CN106100576A - 屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置，属于新能源应用技术领域。在屋顶楼板上的右侧安装太阳能集热器，在屋顶楼板的下方安装输送冷水的管道和输送冷水泵，在屋顶楼板的左侧的上方设置储热水罐，在储热水罐的罐体的外表面加装保温层，在保温层的外面加装隔热层，在隔热层的外面加装柔性太阳能电池。启动输送冷水泵，冷水通过输送冷水的管道进入太阳能集热器加温成热水，热水通过输进热水的管道输入储热水罐，接着通过输出热水的管道和放出热水的开关流出热水。太阳光照射柔性太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器向LED照明灯供电。整套装置可以同时向用户供应热水和电流。
Description
技术领域
本发明涉及屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置，属于新能源应用技术领域。
背景技术
2016年6月本发明人从无锡到宜春，途径浙江、江西两省丘陵地区时，从动车窗向外看到分散在朝阳山坡上的居民住宅楼房的顶部上，已经普遍安装了太阳能集热器，这一带居民楼上安装的太阳能集热器大部分是平板太阳能集热器，集热平板的安装位置和储热水罐的安装位置相距不远，用不锈钢板制造的储热水罐在阳光照耀下闪闪发光。
中国是有效利用太阳能光热的大国。国家能源局公布‘十三五’规划发展纲要。按照国家既定目标太阳能光热利用行业将迎来8亿平方米光热保有量目标、接近1000亿元的发展空间。太阳能集热器与农村居民的生活质量密切相关。太阳能集热器分布面广量大，数量惊人。太阳光照射到集热平板或集热真空管上，阳光中大部分热量能够得到利用。太阳光照射到储热水罐的表面上，阳光中的大部分光能没有得到利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置。
现有的安装在住宅楼房屋顶上的太阳能集热器是由收集太阳能光热的集热平板或集热真空管以及储热水罐两个部分组成的，安装在楼房内部的输送冷水泵启动后，所提升的冷水通过输送冷水的管道，输送到集热平板或集热真空管，集热平板或集热真空管收集太阳能光热，将冷水加温成热水，热水通过输送热水的管道输入储热水罐储存，用户需要使用热水时，打开放出热水的开关，从储热水罐流出的热水，通过输出热水的管道，从放出热水的开关流出来。储热水罐暴露在空气中，制造储热水罐的不锈钢金属板材散热比较快，在夜间或阴雨天气时会损失热量。
本发明首先在储热水罐的周围增加一层用防水保温材料制造的保温层，保温层紧贴储热水罐，用聚氨酯保温材料或软瓷保温材料制造的保温层能减少储热水罐中的热水向周围的环境中散发热量，使储热水罐里的热水能够在较长的时间里保持一定的温度。
本发明的目的是在屋顶储热水罐的周围加装柔性太阳能电池，达到既能产出热水，又能产出电流的好上又好的目的。由于太阳能电池是个不耐热的产品，当储热水罐中贮满高温的热水时，必然会向周围环境中散发出大量的热能，太阳能电池在高温环境中的光电转换效率会降低，产出的电流量会减少。虽然在储温水罐的表面上加装了保温层，在一段时间内保持了罐内的水温，但不能阻挡储热水罐内的热水继续向周围散发出一部分热量。在保温层的周围，采用质量可靠的，能阻滞热流传递的隔热材料，如气凝胶毡、真空板、陶瓷纤维制造有一定厚度的隔热层，能有效阻滞储热水罐散发热量。
在隔热层的周围加装可以卷曲的柔性太阳能电池作为储热水罐周围的最外层，其表面在屋顶上直接接收太阳光的照射，通过光伏效应，产生直流电。适合安装在储热水罐周围的柔性太阳能电池已有几种产品，柔性太阳能电池一般用柔软的有机塑料作为电池的底板，可以卷曲成为圆筒形状的产品。硅基薄膜太阳能电池中的柔性非晶硅太阳能电池已经规模化生产，其光电转换效率为5%左右，价格适中；柔性铜铟镓硒太阳能电池的光电转换效率已达16%，价格较贵，柔性碲化镉太阳能电池和色彩美观的柔性染料敏化太阳能电池已经开始应用。近年来柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已从3.8%迅速提高到2013年的16.2%。这种基于有机太阳能电池结构的钙钛矿太阳能电池可以实现柔性化和卷对卷式的规模化生产，目前已规模生产的柔性钙钛矿太阳能电池达到9.2%的较高的光电转换效率。随着科学技术的进步，太阳能电池的光电转换效率不断提高。由于光伏发电的过程中不向空气中排放二氧化碳、二氧化硫等温室气体和PM2.5等细颗粒物，所以在电力结构调整中光伏发电和风力发电提供的电力越多，对减少空气污染和缓解气候变化就越有利。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
