CN101876195A - 与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统 - Google Patents

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李海
曾宪纯
林奕
陆麟
王建奎
许世文
曾庆路
杜宪
周琪
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Abstract

本发明涉及一种应用在新建建筑或既有建筑中与屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统。目前光伏方阵在标准条件下光电转化率为8％～17％，还有超过80％的太阳能未被利用。本发明采用了一种与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统，其特征在于：它包括铺设在建筑屋面保温层上的沥青防水波形瓦，所述的波形瓦沿斜屋面铺设；所述的沥青防水波形瓦上设有金属支架，该金属支架与多根固定锚栓的上端固接，固定锚栓的下端依次穿过波形瓦、屋面保温层和屋面找平层后固定在钢筋砼屋面上；所述的金属支架上铺设多根冷却水管，在所述的冷却水管上方铺设光伏方阵。本发明达到了提高太阳能的利用率、降低屋面温度及降低能耗的目的。

Description

与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统
技术领域
本发明涉及建筑节能、可再生能源利用领域，具体地说是一种应用在新建建筑或既有建筑中与屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统。
背景技术
近年来，常规能源的日益短缺和环境污染的日益严重，全世界越来越关注清洁可再生能源的利用，随着光伏组件(其为多个太阳能电池片组成的太阳能电池板，也称太阳能电池方阵或光伏方阵)制造工艺的不断提高，光伏组件的价格持续下降，且世界各国补贴力度仍在加强，在此背景下，提高光伏发电系统光电转化效率成为推进光伏发电系统应用的研究关键。光伏方阵在标准条件(AM1.5太阳光谱的辐照强度1000W/m2，电池温度25℃)下光电转化率为8％～17％，还有超过80％的太阳能未被利用，而且光伏方阵的温度对其发电效率有很大影响，理论研究表明单晶硅太阳能电池在0℃时的最大理论转换效率有30％。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时，其输出功率将下降，据相关文献研究表明，硅电池自身温度升高1℃，转换率下降约1％，也就是说通过降低光伏方阵的自身温度可以提高光伏发电系统的光电转化效率，以获取更多的太阳能。
发明内容
本发明的目的是提供一种与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统，其在建筑斜屋面的光伏发电系统进行发电的同时，利用本发明回收光伏方阵余热，以降低光伏方阵自身的温度，提高光电转化效率，降低屋顶表面温度。
为此，本发明采用的技术方案如下：与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统，其采用以下步骤形成：
1)在建筑屋面保温层上铺设沥青防水波形瓦，所述的波形瓦沿斜屋面铺设，可解决屋面防水及雨水排放的问题，同时加强自然通风换热效果；
2)在所述的沥青防水波形瓦上设金属支架，金属支架与多根固定锚栓的上端固接，固定锚栓的下端依次穿过波形瓦、屋面保温层和屋面找平层后固定在钢筋砼屋面上，通过固定锚栓将金属支架固定在屋面上，金属支架用于固定冷却水管和光伏方阵；
3)在金属支架上铺设多根冷却水管，在所述冷却水管上方铺设光伏方阵，在屋顶铺设光伏方阵可以比墙面摄取更多的太阳能，提高光伏发电量，降低CO2，效果更佳。
本发明利用冷却水管与光伏方阵进行间接换热收集余热，降低硅电池温度，提高光电转化效率，同时结合波形瓦的自然通风效果，有利于传热降温，达到进一步提高光电转化效率的目的；通过收集余热减少了建筑屋面的热量，降低空调系统能耗的目的；收集余热后获得的低品位热水，在南方地区可供酒店、游泳馆、托儿所、风景区公厕等类型建筑使用，在北方地区可直接灌向地下，作为寒冷地区解决地源热泵土壤热平衡问题的一种途径。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
上述的光伏方阵余热水冷回收系统，冷却水管及光伏电板之间设有铝箔，可利用铝箔传热效果较好的特点，可以加强冷却水管与光伏方阵间的换热，达到快速降温的目的。
上述的光伏方阵余热水冷回收系统，所述的光伏方阵由光伏电池瓦或光伏电池板组成。
本发明具有以下有益效果：1)屋面建光伏发电系统可较墙面获得更丰富的太阳能资源，提高光伏发电量；2)防水波形瓦的使用，可保证屋面防水及排水，同时由于沿斜屋面敷设，波形瓦的波形空间可以利用热压达到加强自然通风的效果；3)铝箔的使用，可以加强冷却水管与光伏方阵间的换热，达到进一步降温的目的；4)本发明提高了光伏发电效率，同时将光伏发电废热进行回收，在电力输出的同时提供生活热水或供暖，达到了提高太阳能的利用率、降低屋面温度及降低能耗的目的。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1-2为本发明的结构示意图。
图3为图1的侧视图。
图4为图2的侧视图。
具体实施方式
本发明为一种与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统，其形成的步骤如下：
在建筑屋面保温层5上依此敷设沥青防水波形瓦4、冷却水管3、铝箔2及光伏方阵1，利用沥青防水波形瓦4防水排水及强化通风，减少屋面的热量，利用铝箔强化换热效果，利用冷却水管降低光伏方阵温度及回收热能。沥青防水波形瓦4沿斜屋面铺设，在所述的沥青防水波形瓦上设金属支架6，金属支架6与多根固定锚栓7的上端固接，固定锚栓7的下端依次穿过沥青防水波形瓦4、屋面保温层5和屋面找平层8后固定在钢筋砼屋面9上，通过固定锚栓7将金属支架6固定在屋面上，金属支架6用于固定冷却水管和光伏方阵。相邻冷却水管的间距大小由光伏方阵设计的温降确定。上述的光伏方阵由光伏电池瓦(如图1所示)或光伏电池板(如图2所示)组成。
以上所述，仅是实现本发明的技术手段及本发明应用的实施方式，并非对本发明的技术方案及用途做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上技术手段及实施方式所做的简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.与建筑屋面一体化的光伏方阵余热水冷回收系统，其采用以下步骤形成：
1)在建筑屋面保温层上铺设沥青防水波形瓦，所述的波形瓦沿斜屋面铺设；
2)在所述的沥青防水波形瓦上设金属支架，金属支架与多根固定锚栓的上端固接，固定锚栓的下端依次穿过波形瓦、屋面保温层和屋面找平层后固定在钢筋砼屋面上；
3)在金属支架上铺设多根冷却水管，在所述冷却水管上方铺设光伏方阵。
2.根据权利要求1所述的光伏方阵余热水冷回收系统，其特征在于所述的冷却水管及光伏电板之间设有铝箔。
3.根据权利要求1或2所述的光伏方阵余热水冷回收系统，其特征在于相邻冷却水管之间存在间距。
4.根据权利要求3所述的光伏方阵余热水冷回收系统，其特征在于所述的光伏方阵由光伏电池瓦或光伏电池板组成。
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