CN102842631A - 太阳能聚光电热联供模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能聚光电热联供模组，包括：一基架，作为整个模组的承载部件，所述基架上设有可供高反射半碟镜固定的弧状安装位；至少二组高反射半碟镜，平行设置于所述基架的安装位中；集成散热管，设置于基架上，该集成散热管两侧对称安装有用于聚集高反射半碟镜反射的太阳光的多个聚光电池；高透强化玻璃，安装于基架上，覆盖于高反射半碟镜顶端且使所述集成散热管封装于该玻璃下。与现有技术相比，本发明结构简单紧凑、聚光效果极好，且能额外利用砷化镓电池散热余热，另外本发明能达成高效率的太阳能聚光热电联供目的，综合太阳能电热利用效率达70%以上。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种应用于电热系统的太阳能高效聚光电热联供模组。
背景技术
温室气体排放的全球气候变暖越来越受到国际社会的广泛关注，加强节能减排是应对全球气候变化以及资源短缺和环境容量有限挑战的重要手段，太阳能作为一种可再生能源，其开发利用节约常规能源、保护自然环境、减缓气侯变化等都有着极其重大的意义。与常规能源相比，太阳能还具有总能量大、长久性、普遍性、无污染等诸多优点，但同时它还存在分散性、间歇性合随机性等弱点，使得太阳能的利用难度大而效率低。
传统的砷化镓聚光发电模组一般都是采用菲涅尔透镜进行聚焦，也有采用小型碟式镜正对太阳聚焦，但要在玻璃盖板下安装二次反射镜，把光反射到碟镜中心圆孔处，传统方式的聚光斑都在聚光镜的中轴线下面或上面。都是要在每片镜子中心轴部位安装电池及散热系统，安装效率低且成本高，下部有很多散热器突起，很不便于运输及安装。
菲涅尔透镜(Fresnel lens)多是由聚烯烃材料或硅橡胶注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光透过棱镜的折射和接收角度要求来设计的，透镜的制作精度要求很高。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR（被动红外线探测器）上产生变化热释红外信号。
但是，菲涅尔透镜的聚光效率较低（约80%或以下），同时，菲涅尔透镜的焦距会随其面积增大而变得较长，使整个模组的厚度增加，从而增大了整个模组的体积，在包装搬运或安装过程比较麻烦，而且也会增加成本。另外，传统的砷化镓聚光发电模组中砷化镓电池散热余热并未得到利用，浪费资源；且该模组安装有多组砷化镓电池，使整个模组整体结构复杂，材料的成本很高而且难以降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、聚光效果极好，且能额外利用砷化镓电池散热余热的太阳能高效聚光电热联供模组。
本发明提供的太阳能聚光电热联供模组，包括：
一基架，作为整个模组的承载部件，所述基架上设有可供高反射半碟镜固定的弧状安装位；
至少二组高反射半碟镜，平行设置于所述基架的安装位中；
集成散热管，设置于所述基架上，该集成散热管两侧对应安装有用于聚集所述高反射半碟镜反射的太阳光的多个聚光电池；
高透强化玻璃板，安装于基架上，覆盖于所述高反射半碟镜顶端且使所述集成散热管封装于该玻璃板下。
具体地，所述基架为板状构件，其底部轴向设有用于固定及支承所述高反射半碟镜及所述集成散热管的支承架。
具体地，所述的集成散热管由铝材一体成型围合为一带有锥形的框型结构，该框型结构内腔对称设置有数片翅片，两端设置有便于外接水管的水管接口。
具体地，所述高透强化玻璃为经镀增透膜强化处理的低铁高透光浮法玻璃，其透光率至少为98%。
具体地，所述高反射半碟镜于所述基架轴线对称设置呈碟状，其横截面及纵截面均为弧形，其形成的聚光光斑位于所述半碟镜一侧边部的上方。
具体地，所述的高反射半碟镜采用玻璃弯制而成。
具体地，所述的高反射半碟镜采用玻璃钢或金属一体冲压成型。
进一步地，所述高反射半碟镜内表面镀有高反射银层及用于保护该高反射银层的透明复合保护层。
更进一步地，所述复合保护层包括覆盖于高反射银层上的氧化硅或/和氧化铝或/和氧化钛或/和PET的复合保护层。
本发明模组与现有技术相比较具有如下技术效果：
