CN102052782A - 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统 - Google Patents

一种热管式太阳能光电光热综合利用系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102052782A
CN102052782A CN2010105156906A CN201010515690A CN102052782A CN 102052782 A CN102052782 A CN 102052782A CN 2010105156906 A CN2010105156906 A CN 2010105156906A CN 201010515690 A CN201010515690 A CN 201010515690A CN 102052782 A CN102052782 A CN 102052782A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat pipe
heat
photovoltaic
thermal
utilization system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010105156906A
Other languages
English (en)
Inventor
季杰
符慧德
张涛
裴刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN2010105156906A priority Critical patent/CN102052782A/zh
Publication of CN102052782A publication Critical patent/CN102052782A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种热管式太阳能光电光热综合利用系统。该系统包括储水箱和光伏/热水板，二者之间由水路管道连通；光伏/热水板包括热管，光伏电池和导热金属板；光伏电池串联成条状，均布于导热金属板的上表面，相邻两列光伏电池之间设有间隙；热管的蒸发段均布设于导热金属板的背面，每根热管的蒸发段位于相邻两列光伏电池之间的间隙处；导热金属板的背面还设有隔热层，且隔热层包裹着热管；集热流道管上均布设有铜套管，铜套管垂直于集热流道管，每根热管的冷凝段插设在铜套管内。本发明大大提高了系统对太阳能的综合利用效率；可以在高纬寒冷地区使用，扩大了其使用的地域范围；由于通过热管进行间接导热，从而大大降低了自来水对电池板芯的腐蚀，提高了使用寿命。

