CN102563904B - 太阳能中空玻璃管热电一体化装置 - Google Patents

太阳能中空玻璃管热电一体化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中空玻璃管热利用装置，是一种太阳能中空玻璃管热电一体化装置，包括一个水箱、至少两根中空玻璃管以及与中空玻璃相同数量的热管和吸热板，在每个中空玻璃管内沿中空玻璃管长度方向设有硅电池铺设板，在硅电池铺设板的上表面铺设有硅电池片，硅电池片按所需电压串联起来，硅电池的引线从中空玻璃管的开口伸出，硅电池铺设板的下表面间隔设有呈悬挂状的中空托架，中空托架底部设有插槽，热管从中空托架内穿过，吸热板的上端插在插槽内与热管接触，下端与中空玻璃管内壁接触；中空玻璃管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到水箱中；相邻两中空玻璃管之间底部通过反光板连接。本发明可以将太阳能同时转换成电能和热能，使太阳能热电转换效率得到提高，减少了光线穿透玻璃后聚光发电发热的损失，高效低成本。

Description

太阳能中空玻璃管热电一体化装置
技术领域
本发明涉及一种中空玻璃管热利用装置，具体说是一种太阳能中空玻璃管热电一体化装置。
背景技术
现有的太阳能中空玻璃管多数用在热水器上，太阳光照射到中空玻璃管外壁上，热量通过中空玻璃管壁被内部吸热涂层吸收，从而加热水，热水和水箱里的冷水循环交替；还有一种在中空玻璃管内部放置一个热管，管内壁涂有吸收涂层，用来吸收热量，热量通过热管传递到水箱，加热水；另外一种就是在中空玻璃管外边两侧放上聚光镜，通过聚光镜将光线聚集到中空玻璃管内部，增加热量，但这种方式浪费空间太大，且遮挡了一部分阳光；还有利用中空玻璃管聚光发电的；然而现有的中空玻璃管热利用装置都有一定的缺点，不能完全利用太阳能，不论聚光发电或发热，都比较单一，且光线要经过几次穿透玻璃损失比较大，热利用和发电效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种太阳能中空玻璃管热电一体化装置，可以将太阳能同时转换成电能和热能，使太阳能热电转换效率得到提高，减少了光线穿透玻璃后聚光发电发热的损失，安装方便，高效低成本。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
太阳能中空玻璃管热电一体化装置，包括一个水箱、至少两根中空玻璃管以及与中空玻璃相同数量的热管和吸热板，在每个中空玻璃管内沿中空玻璃管长度方向设有硅电池铺设板，在硅电池铺设板的上表面铺设有硅电池片，硅电池片按所需电压串联起来，硅电池的引线从中空玻璃管的开口伸出，硅电池铺设板的下表面间隔设有呈悬挂状的中空托架，中空托架底部设有插槽，热管从中空托架内穿过，吸热板的上端插在插槽内与热管接触，下端与中空玻璃管内壁接触；中空玻璃管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到水箱中；相邻两中空玻璃管之间底部通过反光板连接。
这样，太阳光穿过玻璃管直接照射到硅电池上用来发电，穿过两管之间间隙的光线照射到中空玻璃管底部的反光板上或者直接被中空玻璃管内的竖直放置的吸热板吸收，反光板将光线反射到中空玻璃管内部的吸热板上或硅电池底部的热管产生热量，热管将硅电池上发电产生的余热和吸热板上吸热的太阳光热迅速的传递到水箱中，既加热了水，同时降低了硅电池表面的温度，保证了硅电池的正常发电，一举两得，高效利用了太阳能，减少了光线穿透中空玻璃管后聚光发电发热的损失，使太阳能热电转换效率得到提高。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，相邻两中空玻璃管之间的间距为25mm；硅电池铺设板位于中空玻璃管圆截面直径上部，硅电池铺设板两端与中空玻璃管圆截面具有接触点，过接触点的相邻中空玻璃管外圆的切线与硅电池铺设板形成的夹角为130°；相邻两中空玻璃管之间的反光板由两块水平板和两块倾斜板组成，两块水平板与其相应的中空玻璃管底部相切，并都向相邻两中空玻璃管之间延伸，两块倾斜板都倾斜向上，两块倾斜板的下端都与其相应的水平板连接，两块倾斜板的上端连接在一起，两块倾斜板与水平线的夹角为23°。通过以上设置，所有直射光线都只需一次穿透玻璃管，便可直接照射到硅电池上发电，穿过两管间隙漏下的光线经过反光板反射后全部照射到吸热板上，确保在收集角范围内所有的直射光线都可以直接照射到玻璃管内或经过反射后照射到玻璃管内，不会有漏掉的光线，提高了玻璃管得光电光热利用效率。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，中空玻璃管底部设有分子筛。用于吸收中空玻璃管中残存的水汽和氧气。