CN102903769A - 中空玻璃热电一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中空玻璃热电一体化装置，包括上下两层玻璃板、硅光电池阵列组件、换热板、集热管和支撑支架，硅光电池阵列组件铺设于中空玻璃层内，上下两层玻璃板四周布置带有分子筛的非金属间隔条，非金属间隔条与上下两层玻璃板之间经硅酮密封胶密封；玻璃板外侧包覆有带挂边的边框，边框的挂边钩接在由支撑龙骨围成的矩形框架上，矩形框架通过支撑支架固定在安装面上。本发明既利用热能，又得到电能，并降低了光电池的温度，确保其正常发电；在现阶段建筑空间有限的情况下，它的空间利用率大幅度提高，可以在有限的空间内更加多的安装此装置，同时获得电能和热能。

Description

中空玻璃热电一体化装置
技术领域
本发明涉及一种中空玻璃热电一体化装置，属于太阳能热电一体化技术领域。
背景技术
普通的平板太阳能光伏组件复合层次由上至下为玻璃、EVA、硅电池、EVA、背板（TPT）和框架等组成，玻璃通常是超白的高透过率的钢化玻璃，可以对硅电池起到保护作用；而EVA胶则是用来粘接玻璃和硅电池的，同时挤出玻璃与硅电池间的空气，起到密封作用。背面的背板（TPT）也起到密封和保护硅电池作用。其发电原理是太阳光透过表层玻璃和EVA照射到硅电池表面，硅电池吸收太阳光后有一小部分转换为电能发电，大部分太阳光转变成热能向空气中散热，太阳能利用效率不高。
普通的平板太阳能热水器由玻璃、吸热板芯（板芯上带有铜管或铝管）、隔热保温层、密封圈、背板和框架等组成。其工作原理是太阳光穿过表层玻璃照射到吸热板芯上，加热板芯和铜管或铝管中的水，热水再流到保温水箱中，一边进冷水，一边出热水，如此循环工作。这种方法对太阳能的热利用效率也不是很高。
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，提供一种中空玻璃热电一体化装置，该装置既能发电，又能将光电转换产生的余热加以利用，同时将铺设硅光电池的空隙和周边的留白吸收的光能转换成热能。
为了解决以上技术问题，本发明提供中空玻璃热电一体化装置，包括具有矩形安装框的支撑支架，在所述支撑支架的矩形安装框内由上至下依次设置中空太阳能组件、换热板、集热管和保温层；所述中空太阳能组件包括上下两层玻璃板、硅光电池阵列组件、间隔条和边框，所述硅光电池阵列组件复合在下层玻璃板的上表面，所述上下两层玻璃板之间四周布置间隔条，并通过密封胶将所述间隔条与上下两层玻璃板密封连接，所述边框安装在密封好的上下两层玻璃板的四周；所述保温层的上表面开设沿所述支撑支架纵向布置的凹槽，在所述凹槽嵌有集热管，所述集热管两端连接沿所述支撑支架横向布置的集热总管并通向支撑支架外；所述换热板下部设有卡口与所述集热管卡接，所述换热器上表面为平面与所述中空太阳能组件的下层玻璃板下表面紧贴。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的中空玻璃热电一体化装置，所述支撑支架包括支撑龙骨和底座，所述支撑龙骨包括纵向龙骨和横向龙骨，所述纵向龙骨和横向龙骨均为U形槽结构，所述纵向龙骨的两边具有对称的凸起部，并在所述纵向龙骨上间隔设有形状与所述横向龙骨截面相同的开口卡槽，所述横向龙骨长度与相邻两个纵向龙骨的间距相等，所述横向龙骨两端均设有翻边，通过所述横向龙骨两端翻遍与所述纵向龙骨上的开口卡槽卡接，从而构成各个安装太阳能电池组件的矩形安装框；所述底座上部设有形状与所述纵向龙骨截面相同开口槽，在所述底座的开口槽内设有与所述凸起部匹配的凹陷部，所述纵向龙骨沿所述开口槽的凹陷部插接在所述底座上；所述边框的四边均具有挂钩结构，通过所述挂钩结构将中空太阳能组件挂接在所述支撑龙骨的矩形安装框内。
前述的中空玻璃热电一体化装置，所述上下两层玻璃板外侧与所述边框之间还设有橡胶垫，用以减少玻璃与边框之间的热传导，同时也能起到保护玻璃的作用，减少外力的冲击。
前述的中空玻璃热电一体化装置，在所述下层玻璃板与所述换热板之间还铺设有高效石墨导热层，通过该导热层不仅能够高效的吸收热能，同时换能将热量高效的传递给换热板，通过换热板给换热器进行加热。
前述的中空玻璃热电一体化装置，所述支撑支架中横向龙骨的U形槽开口间距小于纵向龙骨U形槽开口间距，纵向龙骨U形槽能够起到导流作用，能够快速的将雨水进行导流，同时在纵向龙骨的U形槽开口处设置横截面呈“T”形的盖板，以防止杂物进入U形槽内，影响雨水导流。
