波纹管或者柔性聚合物管，所述液体管线(4)采用金属波纹管或者柔性聚合物管。
10.根据权利要求3或6所述的柔性分离式热管太阳能双轴跟踪热水系统，其特征在于，所述换热铜管(11)与框架(12)底板间填充有保温材料(15)。