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，中空玻璃管内充有惰性气体。（氩气、氮气等）赶出中空玻璃管中的空气，防止硅电池被氧化。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，硅电池铺设板两端底部各设有一个L形卡槽，在L形卡槽内插入环氧板，硅电池铺设板两端通过环氧板与中空玻璃管内壁接触。为了使硅电池铺设板在受热膨胀时不至于顶坏中空玻璃管。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，吸热板下端通过半圆弧的支撑结构与中空玻璃管内壁接触，支撑更为稳定。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，硅电池片通过导热绝缘胶固定在硅电池铺设板的上表面。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，中空托架为底部不封闭的圆环形状，其底部不封闭处向下凸出形成插槽。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，反光板为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。
前述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，硅电池铺设板为铝合金板。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是中空玻璃管的截面图。
图3是本发明的光线跟踪图。
具体实施方式
    实施例1
本实施例提供一种太阳能中空玻璃管热电一体化装置，结构如图1和图2所示，包括一个水箱1、至少两根中空玻璃管3以及与中空玻璃相同数量的热管2和吸热板6，在每个中空玻璃管内沿中空玻璃管长度3方向设有硅电池铺设板4，在硅电池铺设板4的上表面铺设有硅电池片10，硅电池片10按所需电压串联起来，硅电池的引线从中空玻璃管3的开口伸出，硅电池铺设板4的下表面间隔设有呈悬挂状的中空托架5，中空托架底5部设有插槽11，热管2从中空托架5内穿过，吸热板6的上端插在插槽11内与热管2接触，下端与中空玻璃管3内壁接触；中空玻璃管3的开口用密封塞9密封，露出热管2的放热端插入到水箱1中；相邻两中空玻璃管3之间底部通过反光板7连接。硅电池铺设板4两端底部各设有一个L形卡槽10，在L形卡槽10内插入环氧板8，硅电池铺设板4两端通过环氧板8与中空玻璃管3内壁接触，为了使硅电池铺设板在受热膨胀时不至于顶坏中空玻璃管。中空托架5为底部不封闭的圆环形状，其底部不封闭处向下凸出形成插槽11。吸热板6下端通过半圆弧的支撑结构12与中空玻璃管3内壁接触，支撑更为稳定。反光板6为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。硅电池铺设板4为铝合金板。
本实施例相邻两中空玻璃管之间的间距L为25mm；硅电池铺设板4位于中空玻璃管3圆截面直径上部，硅电池铺设板4两端与中空玻璃管3圆截面具有接触点，过接触点的相邻中空玻璃管外圆的切线与硅电池铺设板形成的夹角B为130°；相邻两中空玻璃管之间的反光板7由两块水平板和两块倾斜板组成，两块水平板与其相应的中空玻璃管底部相切，并都向相邻两中空玻璃管之间延伸，两块倾斜板都倾斜向上，两块倾斜板的下端都与其相应的水平板连接，两块倾斜板的上端连接在一起，两块倾斜板与水平线的夹角A为23°。通过以上设置，所有直射光线都只需一次穿透玻璃管，便可直接照射到硅电池上发电，穿过两管间隙漏下的光线经过反光板反射后全部照射到吸热板上，确保在收集角范围内所有的直射光线都可以直接照射到玻璃管内或经过反射后照射到玻璃管内，不会有漏掉的光线，提高了玻璃管得光电光热利用效率。
本发明可根据不同的发电和产热水要求设计水箱大小和中空玻璃管排列管数，所有的中空玻璃管内都充入了惰性气体或氮气，对硅电池起到保护作用。中空玻璃管底部设有分子筛，用于吸收中空玻璃管中残存的水汽和氧气。
硅电池片用导热绝缘胶固定硅电池铺设板的上表面，防止硅电池在封装时漂移，影响其正常发电，另外还可以对硅电池起到支撑作用。
吸热板用来吸热两玻璃管间漏下的太阳光和经过两中空玻璃管下端的反光板反射后的太阳光，产生的热量传送到热管上，提高了玻璃管的热效率。
