CN105605798A - 一种真空管式太阳能集热器及热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种真空管式太阳能集热器，由若干个真空管式光伏组件串并联而成；所述真空管式光伏组件包括双玻真空管、窄条状光伏板和流道装置，且所述窄条状光伏板和所述流道装置放置于双玻真空管中；所述流道装置包括薄铝板和U型铜管，其中，所述薄铝板粘贴于所述窄条状光伏板的背面，所述薄铝板两端分别包卷一个所述U型铜管。真空管式光伏组件可以根据电负荷、热负荷需求进行串并联连接，组装灵活，更换方便，减小了平板式光伏板正面热损失和散热承重荷载。本发明还提供了一种热泵系统，该系统相当于一个太阳能热电联产系统，可以同时供电和供热，并且供热与供电是相互促进的。

Description

一种真空管式太阳能集热器及热泵系统
技术领域
本发明涉及太阳能热泵系统，具体来说涉及太阳能热泵系统中的真空管式太阳能集热器装置。
背景技术
目前，太阳能利用技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能热水器。太阳能热水器主要用于家用生活热水，但用于建筑热水采暖时，存在出水温度不高、热效率低和稳定性差等问题。光伏板是太阳能发电的主要装置，它不但可以发电供给建筑用电，而且可以用作建筑的外饰面，与建筑本身形成一体，既实用又美观。但目前，光伏板光电转换效率低，单晶硅光伏板发电效率最高约17-19％，多晶硅光伏板发电效率约15％。相关研究表明，光伏板发电效率与其工作温度有着非常重要的关系。光伏板温度越高，其发电效率越低，且温度每上升10℃，效率约降低0.5％。因此，为了提高光伏板发电效率，可以通过对其进行冷却，降低其工作温度来实现。
近几年，一些学者通过利用空气或水对光伏板进行冷却，研究发现，用水冷却光伏板比空气冷却效果好。但是，当对出水温度要求较高时，冷却效果减弱，进而发电效率降低；若出水温度较低，则无法直接用于建筑采暖和家用生活热水。如果把光伏板冷却措施与热泵系统结合起来，采用制冷工质直接冷却光伏板，不但可以把光伏板用作热泵系统的蒸发器，为热泵系统提供热源，而且由于其沸点低，可以取得更好的冷却效果，提高光伏板电效率。少数学者研究了平板式光伏热泵系统，其电效率比水和空气冷却措施下提高很多，但仍然存在两个问题。一是平板式光伏板正面热损失高，导致热效率下降，二是为加快散热而加大散热器面积导致承重荷载增加。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的不足而提出的一种新型真空管式太阳能集热器，在提高光伏板冷却效果和发电效率的同时，解决了平板式光伏板正面热损失高和散热承重荷载大的问题。
本发明提供一种真空管式太阳能集热器，所述太阳能集热器由若干个真空管式光伏组件串并联而成；所述真空管式光伏组件包括双玻真空管、窄条状光伏板和流道装置，且所述窄条状光伏板和所述流道装置放置于双玻真空管中；所述流道装置包括薄铝板和U型铜管，其中，所述薄铝板粘贴于所述窄条状光伏板的背面，所述薄铝板两端分别包卷所述U型铜管的一个支管。
所述U型铜管沿窄条状光伏板背面纵向两侧延伸。
本发明还提出了一种热泵系统，由冷凝器、压缩机、膨胀阀和如权利要求1所述的真空管式太阳能集热器组成。
本发明的真空管式光伏组件可以有效减少光伏集热器的热损失，并提高它的电效率，进而提高热泵系统的整体性能；可以根据电负荷、热负荷需求进行串并联连接，组装灵活，更换方便。另外，双玻真空管以及光伏板背面流道结构设计，可以减小热荷载和散热承重荷载。
本发明通过巧妙地设计了双玻真空管和光伏板背面流道结构，实现了热泵系统中热电联供且相互促进的同时，能有效减小太阳能集热器的热损失，提高了热效率和系统整体性能。
附图说明
图1是真空管式太阳能集热器平面图；