1）本发明模组结构紧凑、聚光效果非常好，其采用的高反射半碟镜反射率可达到97%以上，且于高反射半碟镜上覆盖的高透强化玻璃的透光率至少达到98%，这样，可使本发明的聚光效率为97%*98%=95%，该95%的聚光效率使得本发明的发电效率超过传统采用菲涅尔透镜的砷化镓聚光发电模组约15%以上，其光伏发电效率非常高；
2）本发明模组的整体结构简单，高反射半碟镜采用对称组合设置方式，整个模组的厚度比菲涅尔透镜式砷化镓聚光发电模组的厚度薄一半或以上，不仅降低了材料成本和加工成本，而且降低了整个模组的体积，在安装或搬运过程比较简便，使用起来十分方便；
3）本发明模组中设置单个集成散热管配合多个砷化镓聚光电池的配合，节省大量结构材料，且集成散热管内腔对称设置有数片翅片，同时在该集成散热管两端设置有便于外接水管的水管接口，使集成散热管内通冷却水，得到的热水可以作为生活或太阳能海水淡化的热能。
采用上述太阳能高倍聚光电热联供系统，能够达成高效率的太阳能聚光热电联产目的，综合太阳能电热利用效率达70%以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明断面示意图；
图3是是本发明图2中A部分局部放大示意图；
附图标记说明：
1--基架 2--高反射半碟镜 21--保护层
3--集成散热管 31--翅片 32--水管接口
33--框型结构 34--支承架 4--砷化镓聚光电池
5--高透强化玻璃
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-3，本发明首先提供了一种太阳能高效聚光电热联供模组的实施方式，其包括：基架1及安装于基架1上的高反射半碟镜2、集成散热管3、聚光电池4和高透强化玻璃板5。所述基架1为整个模组的承载部件，同时也可作为安装部件固定在所设定的位置。于所述基架1上，设有可供高反射半碟镜2安装固定的弧状安装位；所述高反射半碟镜2用于聚集该镜面上的太阳光束，并将其光束反射到聚光电池4上,其设置有至少二组，且沿基架1轴线方向成排平行设置于所述基架1的安装位中；所述集成散热管3设置于所述基架1上，该集成散热管3两侧对称安装有用于接收所述高反射半碟镜反射的太阳光并进行光电转换的多个砷化镓聚光电池4，该砷化镓聚光电池4与高反射半碟镜2对应装配；高透强化玻璃板5安装于基架1上，覆盖于所述高反射半碟镜2顶端且使所述集成散热管3封装于所述玻璃板5下。上述组合结构,可使太阳光照射在高透强化玻璃板5上并穿过高透强化玻璃板5射于各高反射半碟镜2内表面上，并经高反射半碟镜2反射后聚集到各砷化镓聚光电池4的表面，其中一部分光能由太阳能电池转化为电能，另一部分光能传热给集成散热管3，可加热其管内的冷水，由于砷化镓聚光电池4的背面贴合于集成散热管3上，集成散热管3可带走部分砷化镓聚光电池4上的热量，使砷化镓聚光电池4处于设定的温度，可谓一举两得。这样，集成散热管3内被加热的水可作为生活或太阳能海水淡化的热能，使太阳能得到充分利用。本发明模组中高反射半碟镜2反射率可达到97%以上，高透强化玻璃5的透光率至少达到98%，这样可使本发明具有极高的聚光效率,从而可得到较高的发电效率,同时，高反射半碟镜2反射焦距较短，可使整个模组的厚度比菲涅尔透镜式砷化镓聚光发电模组的厚度减少一半或以上，不仅降低了材料成本和加工成本，而且降低了整个模组的体积，由于尺寸小，故而安装或搬运过程十分方便。而且，集成散热管3配合多个砷化镓聚光电池4的设置可额外利用砷化镓电池4散热余热，使集成散热管3内通冷却水，能够达成高效率的太阳能聚光电热联供目的，提高了太阳能的利用率，节约能源。
请再参见图1、图2，作为本发明模组优选的实施例，所述基架1可为板状构件，其构成的安装位具有一内腔，该内腔底部轴向设有用于固定及支承所述高反射半碟镜2及所述集成散热管3的支承架34。这种结构，有利于高反射半碟镜2及集成散热管3的安装，且结构也较为简单。
作为本发明模组优选的实施例，所述的集成散热管3设置于支承架34上，并穿设整个基架1中心轴线设置，可由铝管材一体成型围合形为一带有向外展开的锥形的框型结构33，该框型结构33内腔且于锥形部分的位置对称设置有数片翅片31，有利于散热；框型结构33两端设置有便于外接水管的水管接口32，多个砷化镓聚光电池4均匀分布于集成散热管3锥形的侧边。这种结构设计，既可使高反射半碟镜2所反射的聚光焦斑正好对应射于砷化镓聚光电池4上，提高了光线的接收面，从而提高光电转换率，而且，由于集成散热管3为框型环绕结构，既可提高集成散热管3安装的稳定性，还可提高管内通冷却水流动长度，以充分吸收太阳光的反射热及砷化镓电池的散热余热，进一步提高了太阳能的利用率。
