CN105588340A - 一种光电热水器 - Google Patents

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苏立情
姚利森
郝学文
邓晗
朱卫星
冉宏峰
彭才元
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Abstract

本发明涉及一种光电热水器,解决现有的太阳能光电热水器单位面积光能利用率低,耗材大,成本高的问题。本装置包括支架,支架上设有蓄水箱、迎着太阳设置的槽式聚光板、聚能管,槽式聚光板聚焦成线,所述聚能管设置在槽式聚光板的聚焦线上,所述聚能管朝向槽式聚光板一侧的外壁上贴设有用于发电的光伏贴片,光伏贴片连接有蓄电池,聚能管为中空管、两端分别与蓄水箱相连形成散热水循环。本发明能大大提高了光能利用率,节约了光电热水器光电耗材。

Description

一种光电热水器
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能的供热供电解决方案,涉及一种太阳能热水器,特别涉及一种同时利用太阳能发电和加热的热水器。
背景技术
随着节能环保理念的深入人心,太阳能热水器得到越来越广泛的应用。传统的太阳能热水器不论其结构的细微变化,基本原理都采用了真空管加热的方式,这种方式散热小、热效率较高、不需要复杂的运行控制,受到广大人民群众的喜爱。而目前常见的太阳能电热水器,仅是简单地在太阳能热水器中添加电加热模块,在光照不足的天气条件下对热水器提供电加热模式。常见的太阳能电热水器通常直接接市政电。
目前也有太阳能光电热水器,在传统热水器真空管之外额外设置光伏板,用于太阳能发电对热水器进行辅助电加热,如中国专利CN103925706A、名称为太阳能光伏、光热一体机系统;以及中国专利CN103629830A,名称为一种带有自动发电功能的太阳能热水器。
光伏发电技术在近些年得到了长足发展和大规模应用,它是将太阳能光伏板组件按要求串并联形成阵列实现电能输出。上述的太阳能光电热水器结构,由于太阳能单位面积上能量密度低,导致真空管材料或者光伏板材料的耗量都很大,导致太阳能热水器成本过高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的太阳能光电热水器采用平铺式,单位面积光能利用率低,耗材大,成本高的问题,提供一种聚光式的光电热水器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种光电热水器,包括支架,支架上设有蓄水箱、迎着太阳设置的槽式聚光板、聚能管,槽式聚光板聚焦成线,所述聚能管设置在槽式聚光板的聚焦线上,所述聚能管朝向槽式聚光板一侧的外壁上贴设有用于发电的光伏贴片,光伏贴片连接有蓄电池,聚能管为中空管、两端分别与蓄水箱相连形成散热水循环。本装置采用槽式聚光板聚焦,提高了聚能管位置的光照强度,利用聚能管外壁的光伏贴片对聚焦的太阳光照集中利用,提高了单位面积光伏贴片的光能密度,提高利用率。而随着光能密度的集中,势必导致光伏贴片热量的增加,聚能管中空并连通蓄水箱,利用蓄水箱的水进入聚能管循环,作为冷却液对光伏贴片进行散热,保证光伏贴片正常工作,并利用热量加热蓄水箱的水,供家庭使用。本装置采用聚能管代替传统太阳能热水器的真空管收集热量,并且在收集热量的同时利用太阳能进行发电,不仅节约了耗材,降低成本,而且大大提高了光能的利用率。
作为优选,所述槽式聚光板的两端设有端板,所述两侧端板枢接在支架上,其中一个端板上以枢接点为轴心设有齿板,支架上设有与齿板啮合的齿轮,齿轮采用电机驱动。通过齿轮齿板的配合可以调节槽式聚光板的角度,使其朝着太阳方向。
作为优选,所述端板的枢接点位于槽式聚光板的聚焦线上。
作为优选,所述槽式聚光板的聚光面为平滑过渡的弧面或者多棱形面。
作为优选,所述槽式聚光板槽顶的平面不低于聚能管上顶点,并在槽式聚光板槽顶平面上扣设有玻璃板,与端板、槽式聚光板形成封闭腔体。所述封闭腔体内可以抽真空或者充设惰性保护气体。
作为优选,所述蓄水箱上设有电加热装置,电加热装置通过蓄电池或者市政电源供电。
作为优选,所述聚能管外壁为多边形柱体。优选为六边形柱体,六边形柱体的三个侧面朝向槽式聚光板贴设有光伏贴片。
作为优选,光伏贴片通过导热绝缘胶粘接在聚能管上,并用树脂封装。树脂整体封装聚能管,避免聚能管在高温环境下管体氧化。
作为优选,所述槽式聚光板倾斜设置,倾斜角度与使用地纬度一致。
本发明采用聚光结构提高了光伏贴片单位面积的光照能量密度,提高了光伏发电的材料利用率;并利用循环散热结构收集光伏贴片位置产生的热量,供热水器加热使用,减少了真空管的使用,本装置大大提高了光能利用率,节约了光电热水器光电耗材。
附图说明
图1是本发明一种结构示意图。
图2是本发明另一个角度的结构示意图。
图3是本发明聚能管结构示意图。
图4是本发明光伏贴片蓄电结构示意图。
图5是本发明蓄水箱电加热结构示意图。
图6是本发明槽式聚光板的角度跟踪调节结构示意图。
图中:1旋转接头、2旋转接头支架、3端板、4聚能槽、5玻璃板、6聚能管、7槽式聚光板、8循环水接头、9蓄水箱、10电加热装置、11支架、12蓄电池、13齿轮、14齿板、15电机、16光伏贴片、18逆变器、19充放电控制器、20直流输出、21交流输出、22交流电源、23控制面板、24电磁阀、25光照传感器、26电机控制器、27电机驱动器。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例:一种太阳能光电热水器,如图1、2所示。本装置包括支架11,支架的顶部设有蓄水箱9。支架的底部设有蓄电池12,支架朝向太阳的一侧设有聚能槽4。聚能槽朝向太阳倾斜设置,倾斜角度与当地纬度一致。聚能槽的槽底为槽式聚光板7,槽式聚光板两端分别设有端板3,槽式聚光板的槽顶扣设有玻璃板5,形成封闭结构。
槽式聚光板为180度的圆弧形反光板,聚焦成线。在槽式聚光板的聚焦线上设有聚能管6,聚能管位于聚能槽封闭结构的内部。如图3所示,聚能管6外壁为六边形柱体,具有六个侧面。聚能管底部的三个侧面朝向槽式聚光板、贴设有光伏贴片16。光伏贴片16为多晶硅电池片,通过导热绝缘胶粘接在集热管17上,并用树脂封装,各光伏贴片依次串联,形成光伏组件。聚能管6上设置刻槽以配合光伏组件的焊带突起。聚能管为中空管,内部有循环水流动散热。
如图1、2所示,两端板3的外侧通过设置在端板上的旋转接头1与设置在支架上的旋转接头支架2配合形成枢接。聚能管两端通过旋转接头1连接蓄水箱9连出的循环水接头8,将聚能管的热量循环传递给蓄水箱。蓄水箱上设有电加热装置10。聚能槽上侧的端板以旋转接头为轴设置有齿板14,支架上设置与齿板啮合的齿轮13,齿轮通过电机15控制调节聚能槽的旋转角度。
如图4所示,光伏贴片16构成的光伏组件产生的直流电在充放电控制器19控制下给蓄电池12充电,并由充放电控制器19控制通过逆变器18连接交流输出21,或通过充放电控制器19直接连接直流输出20。
如图5所示,主控面板23通过控制电磁阀24的通断而实现自动上水、手动上水等上水方式,并可实时显示蓄水箱9的水温,也可显示当前时间。在必要时,主控系统也可通过电加热装置10给蓄水箱提供电加热,以满足用户的热水需求。主控面板23的运行需要接入交流电22。交流电22的来源,可以是市电,也可以是本产品的组件逆变器18产生的交流输出21。
如图6所示,光照传感器25监测太阳位置,当本产品跟踪状态偏离太阳时,电机控制器26会实时监测到光照传感器25产生的偏离信号,并立即发出控制信号给电机驱动器27,电机驱动器27发出驱动信号给电机15,电机15根据驱动信号转动,驱动聚能槽转动。当电机15运行到准确跟踪角度时,电机控制器26停止发送跟踪信号,电机15停止转动。通过这种方式,本产品实现对太阳光照角度的实时跟踪。