Description

一种热管式太阳能光电光热综合利用系统
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种热管式太阳能光电光热综合利用系统。
背景技术
目前，我国推出低碳经济战略经济政策，改变我国能源利用效率的低下和煤炭等化石能源使用比重过大导致了我国能源问题更加严峻和环境破坏日趋严重的状况。太阳能因为其可再生以及对环境友好的优点，是重要的传统能源替代物。目前太阳能的利用方式主要包括光热转换利用和光电转换利用。
单独的光电或光热系统，只能得到一种收益。而太阳能光伏/热水(PV/T)系统属于一种太阳能光电/光热综合利用系统，既可将太阳能转化为高品位的电能输出，还可将剩余太阳能转换为热能并加以收集利用，此外，系统中的载热介质还可有效地对光伏电池进行冷却，提高其光电的性能，因此，这种系统的太阳能综合利用的效率远高于单独的光电或光热系统。但普通的PV/T集热器大都直接以水作为载热介质，在高纬度寒冷地区容易发生结冰现象，从而影响正常使用；此外由于水直接通入集热板内部，容易造成集热板被腐蚀，降低其使用年限。热管是一种高效的导热组件，其导热能力甚至大于大多数金属，且热管内使用低凝固、低沸点以及低腐蚀性的工质，在寒冷条件下不易发生结冰现象，因此将热管应用于太阳能光伏/热水集热器中，既可解决在高纬度寒冷地区应用的结冰问题，还可迅速地将光伏电池板处的热量传走，降低其温度，从而提高其效率，另外还可减轻外界对集热板的腐蚀，延长其使用年限。
在已有的相关专利中，如太阳能平板热水器01257502.X，它虽然也采用了热管进行导热，但它仅是太阳能光热利用结构，且其板芯为热管加翅片的结构形式，不利于层压光伏电池；另外，如光伏光热集热器CN101106167A，一种太阳能热电利用装置02216271.2等，它们均采用在集热板里直接走水作为收集热量的方式，属于普通的PV/T集热器，不具有抗冻的功能，不能在寒冷地区使用，容易受腐蚀，且这种方式中水与集热板间的传热属于单相换热，热传输能力不强。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，该系统在普通太阳能光电光热综合利用结构的基础上，加入了热管导热技术，将热管技术和太阳能光热、光电利用相结合，既提高了太阳能的综合利用效率，同时也解决了在不同地域条件下的使用问题。
具体的技术解决方案如下：
一种热管式太阳能光电光热综合利用系统包括储水箱和光伏/热水板，所述储水箱上设有进水口和出水口，且出水口上设有水泵，水泵的出水口通过水路管道与集热流道管连通，集热流道管的另一端再通过水路管道连通着储水箱的进水口；所述光伏热水板包括热管、光伏电池和导热金属板，所述光伏电池串联成条状，且均布设于导热金属板的上表面，相邻两列光伏电池之间设有间隙，光伏电池的上方设有玻璃盖板；热管的蒸发段均布设于导热金属板的背面，每根热管的蒸发段位于相邻两列光伏电池之间的间隙处；导热金属板的背面还设有隔热层，且隔热层包裹着热管；
所述集热流道管上均布设有铜套管，铜套管垂直于集热流道管，每根热管的冷凝段插设在铜套管内。
所述导热金属板的上表面均布设有六列以上的光伏电池，背面设有五根以上的热管；相对应所述集热流道管上均布设有五个以上的铜套管。
所述光伏电池的背面设有高太阳能吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜，上表面设有透明的聚氟乙烯复合膜。
所述相邻光伏电池之间的间隙为12-20mm。
所述玻璃盖板与光伏电池上表面之间的间距为30～40mm。
所述热管为重力热管或毛细热管；当为重力热管时，热管的冷凝段位置必须高于热管的蒸发段位置。
所述隔热层材料为聚苯乙烯泡沫材料，厚度为40～50mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：该系统既能从光热、光电两方面对太阳能加以利用，大大提高了对太阳能的综合利用效率；同时又解决了普通太阳能光电光热综合利用系统不能在高纬寒冷地区使用的问题，扩大了其地域使用范围；此外，通过热管间接地进行热量传输，避免了需要在PV/T板内直接通水进行热量传输的方式，从而大大降低了水对PV/T板芯的腐蚀，提高了其使用年限。
附图说明
图1为热管式太阳能光电光热综合利用系统结构示意图，
图2为光伏热水板横剖图，
图3为光伏电池板芯横剖图，
图4为集热流道管结构示意图，
图5为图4的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例：
参见图1，一种热管式太阳能光电光热综合利用系统包括储水箱3和光伏/热水板1。储水箱上设有进水口和出水口，且出水口上安装有水泵4，水泵4的出水口通过水路管道与集热流道管151相连通，集热流道管151的另一端再通过水路管道与储水箱3的进水口相连通。光伏/热水板1包括热管116、光伏电池113、导热金属板115以及框架16。光伏电池113串联成条状，八列光伏电池113均布设于导热金属板115的上表面，见图2；光伏电池的背面设有一层具有高吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜(TPT)114，可以增强对太阳能的吸收以及使光伏电池113与导热金属板115间有较好电绝缘的作用；其上表面设有透明的聚氟乙烯复合膜111。光伏电池113的上方安装有玻璃盖板13，二者之间的间距为35mm；相邻两列光伏电池之间的间隙为15mm。导热金属板115的背面均布安装有九根热管12，用于带走导热金属板115的热量。每根热管的蒸发段位于相邻两列光伏电池113之间的间隙处；导热金属板115的背面设有隔热层14，且隔热层14包裹着热管，隔热层材料为聚苯乙烯泡沫材料。
参见图4和图5，集热流道管151上均布设有九个铜套管152，铜套管152垂直于集热流道管151，每根热管的冷凝段122插装在铜套管152内。
其中，光伏/热水板1内的热管若为重力热管，则安装时，热管的冷凝段122的位置必须高于热管的蒸发段121的位置，以保证重力热管的正常运行；若为毛细热管，则热管蒸发段121与冷凝段122的相对位置没有特殊要求，只须在热管内毛细力的有效作用范围内即可。
本发明的具体运行原理为：当太阳光照射到光伏/热水板1上时，一部分太阳光将被光伏电池113吸收并转化为电能，再经光伏控制系统2逆变转换为常用的交流电后向外部输出利用，其余大部分则被转化为热能并经过导热金属板115传给热管的蒸发段121，再由热管的冷凝段122传给集热流道管151内的水，被加热的水经水泵4驱动回到储水箱3与里面的水进行热交换，同时储水箱3内的冷水又经水泵4进入光伏/热水板1顶部的集热流道管151进行吸热。水泵4用于驱动整个回路内的水不断循环流动。当冷却水流过集热流道管151时，热管的冷凝段122先将热量传给铜套管152，然后再由铜套管152传给集热流道管151内的水。

Claims (7)

