CN108800602A - 一种提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高太阳能光伏‑光热转换率的方法和装置，包括太阳能光伏光热系统，辐射制冷系统，循环系统，控制系统，太阳能光伏光热系统通过循环系统与辐射制冷系统连通；太阳能光伏光热系统包括太阳能光伏光热装置，辐射制冷系统包括屋顶辐射制冷器，循环系统包括：循环管路、第一调节阀、第二调节阀、第一循环泵、第二循环泵、热水暂存罐以及冷水暂存罐，控制系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、以及中央处理器。本发明通过设置太阳能光伏光热装置和屋顶辐射制冷装置，通过热水暂存罐和冷水暂存罐对热水和冷水进行循环控制，提高太阳能光伏光热装置的光伏和光热转换效率，结构简单，节能效果好。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能装置领域，尤其涉及的是一种提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置。
背景技术
现有技术中，太阳能光电转换时，需要定期对太阳能光伏板降温，一些太阳能光热转换装置在其表面贴附制冷膜，通过制冷膜降低太阳能光伏板的温度，但存在一个问题，即制冷膜在晚上的制冷效果最佳，而太阳能光电转换的最佳时间在有阳光的时间段，故制冷膜的制冷效果不是很理想，只能有限的提高光热转换效率。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，节能效果较好，可实现水冷和辐射制冷的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置。
本发明的技术方案如下：一种提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，包括用于制取热水的太阳能光伏光热系统，用于制取冷水的辐射制冷系统，用于使冷水和热水循环的循环系统，用于控制水循环路径的控制系统，所述太阳能光伏光热系统通过循环系统与辐射制冷系统连通；所述太阳能光伏光热系统包括太阳能光伏光热装置，所述辐射制冷系统包括屋顶辐射制冷器，所述循环系统包括：循环管路、第一调节阀、第二调节阀、第一循环泵、第二循环泵、热水暂存罐以及冷水暂存罐，所述控制系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、以及中央处理器；
其中，所述太阳能光伏光热装置的出水端连通第一调节阀第一端，所述第一调节阀第二端连通热水暂存罐第一进水端，所述热水暂存罐第一出水端连通第二调节阀第一端，所述第二调节阀第二端经第一循环泵连通太阳能光伏光热装置的进水端；所述屋顶辐射制冷器出水端连通冷水暂存罐第一进水端，所述冷水暂存罐第一出水端经第二循环泵连通屋顶辐射制冷器进水端，所述第一调节阀第三端连通冷水暂存罐第二进水端，所述冷水暂存罐第二出水端连通第二调节阀第三端；所述第一温度传感器设于热水暂存罐中，所述第二温度传感器设于冷水暂存罐中，所述中央控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的水温信息控制所述第一调节阀、第二调节阀、第一循环泵以及第二循环泵的开合。
采用上述技术方案，所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置中，还包括用于补水的常温水补给管路，所述常温水补给管路与热水暂存罐第二进水端连通。
采用上述各个技术方案，所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置中，所述屋顶辐射制冷器表面涂设有辐射制冷涂层，所述辐射制冷涂层包含有高分子树脂胶黏剂和微米球体，高分子树脂胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组成。
采用上述各个技术方案，所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置中，所述屋顶辐射制冷器表面贴合有辐射制冷薄膜，所述辐射制冷薄膜包括硬化层、金属层和辐射制冷层，硬化层通过胶黏剂直接粘附于屋顶辐射制冷器的表面，金属层位于硬化层的上面，辐射制冷层位于金属层的上面。
采用上述各个技术方案，所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置中，所述硬化层包括丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂中的一种或几种的组合。
采用上述各个技术方案，所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置中，所述金属层为银和/或铝金属层。
所述辐射制冷层包括高分子树脂和微米球体，高分子树脂为PE、PC、PP、PVC、PET、PBT、PS、ABS或TPX中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组合。