前述的中空玻璃热电一体化装置，所述中空太阳能组件内充有惰性气体层，通过惰性气体排除中空玻璃中的空气，降低电池片的氧化速度，提高设备的使用寿命。
前述的中空玻璃热电一体化装置，所述保温层的凹槽等距平行设置，且所述集热管由铜管焊接成等距平行结构，与所述保温板的凹槽匹配，所述铜管纵向贯穿所述支撑支架整体铺设，这样可以在安装时整体铺设，减少安装工序，提高设备的稳定性，减少管道的连接点，降低换热器的故障率。
前述的中空玻璃热电一体化装置，沿所述支撑支架的纵向并平行于所述中空太阳能组件上表面设有检修梯，沿所述支撑支架的上下两端横向设置轨道，所述检修梯通过滑轮组件安装在所述轨道上移动，检修梯根据阳光的照射的角度进行适应性调整，以保证阳光的照射不受检修梯的影响。
前述的中空玻璃热电一体化装置，所述检修梯下部设有贴合所述中空太阳能组件上表面的清洁装置，在检修梯水平移动的过程中便可对中空玻璃层的表面进行清洁，提高光电转换效率。
进一步的，前述的中空玻璃热电一体化装置，所述非金属间隔条为矩形空心管结构，所述矩形空心管与上下两层玻璃板接触面上均设有两根凸条，通过凸条将密封胶锁定在两根凸条之间，以防止间隔条上的密封胶涂覆不均匀，造成密封不严，从而影响密封效果，缩短硅光电池的使用寿命；所述非金属间隔条朝向硅光电池阵列组件一侧涂有白色氟涂层，用以减少热传导而造成的热量损失，同时还能保护非金属间隔条在受到太阳长期照射后不易老化，提高非金属间隔条的使用寿命。
本发明的有益效果是：本发明既能发电，又能将光电转换产生的余热加以利用，同时将铺设硅光电池的空隙和周边的留白吸收的光能转换成热能。本装置的技术关键在于使热能定向的传导到热交换器，使光热和余热得到最大化的收集、存储和利用。既利用热能，又得到电能，并降低了光电池的温度，确保其正常发电。在现阶段建筑空间有限的情况下，它的空间利用率大幅度提高，可以在有限的空间内更加多的安装此装置，同时获得电能和热能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明纵向龙骨连接结构示意图。
图3为本发明横向龙骨连接结构示意图。
具体实施方式
    实施例1
本实施例提供的一种中空玻璃热电一体化装置，结构如图1至图3所示，包括玻璃板3、硅光电池阵列组件10、换热板2、集热管1、支撑龙骨7和支撑支架8，硅光电池阵列组件10铺设于上下两层玻璃板内，上下两层玻璃板四周布置带有分子筛的非金属间隔条5，非金属间隔条5与上下两层玻璃板之间经硅酮密封胶密封，在中空太阳能组件内充有惰性气体层，非金属间隔条朝向硅光电池阵列组件的一侧涂有氟碳涂层，用以减少热传导而造成的热量损失，同时还能保护非金属间隔条在受到太阳长期照射后不易老化，提高非金属间隔条的使用寿命；上下两层玻璃板外侧包覆有带挂边的边框6，边框与玻璃板3之间还设有橡胶垫4，边框6的挂边钩接在由支撑龙骨7围成的支撑支架上，支撑龙骨7围成的矩形框架中横向龙骨的U形槽开口间距小于纵向龙骨U形槽开口间距，框架通过支撑支架固定在安装面上；在中空太阳能组件下部填充保温层9，保温层9上表面等距平行开设凹槽，在凹槽内布置集热管1，换热板2下部设有卡口与集热管1卡接，换热板2上表面与下层玻璃板的下表面的高效石墨导热层紧贴。
本实施例中的集热管由等距平行的铜管焊接而成，铜管根据支撑支架的纵向长度贯穿整体铺设，这样可以在安装时整体铺设，减少安装工序，提高设备的稳定性，降低换热器的故障率。另外沿框架纵向并设于中空太阳能组件上表面设有检修梯，沿支撑支架的上下两端横向设置轨道，检修梯通过滑轮组件安装在轨道上移动，在检修梯下部设有贴合上层玻璃板上表面的清洁装置，用以清洁中空玻璃表面。
本实施例玻璃板3的上层是3.2mm的超白钢化玻璃，光线透过率高达90%以上，在玻璃板3的下层玻璃的上表面用EVA胶膜复合硅光电池阵列组件10，将两层玻璃四边用非金属间隔条5和硅酮密封胶层压复合形成中空太阳能组件，在中空层中充入惰性气体，间隔条中灌入了分子筛，吸收中空层中残存的水汽和空气，保护硅电池不被氧化，硅电池表面无需再用任何保护，减少了一层光线穿透损失，提高了硅电池的发电效率。硅电池排列可以是6×12、6×6、8×9等，可以串联也可并联，可根据实际发电应用需求设计排列方式，选取合适的装机容量。串并联好的硅电池引线接到接线盒上，从保温层9旁边引出即可。将橡胶垫4卡在中空玻璃太阳能组四边密封绝热，然后将边框6卡在橡胶垫上封装中空太阳能组件。