1.一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，包括储水箱和光伏/热水板，所述储水箱上设有进水口和出水口，且出水口上设有水泵，水泵的出水口通过水路管道与集热流道管连通，集热流道管的另一端再通过水路管道连通着储水箱的进水口；所述光伏/热水板包括热管、光伏电池和导热金属板，其特征在于：所述光伏电池串联成条状，且均布设于导热金属板的上表面，相邻两列光伏电池之间设有间隙，光伏电池的上方设有玻璃盖板；热管的蒸发段均布设于导热金属板的背面，每根热管的蒸发段位于相邻两列光伏电池之间的间隙处；导热金属板的背面还设有隔热层，且隔热层包裹着热管；
所述集热流道管上均布设有铜套管，铜套管垂直于集热流道管，每根热管的冷凝段插设在铜套管内。
2.根据权利要求1所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述导热金属板的上表面均布设有六列以上的光伏电池，背面设有五根以上的热管；相对应所述集热流道管上均布设有五个以上的铜套管。
3.根据权利要求1或2所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述光伏电池的背面设有高太阳能吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜，上表面设有透明的聚氟乙烯复合膜。
4.根据权利要求1或2所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述相邻光伏电池之间的间隙为12-20mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述玻璃盖板与光伏电池上表面之间的间距为30～40mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述热管为重力热管或毛细热管；当为重力热管时，热管的冷凝段位置必须高于热管的蒸发段位置。
7.根据权利要求1或2所述的一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，其特征在于：所述隔热层材料为聚苯乙烯泡沫材料，厚度为40～50mm。
CN2010105156906A 2010-10-21 2010-10-21 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统 Pending CN102052782A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105156906A CN102052782A (zh) 2010-10-21 2010-10-21 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105156906A CN102052782A (zh) 2010-10-21 2010-10-21 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102052782A true CN102052782A (zh) 2011-05-11

Family

ID=43957355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105156906A Pending CN102052782A (zh) 2010-10-21 2010-10-21 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102052782A (zh)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290474A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 江苏中显集团有限公司 一种太阳能接收器
CN102563901A (zh) * 2012-01-21 2012-07-11 扬州大学 同心圆式光热光电转换真空玻璃管集热系统
CN102593227A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 马健 太阳能光伏光热复合组件
CN102646742A (zh) * 2012-04-26 2012-08-22 中南大学 平板热管太阳能光伏光热复合集热器及其制作工艺
CN103151410A (zh) * 2013-01-10 2013-06-12 司永红 太阳能光伏光热综合利用一体机
CN103337559A (zh) * 2013-06-17 2013-10-02 丁一鸣 一种太阳能光伏电池强光照条件下提高发电效率技术
CN103363681A (zh) * 2012-03-31 2013-10-23 杨佑堂 防冻平板太阳能集热器
CN103486760A (zh) * 2013-10-21 2014-01-01 中国科学技术大学 一种太阳能集热-辐射制冷的综合装置
CN103762940A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 李万红 太阳能光伏热、电板
WO2015094105A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Soltech Energy Sweden Ab Light absorbing unit
CN105245184A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 广东五星太阳能股份有限公司 具有夜间辐射制冷功能的平板型光伏光热综合利用装置
CN105737402A (zh) * 2016-02-20 2016-07-06 内蒙古博特科技有限责任公司 三维纳米脉动热超导cpc中高温太阳能集热器
CN105957912A (zh) * 2016-07-01 2016-09-21 中国科学技术大学 一种多功能的光谱选择性封装材料
CN107084538A (zh) * 2017-06-15 2017-08-22 苏州阳光四季睿智新能源有限公司 集成式平板集热发电设备
CN107084540A (zh) * 2017-05-10 2017-08-22 安徽建筑大学 多功能的热管式太阳能集热器
CN107420968A (zh) * 2017-09-04 2017-12-01 天津城建大学 太阳能‑热管一体化热风采暖装置
CN110445464A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 攀枝花学院 光伏太阳能发电单元结构
CN114094632A (zh) * 2022-01-24 2022-02-25 深圳大地创想建筑景观规划设计有限公司 一种景观充电连廊