图2是真空管式光伏组件结构示意图。
图中：1-双玻真空管，2-光伏板，3-薄铝板，4-U型铜管。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、发明目的与技术效果易于理解，下面结合附图1和2，进一步阐述本发明的技术方案。
如图1，一种热泵系统，由真空管式太阳能集热器、冷凝器、压缩机和膨胀阀组成。其中冷凝器、压缩机和膨胀阀均为热泵领域中的常规技术手段，本领域技术人员依现有技术即可实施，故在此不作详述。
如图2，本发明的真空管式太阳能集热器由若干个真空管式光伏组件串并联而成；所述真空管式光伏组件包括双玻真空管1、窄条状光伏板2和流道装置，且所述窄条状光伏板2和所述流道装置放置于双玻真空管1中；所述流道装置包括薄铝板3和U型铜管4，其中，所述薄铝板3粘贴于所述窄条状光伏板2的背面，所述薄铝板3两端分别包卷所述U型铜管4的一个支管。
所述薄铝板3采用散热硅胶粘贴于所述窄条状光伏板2的背面。
所述光伏板2采用单晶硅光伏板或多晶硅光伏板。
所述光伏板2也可以根据实际需要采用除窄条状之外的其他形状。所述薄铝板3和U型铜管4采用与光伏板形状相适应的其他形状。
本发明的真空管式太阳能集热器的制作步骤是，首先把光伏板2加工成窄条状，并在其背面纵向粘贴薄铝板3，薄铝板3横向两端紧紧包卷着U型铜管4，即薄铝板3沿光伏板长度方向的两侧卷曲，每个卷曲的一侧分别包裹“U”型铜管的一个支管，使U型铜管4沿窄条状光伏板2背面纵向两侧延伸，该结构设计使得制冷剂从铜管中流过时，能够从光伏板获取更多热量。将光伏板及其背面流道装置放置于双玻真空管1中，即构成一个真空管式光伏组件。可以根据实际需要，进而将若干个真空管式光伏组件进行串并联连接，形成真空管式太阳能光伏集热器。
前述串并联指的是各光伏板的电性串并联，以及U型铜管(即制冷剂流道)的串并联，所述这些串并联结构均是本领域的常规性技术手段，本领域技术人员可根据实际电负荷、热负荷需求任意选择和/或组合，因此未在附图中详示。
本发明中的双玻真空管可以起到很好的保温效果，减小光伏板及其背面流道的热损失，提高热效率。光伏板背面流道结构设计，可以增强冷却效果，提高太阳能集热器的电效率，进而提其高热效率和太阳能集热器的整体性能。
本发明的真空管式光伏集热器能够代替热泵系统中传统意义上的蒸发器，即可将之与热泵系统相连，用作热泵系统的蒸发器，这样的热泵系统既可以发电又可以供热，并且供热与供电是相互促进的。与现有热泵系统相比，在使用了本发明太阳能集热器的热泵系统中，制冷剂从光伏板获取热量更多，热泵系统供热能力更强，同时光伏板发电效率和发电量也更高。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程转换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种真空管式太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能集热器由若干个真空管式光伏组件串并联而成；
所述真空管式光伏组件包括双玻真空管(1)、窄条状光伏板(2)和流道装置，且所述窄条状光伏板(2)和所述流道装置放置于双玻真空管(1)中；
所述流道装置包括薄铝板(3)和U型铜管(4)，其中，
所述薄铝板(3)粘贴于所述窄条状光伏板(2)的背面，所述薄铝板(3)两端分别包卷所述U型铜管(4)的一个支管。
2.如权利要求1所述的一种真空管式太阳能集热器，其特征在于：所述U型铜管(4)沿窄条状光伏板(2)背面纵向两侧延伸。
3.一种热泵系统，其特征在于：由冷凝器、压缩机、膨胀阀和如权利要求1所述的真空管式太阳能集热器组成。
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