采用上述各个技术方案，本发明通过设置太阳能光伏光热装置和屋顶辐射制冷装置，通过热水暂存罐和冷水暂存罐对热水和冷水进行循环控制，提高太阳能光伏光热装置的光伏和光热转换效率，结构简单，节能效果好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的屋顶辐射制冷器示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，包括用于制取热水的太阳能光伏光热系统，用于制取冷水的辐射制冷系统，用于使冷水和热水循环的循环系统，用于控制水循环路径的控制系统，所述太阳能光伏光热系统通过循环系统与辐射制冷系统连通；所述太阳能光伏光热系统包括太阳能光伏光热装置1，所述辐射制冷系统包括屋顶辐射制冷器2，所述循环系统包括：循环管路3、第一调节阀4、第二调节阀6、第一循环泵7、第二循环泵9、热水暂存罐5以及冷水暂存罐8，所述控制系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、以及中央处理器。
其中，所述太阳能光伏光热装置1的出水端连通第一调节阀4第一端，所述第一调节阀4第二端连通热水暂存罐5第一进水端，所述热水暂存罐5第一出水端连通第二调节阀6第一端，所述第二调节阀6第二端经第一循环泵7连通太阳能光伏光热装置1的进水端；所述屋顶辐射制冷器2出水端连通冷水暂存罐8第一进水端，所述冷水暂存罐8第一出水端经第二循环泵9连通屋顶辐射制冷器2进水端，所述第一调节阀4第三端连通冷水暂存罐8第二进水端，所述冷水暂存罐8第二出水端连通第二调节阀6第三端；所述第一温度传感器设于热水暂存罐5中，所述第二温度传感器设于冷水暂存罐8中，所述中央控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的水温信息控制所述第一调节阀4、第二调节阀6、第一循环泵7以及第二循环泵9的开合。
本实施中，太阳能光伏光热系统为太阳能光伏光热装置1，设置于屋顶上，可以制取热水，热水进入循环管路3。首先，太阳能光伏光热装置1制取的热水从第一调节阀4第一端进入，从第一调节阀4第二端流出，进入热水暂存罐5，此时的第一调节阀4第三端处于关闭状态。需要说明的是，在热水暂存罐5设置有第二出水端，热水暂存罐5第二出水端连接有生活用水系统，比如在热水暂存罐5第二出水端连接一个出水龙头11。当然，若太阳能光伏光热装置1的制热速度较慢时，可以选择在出水龙头11前设置辅助加热器10，通过辅助加热器10对水进行加热。因此，当热水作为生活用水使用后，需要对整个系统中的水进行补充，即，在热水暂存罐5的第二进水端连接常温水补给管路12，通过常温水补给管路12往热水暂存罐5中加水。常温水进入热水暂存罐5后造成水温下降，此时第一温度传感器将检测到的温度信息传送至中央处理器，中央处理器控制第一循环泵7开启，第二调节阀6的第一端和第二端也开启，热水暂存罐5中的水经第二调节阀6和第一循环泵7进入太阳能光伏光热装置1，太阳能光伏光热装置1对水进行持续制热，制热后的水再次进入循环系统。
当在不需要制取热水的时候，太阳能光伏光热装置1需要进行光电转换，而高温情况下容易影响其转换效率，造成转换效率较低。因此，在屋顶设置辐射制冷系统，辐射制冷系统为屋顶辐射制冷器2。屋顶辐射制冷器2可以制取冷水，制取的冷水经屋顶制冷器出水端流入至冷水暂存罐8，冷水暂存罐8中的水经第二循环泵9进入屋顶辐射制冷器2。当然，第二循环泵9的开启需要中央控制器的控制，冷水暂存罐8中的第二温度传感器将其中的冷水温度信息传递给中央控制器，中央控制器根据接收到的信息判断水温是否需要制冷，若需要制冷，则控制第二循环泵9打开，屋顶辐射制冷器2对循环水进行循环制冷。中央控制器同时根据需要，控制冷水进入太阳能光伏光热装置1，对太阳能光伏光热装置1进行制冷，以提高其光伏转换效率。
通过冷水对太阳能光伏光热装置1降温时，第一调节阀4第二端关闭，第二调节阀6第一端关闭，开启第一调节阀4第一端和第三端，开启第二调节阀6第二端和第三端，同时开启第一循环泵7。如此，冷水从冷水暂存罐8第二出水端流出，经第一调节阀4第三端和第二端，再通过第一循环泵7进入太阳能光伏光热装置1，快速实现对太阳能光伏光热装置1进行制冷。由于屋顶辐射制冷器2可以全天候进行制取冷水，而且在晚上的时间段，其制冷水效果最佳。即，晚上时间段通过制冷水，并通过冷水暂存罐8将冷水储存，可以于白天的时间段对太阳能光伏光热装置1进行快速降温，提高太阳能光伏光热装置1的光伏转换效率。相较于常规的在太阳能光伏光热装置1表面贴附制冷膜，制冷膜在白天的制冷效果不佳，只能有限提高太阳能光伏光热装置1的光伏转换效率。本实施例中，可以通过将制取的冷水暂存于冷水暂存罐8中，实现快速对太阳能光伏光热装置1进行降温，提高光伏转换效率。
进一步的，可以在屋顶辐射制冷器表面涂设辐射制冷涂层，所述辐射制冷涂层包含有高分子树脂胶黏剂和微米球体，高分子树脂胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组成。
实施例2
本实施例主要为对实施例1中的屋顶辐射制冷器表面的辐射制冷涂层进行改进，改进点为在屋顶辐射制冷器表面贴合辐射制冷薄膜，所述辐射制冷薄膜包括硬化层、金属层和辐射制冷层，硬化层通过胶黏剂直接粘附于屋顶辐射制冷器的表面，金属层位于硬化层的上面，辐射制冷层位于金属层的上面。
其中，硬化层包括丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂中的一种或几种的组合；金属层为银和/或铝金属层；辐射制冷层包括高分子树脂和微米球体，高分子树脂为PE、PC、PP、PVC、PET、PBT、PS、ABS或TPX中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组合。