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408342A (zh) * 2007-12-07 2009-04-15 广东五星太阳能有限公司 光伏热水模块
CN201368606Y (zh) * 2009-01-14 2009-12-23 重庆大学 一种采用热管冷却的平板型太阳能光伏电-热转换装置
CN101714585A (zh) * 2009-11-14 2010-05-26 吴锡波 一种矩形光伏发电集热模块
CN101740650A (zh) * 2009-12-15 2010-06-16 中国科学技术大学 整板型管板式光伏热水模块
CN101764167A (zh) * 2009-12-25 2010-06-30 赵耀华 太阳能光伏电池高效散热装置及热电联供系统
CN201892330U (zh) * 2010-10-21 2011-07-06 中国科学技术大学 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408342A (zh) * 2007-12-07 2009-04-15 广东五星太阳能有限公司 光伏热水模块
CN201368606Y (zh) * 2009-01-14 2009-12-23 重庆大学 一种采用热管冷却的平板型太阳能光伏电-热转换装置
CN101714585A (zh) * 2009-11-14 2010-05-26 吴锡波 一种矩形光伏发电集热模块
CN101740650A (zh) * 2009-12-15 2010-06-16 中国科学技术大学 整板型管板式光伏热水模块
CN101764167A (zh) * 2009-12-25 2010-06-30 赵耀华 太阳能光伏电池高效散热装置及热电联供系统
CN201892330U (zh) * 2010-10-21 2011-07-06 中国科学技术大学 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290474B (zh) * 2011-08-15 2013-09-18 江苏中显集团有限公司 一种太阳能接收器
CN102290474A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 江苏中显集团有限公司 一种太阳能接收器
CN102563901A (zh) * 2012-01-21 2012-07-11 扬州大学 同心圆式光热光电转换真空玻璃管集热系统
CN102593227B (zh) * 2012-02-28 2014-07-02 马健 太阳能光伏光热复合组件
CN102593227A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 马健 太阳能光伏光热复合组件
CN103363681A (zh) * 2012-03-31 2013-10-23 杨佑堂 防冻平板太阳能集热器
CN102646742B (zh) * 2012-04-26 2014-09-24 中南大学 平板热管太阳能光伏光热复合集热器及其制作工艺
CN102646742A (zh) * 2012-04-26 2012-08-22 中南大学 平板热管太阳能光伏光热复合集热器及其制作工艺
CN103151410A (zh) * 2013-01-10 2013-06-12 司永红 太阳能光伏光热综合利用一体机
CN103337559A (zh) * 2013-06-17 2013-10-02 丁一鸣 一种太阳能光伏电池强光照条件下提高发电效率技术
CN103486760A (zh) * 2013-10-21 2014-01-01 中国科学技术大学 一种太阳能集热-辐射制冷的综合装置
WO2015094105A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Soltech Energy Sweden Ab Light absorbing unit
CN103762940A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 李万红 太阳能光伏热、电板
CN105245184A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 广东五星太阳能股份有限公司 具有夜间辐射制冷功能的平板型光伏光热综合利用装置
CN105245184B (zh) * 2015-11-03 2017-09-19 广东五星太阳能股份有限公司 具有夜间辐射制冷功能的平板型光伏光热综合利用装置
CN105737402A (zh) * 2016-02-20 2016-07-06 内蒙古博特科技有限责任公司 三维纳米脉动热超导cpc中高温太阳能集热器
CN105957912A (zh) * 2016-07-01 2016-09-21 中国科学技术大学 一种多功能的光谱选择性封装材料
CN107084540A (zh) * 2017-05-10 2017-08-22 安徽建筑大学 多功能的热管式太阳能集热器
CN107084538A (zh) * 2017-06-15 2017-08-22 苏州阳光四季睿智新能源有限公司 集成式平板集热发电设备
CN107420968A (zh) * 2017-09-04 2017-12-01 天津城建大学 太阳能‑热管一体化热风采暖装置
CN110445464A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 攀枝花学院 光伏太阳能发电单元结构
CN114094632A (zh) * 2022-01-24 2022-02-25 深圳大地创想建筑景观规划设计有限公司 一种景观充电连廊

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102052782A (zh) 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统
CN103398474B (zh) 一种太阳能光伏-光热-热电综合利用系统
CN202025783U (zh) 太阳能光伏热电制热模块及光伏热电热水系统
CN201846267U (zh) 热管式太阳能光电光热综合利用系统
CN103986414B (zh) 一种光伏光热建筑一体化系统
CN201877453U (zh) 热管式太阳能光电光热综合利用装置
CN109617509B (zh) 一种相变蓄热太阳能光伏光热平板集热器
CN104848564A (zh) 一种太阳能光伏光热双高效换热装置
CN201368606Y (zh) 一种采用热管冷却的平板型太阳能光伏电-热转换装置
CN103062913A (zh) 平板型太阳能光伏热水热空气复合集热器
CN105553408A (zh) 一种吸热板直接与玻璃盖板复合的太阳能光伏光热一体化模块
CN105450173B (zh) 一种热管式聚光光伏冷却集热装置
CN201892330U (zh) 一种热管式太阳能光电光热综合利用系统
CN204145410U (zh) 光伏光热建筑一体化系统
CN102097515A (zh) 一种应用于聚光光伏的热管散热系统
CN203068818U (zh) 平板型太阳能光伏热水热空气复合集热器
CN205944108U (zh) 一种采用重力热管强化换热的光伏组件
CN201804889U (zh) 太阳能光电光热一体化转换设备
CN205249143U (zh) 一种热管式聚光光伏冷却集热装置
CN201637147U (zh) 平板型太阳能集热器
CN202056950U (zh) 一种新型的以太阳能为热源的供暖装置
CN201230287Y (zh) 太阳能光热组件
CN203071112U (zh) 光伏建筑一体化用的换热器装置
CN206758450U (zh) 光伏光热组件
CN211509015U (zh) 一种太阳能建筑一体化的pvt构件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110511