CN104539237A - 一种发电集热式瓦片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电集热式瓦片，其包括发电集热单元、背板和外框。其中，发电集热单元包括从前往后依次叠合的玻璃、硅晶发电片和微孔超导片，在硅晶发电片和微孔超导片之间还设有一换热流道。微孔超导片的上下两端密封，其内部设置有一组竖直排列的超导液微孔通道，密封的超导液微孔通道内灌有超导液。微孔超导片上还设有与换热流道相适配的微孔超导片弯曲段。在背板的四周设有与玻璃边缘相配合的弯曲部，在玻璃边缘与弯曲部的外侧安装有密封胶条，外框卡接在密封胶条的外侧。本发明兼有发电和供热两大功能，且两者相辅相成，在提高了发电效率的同时，对热量进行收集利用，同时填补了发电集热式瓦片领域的空白，其光电转换效率最大可达17％，集热效率不少于25％。
Description
技术领域
本发明属于平板型太阳能集热器领域，尤其是涉及一种用于屋面的发电集热式瓦片。
背景技术
随着建筑业和太阳能应用技术的发展，建筑节能和太阳能利用与建筑一体化都被提到议事日程上来，目前对太阳能集热器与建筑一体化的研究有了一定的进展，除出现较多的在屋面、阳台上设置真空管太阳能集热器产品外，还出现了模块化建筑构件型太阳能集热器，向太阳能集热器与建筑的结合买进了一步。而在太阳能发电与建筑一体化的研究还很欠缺，虽然也有在建筑物上建的太阳能电站，但是一般都是将太阳能电池板放在建好的屋面上。但是这种方式存在光电转换效率低、发电成本高的缺点，特别是在屋顶建造太阳能电站无法解决建筑内居民热水供应的问题，一直阻碍着这项技术的推广。
因此，如何设计一款集成式的建筑构件，以解决现有构件无法兼顾发电和供热的问题，已成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种发电集热式瓦片，解决了现有建筑构件无法兼顾发电和供热的问题，并且发电效率较高。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种发电集热式瓦片，其包括发电集热单元、背板和外框。其中，发电集热单元包括从前往后依次叠合的玻璃、硅晶发电片和微孔超导片，在硅晶发电片和微孔超导片之间还设有一换热流道。换热流道的材质优选为铜管或铝管。微孔超导片的上下两端密封，其内部设置有一组竖直布置的超导液微孔通道，密封的超导液微孔通道内灌有超导液。超导液微孔通道的截面可以为圆形、方形或椭圆形中的任意一种。微孔超导片上还设有与换热流道相适配的微孔超导片弯曲段。在背板的四周设有与玻璃边缘相配合的弯曲部，在玻璃边缘与弯曲部的外侧安装有密封胶条，外框卡接在密封胶条的外侧。优选的，玻璃与背板之间设置有抽真空区域。
采用上述技术方案，通过在硅晶发电片的背面设置微孔超导片，使得硅晶发电片工作时产生的热量可以被微孔超导片吸收，此吸热过程中超导液微孔通道内部的超导液发生相变并迅速地将热量传递至与其相连的换热流道，换热流道设置于微孔超导片的上部为最佳，由于换热流道内部初始时为较冷介质，因此热量又再次被换热流道内的较冷介质吸收并转变成较热介质，而超导液被冷却后又重新相变回液体状态，等待重新被汽化，如此循环以实现对硅晶发电片的散热，进而提高瓦片的发电效率。
此外，将背板设置为整体式，并在背板的弯曲部与玻璃边缘的连接处安装密封胶条，在提高了瓦片装配速度的同时，保证了其内部良好的密封性。
作为上述瓦片所应用的太阳能发电集热系统，还包括储热水箱，设置在储热水箱内部的换热盘管，在储热水箱上设置有进水口和出水口，还包括与换热盘管两端通过管路相连的发电集热器。具体的，发电集热器包括并联设置的一组前述发电集热式瓦片，当然实际使用时，发电集热式瓦片的连接方式也可以采用混联的方式为最佳，换热盘管两端的管路分别对应连接在换热流道的两端。在前述管路上还设有一循环泵，以实现上述换热流道、管路和换热盘管内部介质的循环。如前面所述，初始状态时换热流道的一端通过冷水管道与换热盘管的一端相连，经过微孔超导片的热传递后，其另一端经热水管道连至换热盘管的另一端，实现对换热盘管热源的循环供应，与此同时换热盘管对储热水箱内部的水源进行加热，实现热量的收集。优选的，可以在储热水箱和出水口上均包覆一层保温棉，以防止热量的流失。
进一步的，背板上开设有与换热流道的一端相连的进水孔，以及与换热流道的另一端相连的出水孔；在换热流道与进水孔、出水孔的连接处分别设有防止换热流道晃动并提高密封性能的密封胶圈。
更进一步的，为了实现上述瓦片的快速安装，在外框上还设有方便装配的插槽。
本发明的有益效果：本发明利用“硅晶发电片的温度越低，其发电效率越高”这一特性，通过在硅晶发电片的背面设置封闭的微孔超导片，并在微孔超导片的内部灌注超导液，使得硅晶发电片在工作中产生的热能可以被微孔超导片吸收，进而保证了硅晶发电片始终处于一个较低的温度环境，从而提高了发电效率；与此同时，微孔超导片将热量传递至换热流道，该换热流道与换热盘管相连通，并通过换热盘管对储热水箱内部的水源进行加热，进而实现热量的收集。本发明兼有发电和供热两大功能，且两者相辅相成，在提高了发电效率的同时，对热量进行收集利用，同时填补了发电集热式瓦片领域的空白，其光电转换效率最大可达17％，集热效率不少于25％，比光电或光热单一利用综合效率最大可以提高到近50％。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