Claims (9)

1.一种光电热水器,其特征在于,包括支架,支架上设有蓄水箱、迎着太阳设置的槽式聚光板、聚能管,槽式聚光板聚焦成线,所述聚能管设置在槽式聚光板的聚焦线上,所述聚能管朝向槽式聚光板一侧的外壁上贴设有用于发电的光伏贴片,光伏贴片连接有蓄电池,聚能管为中空管、两端分别与蓄水箱相连形成散热水循环。
2.根据权利要求1所述的一种光电热水器,其特征在于:所述槽式聚光板的两端设有端板,所述两侧端板枢接在支架上,其中一个端板上以枢接点为轴心设有齿板,支架上设有与齿板啮合的齿轮,齿轮采用电机驱动。
3.根据权利要求2所述的一种光电热水器,其特征在于:所述端板的枢接点位于槽式聚光板的聚焦线上。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:所述槽式聚光板的聚光面为平滑过渡的弧面或者多棱形面。
5.根据权利要求2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:槽式聚光板槽顶的平面不低于聚能管上顶点,并在槽式聚光板槽顶平面上扣设有玻璃板,与端板、槽式聚光板形成封闭腔体。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:所述蓄水箱上设有电加热装置,电加热装置通过蓄电池或者市政电源供电。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:所述聚能管外壁为多边形柱体。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:光伏贴片通过导热绝缘胶粘接在聚能管上,并用树脂封装。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种光电热水器,其特征在于:所述槽式聚光板倾斜设置,倾斜角度与使用地纬度一致。
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