进一步地，本发明所述高反射半碟镜2于所述基架1轴线对称设置呈碟状半边部分，其横截面及纵截面均为弧形。这种结构设计可使形成的聚光焦斑位于碟式镜一侧边部上方，聚光斑不在碟镜的中间，而是偏向一侧，便可在集成散热管3更方便地集成安装多个砷化镓电池,同时利用集成散热管给多个电池统一散热和余热集中利用，既可以达到较佳的聚光效果和较高的发电效率，又充分利用了聚光发电的余热，很好的提高了太阳能的利用率。
本发明模组之高反射半碟镜2可采用玻璃弯制而成,也可采用玻璃钢或金属一体冲压成型。上述材料成本较低，加工方式简单，容易实现。
进一步地,所述高反射半碟镜2内表面镀有覆盖层21，该覆盖层21包括高反射银层及用于保护该高反射银层的透明复合保护层。所述复合保护层包括覆盖于高反射银层上的氧化硅或/和氧化钛或/和氧化铝或/和PET的等无机和有机物复合保护层,亦即既可采用氧化硅、氧化钛、氧化铝或PET中的任意一种，也可选用其中两种或两种以上的组合。上述覆盖层21的设置主要是提高反射半碟镜2内表面光反射强度，同时对高反射半碟镜2内表面银层进行保护，防止外界对该内表面的腐蚀，延长产品使用寿命。
本发明模组之高透强化玻璃5采用经镀增透膜强化处理的低铁高透光浮法玻璃，其透光率至少为98%，可保证太阳射于高反射半碟镜2的光强，提高发电效率。
采用上述所述的太阳能聚光电热联供模组的电热系统，其余热还可用于生活热水或作为太阳能海水淡化的热能系统，实现了高效太阳能聚光热电联供目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.太阳能聚光电热联供模组，其特征在于包括：
一基架，作为整个模组的承载部件，所述基架上设有可供高反射半碟镜固定的安装位；
至少二组高反射半碟镜，平行设置于所述基架的安装位中；
集成散热管，设置于所述基架上，该集成散热管两侧对称安装有用于聚集所述高反射半碟镜反射的太阳光的多个聚光电池；
高透强化玻璃板，安装于基架上，覆盖于所述高反射半碟镜顶端且使所述集成散热管封装于该玻璃板下。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述基架为板状构件，其安装位底部轴向设有用于固定及支承所述高反射半碟镜及所述集成散热管的支承架。
3.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述的集成散热管由铝材一体成型围合为一带有锥形的框型结构，该框型结构内腔对称设置有数片翅片，两端设置有便于外接水管的水管接口。
4.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述高透强化玻璃板为经镀增透膜强化处理的低铁高透光浮法玻璃，其透光率至少为98%。
5.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述高反射半碟镜于所述基架轴线对称设置呈碟状，其横截面及纵截面均为弧形，其形成的聚光光斑位于所述半碟镜一侧边部上方。
6.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述的高反射半碟镜采用玻璃弯制而成。
7.根据权利要求1所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述的高反射半碟镜采用玻璃钢或金属一体冲压成型。
8.根据权利要求1-7任一项所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述高反射半碟镜内表面镀有高反射银层及用于保护该高反射银层的透明复合保护层。
9.根据权利要求8所述的太阳能聚光电热联供模组，其特征在于：所述复合保护层包括覆盖于高反射银层上的氧化硅或/和氧化铝或/和氧化钛或/和PET的复合保护层。
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