中空太阳能组件下面是换热板2，换热板2下面带有卡槽，集热管1卡在换热板卡槽中，整个装置下面是保温材料9，最后将所有的中空太阳能组件卡在支撑龙骨连接槽围成的矩形框架中固定，框架的下面是不锈钢的支架，这样所有的中空玻璃太阳能组件都能够保持固定在同一平面上，整体美观大方，与建筑屋顶完美结合。
考虑到一年四季太阳光的入射角的变化及上层玻璃厚度和中空层的厚度，根据计算，硅光电池阵列组件10在下层玻璃板上的摆放位置到边框之间留有一定距离，可以保证收集140°范围内的太阳光，提高硅电池的发电效率，在未铺设硅光电池阵列组件10的下层玻璃板四周涂有选择性吸热涂层，以提高换热板的热吸收率。
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.中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：包括具有至少一个矩形安装框的支撑支架，在所述支撑支架的矩形安装框内由上至下依次设置中空太阳能组件、换热板、集热管和保温层；
所述中空太阳能组件包括上下两层玻璃板、硅光电池阵列组件、间隔条和边框，所述硅光电池阵列组件复合在下层玻璃板的上表面，所述上下两层玻璃板之间四周布置间隔条，并通过密封胶将所述间隔条与上下两层玻璃板密封连接，所述边框安装在密封好的上下两层玻璃板的四周；
所述保温层的上表面开设沿所述支撑支架纵向布置的凹槽，在所述凹槽嵌有集热管，所述集热管两端连接沿所述支撑支架横向布置的集热总管并通向支撑支架外；所述换热板下部设有卡口与所述集热管卡接，所述换热器上表面为平面与所述中空太阳能组件的下层玻璃板下表面紧贴。
2.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述支撑支架包括支撑龙骨和底座，所述支撑龙骨包括纵向龙骨和横向龙骨，所述纵向龙骨和横向龙骨均为U形槽结构，所述纵向龙骨的两边具有对称的凸起部，并在所述纵向龙骨上间隔设有形状与所述横向龙骨截面相同的开口卡槽，所述横向龙骨长度与相邻两个纵向龙骨的间距相等，所述横向龙骨两端均设有翻边，通过所述横向龙骨两端翻遍与所述纵向龙骨上的开口卡槽卡接，从而构成各个安装太阳能电池组件的矩形安装框；所述底座上部设有形状与所述纵向龙骨截面相同开口槽，在所述底座的开口槽内设有与所述凸起部匹配的凹陷部，所述纵向龙骨沿所述开口槽的凹陷部插接在所述底座上；所述边框的四边均具有挂钩结构，通过所述挂钩结构将中空太阳能组件挂接在所述支撑龙骨的矩形安装框内。
3.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述上下两层玻璃板外侧与所述边框之间还设有橡胶垫。
4.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：在所述下层玻璃板与所述换热板之间还铺设有高效石墨导热层。
5.根据权利要求2所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述支撑支架中横向龙骨的U形槽开口间距小于纵向龙骨U形槽开口间距。
6.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述中空太阳能组件内充有惰性气体层。
7.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述保温层的凹槽等距平行设置，且所述集热管由铜管焊接成等距平行结构，与所述保温板的凹槽匹配，所述铜管纵向贯穿所述支撑支架整体铺设。
8.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：沿所述支撑支架的纵向并平行于所述中空太阳能组件上表面设有检修梯，沿所述支撑支架的上下两端横向设置轨道，所述检修梯通过滑轮组件安装在所述轨道上移动。
9.根据权利要求8所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述检修梯下部设有贴合所述中空太阳能组件上表面的清洁装置。
10.根据权利要求1所述的中空玻璃热电一体化装置，其特征在于：所述非金属间隔条为矩形空心管结构，所述矩形空心管与上下两层玻璃板接触面上均设有两根凸条；所述非金属间隔条朝向硅光电池阵列组件的一侧涂有白色氟涂层。
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