图2为本发明的主视图。
图3为图1的A-A剖视图。
图4为图2的局部放大图。
图5为本发明所应用的太阳能发电集热系统的结构示意图。
图中，1、外框；2、背板；21、进水孔；22、出水孔；23、弯曲部；3、玻璃；4、硅晶发电片；5、微孔超导片；51、微孔超导片弯曲段；6、换热流道；7、密封胶圈；8、密封胶条；9、超导液微孔通道；10、发电集热单元；11、抽真空区域；12、插槽；101、储热水箱；102、换热盘管；103、进水口；104、出水口；105、管路；1051、冷水管道；1052、热水管道；106、循环泵；107、发电集热器。
具体实施方式
实施例1，
请一并参阅图1至4，一种发电集热式瓦片，其包括发电集热单元10、背板2和外框1。其中，发电集热单元10包括从前往后依次叠合的玻璃3、硅晶发电片4和微孔超导片5，在硅晶发电片4和微孔超导片5之间还设有一换热流道6，该换热流道6设置于微孔超导片5的上部。在玻璃3与背板2之间设置有抽真空区域11。
微孔超导片5的上下两端密封，其内部设置有一组竖直布置的超导液微孔通道9，超导液微孔通道9内密封有超导液。超导液微孔通道9的截面为方形。微孔超导片5上还设有与换热流道6相适配的微孔超导片弯曲段51。
背板2的四周设有与玻璃3边缘相配合的弯曲部23，在玻璃3边缘与弯曲部23的外侧安装有密封胶条8，外框1卡接在密封胶条8的外侧。
背板2上开设有与换热流道6的一端相连的进水孔21，以及与换热流道6的另一端相连的出水孔22；在换热流道6与进水孔21、出水孔22的连接处分别设有密封胶圈7。
在外框1上还设有方便安装的插槽12。
工作时，太阳光透过玻璃3照射到硅晶发电片4上，硅晶发电片4将太阳能转换为电能，过程中同时产生热能，随着时间的推移，硅晶发电片4的温度越来越高，热能通过热传递被微孔超导片5吸收，超导液微孔通道9内的超导液发生相变并转换为气态上升，所带热能通过热传递被上部换热流道6内的较冷介质吸收，并转变成较热介质经换热流道6的出口输出，而超导液被冷却后又重新相变回液体状态下降到超导液微孔通道下部，等待重新被汽化，如此循环以实现对硅晶发电片4的散热，进而提高瓦片的发电效率和热量收集。
实施例2，
请参阅图5，一种太阳能发电集热系统，包括储热水箱101，设置在储热水箱101上的进水口103和出水口104，以及设置在储热水箱101内部的换热盘管102。换热盘管102的两端设有管路105，具体的，管路105由冷水管道1051与热水管道1052组成。冷水管道1051与换热流道6的进口相连接，热水管道1052与换热流道6的出口相连接。在冷水管道1051上还设有一循环泵106，以实现上述换热流道6、管路105和换热盘管102内部介质的循环。在储热水箱101和出水口104上均包覆一层保温棉。还包括与换热盘管102两端通过管路105相连的发电集热器107，该发电集热器107包括并联设置的一组实施例1所述的发电集热式瓦片。
工作中，换热流道6的进口通过冷水管道1051与换热盘管102的一端相连，其出口经热水管道1052连至换热盘管102的另一端，经过微孔超导片5的热传递后，实现对换热盘管102热源的循环供应，与此同时换热盘管102对储热水箱101内部的水源进行加热，实现热量的收集，需要时，可从出水口104输出，以满足生活及工业需求。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变换，这些变换均应视为落入要求保护的本发明范围之内。
Claims (6)
1.一种发电集热式瓦片，其特征在于：其包括发电集热单元(10)、背板(2)和外框(1)，所述发电集热单元(10)包括从前往后依次叠合的玻璃(3)、硅晶发电片(4)和微孔超导片(5)，在硅晶发电片(4)和微孔超导片(5)之间还设有一换热流道(6)，微孔超导片(5)的上下两端密封，其内部设置有一组竖直布置的超导液微孔通道(9)，密封的超导液微孔通道(9)内灌有超导液；微孔超导片(5)上还设有与换热流道(6)相适配的微孔超导片弯曲段(51)；所述背板(2)的四周设有与玻璃(3)边缘相配合的弯曲部(23)，在玻璃(3)边缘与弯曲部(23)的外侧安装有密封胶条(8)，所述外框(1)卡接在密封胶条(8)的外侧。
2.如权利要求1所述的发电集热式瓦片，其特征在于：所述背板(2)上开设有与换热流道(6)的一端相连的进水孔(21)，以及与换热流道(6)的另一端相连的出水孔(22)；在换热流道(6)与进水孔(21)、出水孔(22)的连接处分别设有密封胶圈(7)。
3.如权利要求1所述的发电集热式瓦片，其特征在于：所述玻璃(3)与背板(2)之间设置有抽真空区域(11)。
4.如权利要求1所述的发电集热式瓦片，其特征在于：所述超导液微孔通道(9)的截面呈圆形、方形或椭圆形。
5.如权利要求1至4任一项所述的发电集热式瓦片，其特征在于：所述换热流道(6)设置于微孔超导片(5)的上部。
6.如权利要求5所述的发电集热式瓦片，其特征在于：所述外框(1)上设有方便安装的插槽(12)。
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