由输送冷水泵2、输送冷水的管道3、太阳能集热器4、输进热水的管道5、输出热水的管道6、放出热水的开关7、储热水罐8、保温层9、隔热层10、柔性太阳能电池11、导电线12、控制器13、逆变器14、LED照明灯15共同组成；
在屋顶楼板1的右侧的上方设置太阳能集热器4，在屋顶楼板1的右侧的下方的室内设置输送冷水的管道3和输送冷水泵2，在屋顶楼板1的左侧的上方设置储热水罐8，在储热水罐8的罐体的外表面加装保温层9，在保温层9的外面加装隔热层10，在隔热层10的外面加装柔性太阳能电池11，在储热水罐8的罐体的下部上安装输出热水的管道6，在输出热水的管道6的下端上安装放出热水的开关7，在柔性太阳能电池11的下方自上向下依次安装导电线12、控制器13、逆变器14和LED照明灯15；
太阳能集热器4通过输进热水的管道5与储热水罐8连接，储热水罐8通过输出热水的管道6与放出热水的开关7连接，柔性太阳能电池11通过导电线12与控制器13连接，控制器13通过导电线12与逆变器14连接，逆变器14通过导电线12与LED照明灯15连接。
太阳能集热器4是平板太阳能集热器或真空管太阳能集热器。
柔性太阳能电池11是柔性硅基太阳能电池或柔性铜铟镓硒太阳能电池或柔性碲化镉太阳能电池或柔性染料敏化太阳能电池或柔性钙钛矿太阳能电池或柔性砷化镓太阳能电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①使原来只产出热水的太阳能集热器通过在储热水罐的表面上加装保温层、隔热层和柔性太阳能电池，由柔性太阳能电池进行光伏发电，实现了同时产出热水和电力的好效果。②充分利用了安装场地和支架，节省了安装成本。③增加了新能源的生产量，有利于保护环境，减少环境污染。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
在用不锈钢材料制造的储热水罐的表面上加装聚氨酯防水保温材料或软瓷保温材料的保温层，保护储热水罐内的热水的热量不会轻易散发，在保温层的外表面上再增加一层用隔热材料气凝胶毡或真空板或陶瓷纤维制造的隔热层，阻滞储热水罐中的热量向外扩散，保证了安装在最外层的柔性太阳能电池在较低的温度环境中正常进行光伏发电。选用柔性太阳能电池时，要选用技术先进的、光电转换效率高的、使用寿命长的、价格适宜的柔性太阳能电池进行安装。
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由输送冷水泵2、输送冷水的管道3、太阳能集热器4、输进热水的管道5、输出热水的管道6、放出热水的开关7、储热水罐8、保温层9、隔热层10、柔性太阳能电池11、导电线12、控制器13、逆变器14、LED照明灯15共同组成；
在屋顶楼板1的右侧的上方设置太阳能集热器4，在屋顶楼板1的右侧的下方的室内设置输送冷水的管道3和输送冷水泵2，在屋顶楼板1的左侧的上方设置储热水罐8，在储热水罐8的罐体的外表面加装保温层9，在保温层9的外面加装隔热层10，在隔热层10的外面加装柔性太阳能电池11，在储热水罐8的罐体的下部上安装输出热水的管道6，在输出热水的管道6的下端上安装放出热水的开关7，在柔性太阳能电池11的下方自上向下依次安装导电线12、控制器13、逆变器14和LED照明灯15；
太阳能集热器4通过输进热水的管道5与储热水罐8连接，储热水罐8通过输出热水的管道6与放出热水的开关7连接，柔性太阳能电池11通过导电线12与控制器13连接，控制器13通过导电线12与逆变器14连接，逆变器14通过导电线12与LED照明灯15连接。
太阳能集热器4是平板太阳能集热器或真空管太阳能集热器。
柔性太阳能电池11是柔性硅基太阳能电池或柔性铜铟镓硒太阳能电池或柔性碲化镉太阳能电池或柔性染料敏化太阳能电池或柔性钙钛矿太阳能电池或柔性砷化镓太阳能电池。
启动输送冷水泵提升冷水、通过输送冷水的管道将冷水输送到太阳光照射下的太阳能集热器，太阳能集热器接收太阳能光热将冷水变成热水，储热水罐可以全部或部分贮存热水备用，需要用热水时拧开放出热水的开关，热水就从储热水罐通过输出热水的管道流出来。加装在储热水罐外表面的保温层能够在较长时间内保持储热水罐内的热水的热量不散失。加装在保温层外表面的隔热层，能够阻滞从储热水罐向外扩散的热量，使加装在隔热层外表面上的不耐热的太阳能电池能够在较低的温度环境里进行光伏发电产生较大的电流量，从柔性太阳能电池输出的直流电通过导电线输入控制器，从控制器输出的直流电通过导电线输入逆变器，在逆变器内直流电转换成交流电，从逆变器输出的交流电通过导电线输入LED照明灯，在LED照明灯内电能转换成光能，使LED照明灯发出明亮的光。
现举出实施例如下：
实施例一：
在屋顶楼板上的右侧安装太阳能集热器，在屋顶楼板的下方安装输送冷水的管道和输送冷水泵，在屋顶楼板的左侧的上方设置储热水罐，在储热水罐的罐体的外面加装保温层，在保温层的外面加装隔热层，在隔热层的外面加装柔性硅基太阳能电池。启动输送冷水泵，冷水通过输送冷水的管道进入太阳能集热器加温成热水，热水通过输进热水的管道输入储热水罐，接着通过输出热水的管道和放出热水的开关流出热水。太阳光照射柔性硅基太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器向LED照明灯供电。整套装置可以同时向用户供应热水和电流。