具体实施时，将切割好的硅电池片按所需电压串联起来用导热绝缘胶复合在硅电池铺设板上表面固定密合，在中空托架下面半封闭圆环中插入热管，在中空托架最下面卡槽中插入片状吸热板，组成了光电光热的组件，将做好的组件放入到中空玻璃管中设定好的位置固定，在中空玻璃管底部放入适量的分子筛，将组件引线从中空玻璃管瓶口的玻璃塞中伸出，将玻璃密封塞用硅酮胶密封在中空玻璃管管口，然后向中空玻璃管中充入惰性气体（氩气、氮气等）赶出中空玻璃管中的空气，防止硅电池被氧化，同时中空玻璃管中残存的水汽和氧气会被分子筛吸收。最后将中空玻璃管按照间隔25mm排放在反光板上固定，瓶口端热管放热端插入到水箱中。太阳光穿过玻璃管直接照射到硅电池上，用来发电，穿过两管之间间隙的光线照射到中空玻璃管底部的反光板上或者直接被玻璃管内的竖直放置的吸热板吸收，反光板将光线反射到玻璃管内部的吸热板上或硅电池底部的热管，产生热量，热管将硅电池上发电产生的余热和吸热板上吸热的太阳光热迅速的传递到水箱中，既加热了水，同时降低了硅电池表面的温度，保证了硅电池的正常发电。中空玻璃管底部聚光镜托板可以是光亮铝板一次滚压成型，也可以在塑料板上复合上反光膜组合而成，该反光板的设计可以完全将收集角范围内的所有入射光线捕捉，这样可以充分利用太阳能发电发热，同时又对中空玻璃管起到支撑、固定作用。
本实施例的反光板板光线跟踪图如图3所示，当入射光线照射到反光板上时，经反光板反射部分光线反射到吸热板上，部分反射到热管和硅电池底部，在130°收集角范围内的入射光线都可以被吸收。本实施例的入射角在65°范围内的入射光线直接被硅电池吸收，当入射光线角度小于65°（正方向和反方向）时候，光线穿过一边的中空玻璃管后直接被硅电池吸收，无需多次穿透，提高了硅电池的发电效率。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.太阳能中空玻璃管热电一体化装置，包括一个水箱、至少两根中空玻璃管以及与所述中空玻璃管相同数量的热管和吸热板，其特征在于：在每个所述中空玻璃管内沿中空玻璃管长度方向设有硅电池铺设板，在所述硅电池铺设板的上表面铺设有硅电池片，所述硅电池片按所需电压串联起来，所述硅电池片的引线从所述中空玻璃管的开口伸出，所述硅电池铺设板的下表面间隔设有呈悬挂状的中空托架，所述中空托架底部设有插槽，所述热管从所述中空托架内穿过，所述吸热板的上端插在所述插槽内与所述热管接触，下端与中空玻璃管内壁接触；所述中空玻璃管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到所述水箱中；相邻两中空玻璃管之间底部通过反光板连接。
2.如权利要求1所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：相邻两中空玻璃管之间的间距为25mm；所述硅电池铺设板位于所述中空玻璃管圆截面直径上部，所述硅电池铺设板两端与所述中空玻璃管圆截面具有接触点，过所述接触点的相邻中空玻璃管外圆的切线与所述硅电池铺设板形成的夹角为130°；所述相邻两中空玻璃管之间的反光板由两块水平板和两块倾斜板组成，所述两块水平板与其相应的中空玻璃管底部相切，并都向相邻两中空玻璃管之间延伸，所述两块倾斜板都倾斜向上，两块倾斜板的下端都与其相应的水平板连接，两块倾斜板的上端连接在一起，所述两块倾斜板与水平线的夹角为23°。
3.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述中空玻璃管底部设有分子筛。
4.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述中空玻璃管内充有惰性气体。
5.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述硅电池铺设板两端底部各设有一个L形卡槽，在所述L形卡槽内插入环氧板，所述硅电池铺设板两端通过环氧板与中空玻璃管内壁接触。
6.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述吸热板下端通过半圆弧的支撑结构与所述中空玻璃管内壁接触。
7.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述硅电池片通过导热绝缘胶固定在所述硅电池铺设板的上表面。
8.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述中空托架为底部不封闭的圆环形状，其底部不封闭处向下凸出形成插槽。
9.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述反光板为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。
10.如权利要求1或2所述的太阳能中空玻璃管热电一体化装置，其特征在于：所述硅电池铺设板为铝合金板。
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