如图2所示，其为实施例1和实施例2中的屋顶辐射制冷装器2的示意图，屋顶辐射制冷器为水箱13，当然也可以为空气箱，以下以水箱为例进行说明。水箱13从外到内分别为外层、保温层和内层，外层和内层的材质为金属或塑料。水箱13设置有进水口14和出水口15，进水口14即为屋顶辐射制冷器的进水端，出水口15即为屋顶辐射制冷器的出水端。进水口14和出水口15的位置不做限定，仅根据实际需要而定，进水口14和出水口15可以设于水箱的一个面上，也可以分别设于水箱的不同面上。本发明中的水箱可以设为方形体状，当然也可以设为圆球状，本发明以方形体状为例，且为六个面的长方体状，辐射制冷涂层或辐射制冷薄膜设于水箱13的外表面。
实施例1和实施例2中的太阳能光伏光热装置有两种，第一种太阳能光伏光热装置为从上到下包括光伏玻璃、正面封装层、晶硅太阳能电池、背面封装层、背板及分布于太阳能背板下的水管，其中的水管与循环管路3连通。第二种太阳能光伏光热装置为从上到下包括透明柔性衬底、ITO层、非晶硅太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或钙钛矿太阳能电池层、背面封装层、背板及分布于太阳能背板下的水管，其中的水管与循环管路3连通。
本发明中的辐射制冷涂层以及辐射制冷薄膜，为被动式辐射制冷，辐射制冷的效率为40w/m2-200w/m2。相较于传统的太阳能光伏系统，本实施例的太阳能光伏转换效率比传统的要高4.4％～7.8％左右，即相当于提高1.33kwh/day～2.9kwh/day。
采用上述各个技术方案，本发明通过设置太阳能光热装置和屋顶辐射制冷装置，通过热水暂存罐和冷水暂存罐对热水和冷水进行循环控制，提高太阳能光热装置的光伏和光热转换效率，结构简单，节能效果好。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：包括用于制取热水的太阳能光伏光热系统，用于制取冷水的辐射制冷系统，用于使冷水和热水循环的循环系统，用于控制水循环路径的控制系统，所述太阳能光伏光热系统通过循环系统与辐射制冷系统连通；所述太阳能光伏光热系统包括太阳能光伏光热装置，所述辐射制冷系统包括屋顶辐射制冷器，所述循环系统包括：循环管路、第一调节阀、第二调节阀、第一循环泵、第二循环泵、热水暂存罐以及冷水暂存罐，所述控制系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、以及中央处理器；
其中，所述太阳能光伏光热装置的出水端连通第一调节阀第一端，所述第一调节阀第二端连通热水暂存罐第一进水端，所述热水暂存罐第一出水端连通第二调节阀第一端，所述第二调节阀第二端经第一循环泵连通太阳能光伏光热装置的进水端；所述屋顶辐射制冷器出水端连通冷水暂存罐第一进水端，所述冷水暂存罐第一出水端经第二循环泵连通屋顶辐射制冷器进水端，所述第一调节阀第三端连通冷水暂存罐第二进水端，所述冷水暂存罐第二出水端连通第二调节阀第三端；所述第一温度传感器设于热水暂存罐中，所述第二温度传感器设于冷水暂存罐中，所述中央控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的水温信息控制所述第一调节阀、第二调节阀、第一循环泵以及第二循环泵的开合。
2.根据权利要求1所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：还包括用于补水的常温水补给管路，所述常温水补给管路与热水暂存罐第二进水端连通。
3.根据权利要求1所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：所述屋顶辐射制冷器表面涂设有辐射制冷涂层，所述辐射制冷涂层包含有高分子树脂胶黏剂和微米球体，高分子树脂胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组成。
4.根据权利要求1所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：所述屋顶辐射制冷器表面贴合有辐射制冷薄膜，所述辐射制冷薄膜包括硬化层、金属层和辐射制冷层，硬化层通过胶黏剂直接粘附于屋顶辐射制冷器的表面，金属层位于硬化层的上面，辐射制冷层位于金属层的上面。
5.根据权利要求4所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：所述硬化层包括丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求4所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：所述金属层为银和/或铝金属层。
7.根据权利要求4所述的提高太阳能光伏-光热转换率的方法和装置，其特征在于：所述辐射制冷层包括高分子树脂和微米球体，高分子树脂为PE、PC、PP、PVC、PET、PBT、PS、ABS或TPX中的一种或几种的组合，微米球体为SiO2、SiS2、SiC、ZnS、TiO2、PbS、PbSe、CdTe、CdS或Al2O3中的一种或几种的组合。
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