实施例二：
在屋顶楼板上的右侧安装太阳能集热器，在屋顶楼板的下方安装输送冷水的管道和输送冷水泵，在屋顶楼板的左侧的上方设置储热水罐，在储热水罐的罐体的外面加装保温层，在保温层的外面加装隔热层，在隔热层的外面加装柔性钙钛矿太阳能电池。启动输送冷水泵，冷水通过输送冷水的管道进入太阳能集热器加温成热水，热水通过输进热水的管道输入储热水罐，接着通过输出热水的管道和放出热水的开关流出热水。太阳光照射柔性钙钛矿太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器向LED照明灯供电。整套装置可以同时向用户供应热水和电流。
Claims (3)
1.屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置，其特征是，由输送冷水泵（2）、输送冷水的管道（3）、太阳能集热器（4）、输进热水的管道（5）、输出热水的管道（6）、放出热水的开关（7）、储热水罐（8）、保温层（9）、隔热层（10）、柔性太阳能电池（11）、导电线（12）、控制器（13）、逆变器（14）、LED照明灯（15）共同组成；
在屋顶楼板（1）的右侧的上方设置太阳能集热器（4），在屋顶楼板（1）的右侧的下方的室内设置输送冷水的管道（3）和输送冷水泵（2），在屋顶楼板（1）的左侧的上方设置储热水罐（8），在储热水罐（8）的罐体的外表面加装保温层（9），在保温层（9）的外面加装隔热层（10），在隔热层（10）的外面加装柔性太阳能电池（11），在储热水罐（8）的罐体的下部上安装输出热水的管道（6），在输出热水的管道（6）的下端上安装放出热水的开关（7），在柔性太阳能电池（11）的下方自上向下依次安装导电线（12））、控制器（13）、逆变器（14）和LED照明灯（15）；
太阳能集热器（4）通过输进热水的管道（5）与储热水罐（8）连接，储热水罐（8）通过输出热水的管道（6）与放出热水的开关（7）连接，柔性太阳能电池（11）通过导电线（12）与控制器（13）连接，控制器（13）通过导电线（12）与逆变器（14）连接，逆变器（14）通过导电线（12）与LED照明灯（15）连接。
2.根据权利要求1所述的屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置，其特征是，所述的太阳能集热器（4）是平板太阳能集热器或真空管太阳能集热器。
3.根据权利要求1所述的屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置，其特征是，所述的柔性太阳能电池（11）是柔性硅基太阳能电池或柔性铜铟镓硒太阳能电池或柔性碲化镉太阳能电池或柔性染料敏化太阳能电池或柔性钙钛矿太阳能电池或柔性砷化镓太阳能电池。
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|---|---|---|---|---|
| JPH07310956A (ja) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Ibiden Kogyo Kk | 法面上に設置された太陽光熱利用発電併給装置 |
| US20100180885A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Jeffrey Lee | Solar energy-based water heating and power generating module |
| CN202143009U (zh) * | 2011-08-09 | 2012-02-08 | 尹兆同 | 太阳能热水器温差发电装置 |
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| CN205945647U (zh) * | 2016-08-05 | 2017-02-08 | 无锡同春新能源科技有限公司 | 屋顶储热水罐表面上加装柔性太阳能电池的光伏发电装置 |
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2016
- 2016-08-05 CN CN201610634439.9A patent/CN106100576A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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