CN109217811A - 一种光电光热一体化组件以及热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能光电光热一体化组件及热水系统，组件包括太阳能光伏电池、集热组件和微控制器，集热组件包括背板以及在所述背板的四边设置的垂直于背板的边框，边框安装于所述太阳能光伏电池的背光面上，所述背板、边框以及背光面共同构成一个密闭容室，密闭容室中填充有导热介质，集热组件上设置有连通到所述密闭容室的热循环管，热循环管上设置有电磁阀，集热组件内设置有温度传感器，温度传感器和电磁阀均与微控制器连接。本发明的太阳能光电光热一体化组件及热水系统，将太阳能光伏电池和集热组件集成一起。通过集热组件，有效降低太阳能光伏电池的温度，提高太阳能光伏电池的转换效率，提高了组件的使用寿命。

Description

一种光电光热一体化组件以及热水系统
技术领域
本发明涉及的太阳能光电光热一体化组件及热水系统，将太阳能光伏电池和集热组件集成在一起，不仅可以将太阳能转换成电能，而且可以收集光照产生的热量，提供生活热水，提高太阳能的利用率，适用于建筑一体化的分布式光伏系统。组件寿命长、成本低、太阳能转换效率高。该技术属于新能源领域。
背景技术
太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。随着技术进步及产业规模扩大，产品成本持续下降，价格接近平价上网的水平。与建筑集成的分布式光伏在未来将成为应用市场的主流。
晶体硅太阳能光伏组件的光电转换效率在15％左右，薄膜硅太阳能光伏组件的光电转换效率在8％左右，大部分未被利用的太阳能被转换成热量，使光伏组件的温度升高，使光伏组件的转换效率降低。光伏组件的温度每升高1度，相对转换效率下降0.4％，当组件温度升高到75摄氏度时，组件的发电功率比标称的额定功率降低20％。
发明内容
为解决上述技术问题，作为本发明的第一方面，提供一种太阳能光电光热一体化组件，包括太阳能光伏电池、集热组件和微控制器，所述集热组件包括背板以及垂直于所述背板设置的边框，所述边框安装于所述太阳能光伏电池的背光面上，且所述背板、边框以及背光面围合形成密闭容室，所述密闭容室中填充有导热介质，所述集热组件上还设置有延伸至所述密闭容室内的热循环管，所述热循环管(3)上设置有用于开闭所述热循环管(3)的电磁阀，所述集热组件(2)内设置有用于检测导热介质温度的温度传感器，所述温度传感器和所述电磁阀均与所述微控制器电连接。
进一步地，所述背板朝向太阳能光伏电池的表面上并排且间隔设置有多根支撑条，所述支撑条与所述太阳能光伏电池的背光面接触并固定于太阳能光伏电池的背光面上，相邻支撑条之间以及支撑条与边框之间形成导热槽，所述导热介质填充于所述导热槽中。
进一步地，所述集热组件的表面覆盖有保温材料，以降低表面的辐射率，减少热量损失。
进一步地，所述支撑条以及所述集热组件的边框均通胶粘剂贴合所述太阳能光伏电池的背光面。
进一步地，所述导热介质为水、制冷剂或导热油。
作为本发明的另一方面，提供一种太阳能光电光热一体化热水系统，包括热水系统以及如上述任一种所述太阳能光电光热一体化组件，所述热水系统包括循环泵、储热水箱和冷水箱，所述热循环管(3)至少为两根，一根通过循环泵连接到冷水箱，另一根连接到储热水箱，所述循环泵与所述微控制器电连接。
本发明的有益效果：
本发明的太阳能光电光热一体化组件及热水系统，将太阳能光伏电池和集热组件集成一起。通过集热组件，有效降低太阳能光伏电池的温度，提高太阳能光伏电池的转换效率，提高了组件的使用寿命，降低组件成本。另外本发明没有改变太阳能电池板的原有结构，可以直接利用标准化的太阳能电池板，有利于市场推广，集热组件拆卸容易维修方便。
热水系统使集热组件工作在低温状态下，减少了向空气中散失的热量，提高了集热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件中的太阳能光伏电池的对光面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件中的太阳能光伏电池的背光面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件中的集热组件的背面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件中的集热组件的正面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的正面结构示意图；
图6为发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的背面结构示意图；
图7为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的A1剖面结构示意图；
图8为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的B1剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的A2剖面结构示意图；
图10为本发明实施例提供的太阳能光电光热一体化组件的B2剖面结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、太阳能光伏电池，2、集热组件，3、热循环管，4、支撑条，5、导热槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的如图1至图10所示，作为本发明的第一方面，提供一种太阳能光电光热一体化组件，包括太阳能光伏电池1、集热组件2和微控制器，所述集热组件2包括背板以及在所述背板的四边设置的垂直于背板的边框，所述集热组件2的边框安装于所述太阳能光伏电池1的背光面上，所述背板、边框以及太阳能光伏电池1的背光面围合形成一个密闭容室，所述密闭容室中填充有导热介质，所述集热组件2上还设置有连通到所述密闭容室内的热循环管3，所述热循环管3上设置有用于开闭所述热循环管3的电磁阀，所述集热组件2内设置有用于检测导热介质温度的温度传感器，所述温度传感器和所述电磁阀均与所述微控制器电连接，所述热循环管的另一端可以连接到储水箱，当温度传感器检测密闭容室内的导热介质达到设定温度时，微控制器控制电磁阀打开，使导热介质通过热循环管流入到储水箱进行热交换，从而将热量带走，所述热循环管可以按照使用需求设置为多根。
上述实施例中，将太阳能光伏电池1和集热组件2集成在一起，通过集热组件2，有效降低太阳能光伏电池1的温度，提高太阳能光伏电池1的转换效率，提高了组件的使用寿命，降低组件成本。另外本发明没有改变太阳能电池板的原有结构，可以直接利用标准化的太阳能电池板，有利于市场推广，集热组件拆卸容易，维修方便。
优选地，所述背板朝向太阳能光伏电池1的表面上并排且间隔设置有多根支撑条4，所述支撑条4与所述太阳能光伏电池1的背光面接触并固定于太阳能光伏电池1的背光面上，相邻支撑条4之间以及支撑条4与边框之间形成导热槽5，所述导热介质填充于所述导热槽5中，所述支撑条4同时起到支撑以及固定太阳能光伏电池1和集热组件2的作用。
优选地，所述集热组件2的表面覆盖有保温材料，所述保温材料优选铝箔，以降低表面的辐射率，减少热量损失。
优选地，所述支撑条4以及所述集热组件2的边框与太阳能光伏电池1的背光面接触的表面均涂敷有胶粘剂，用于与太阳能光伏电池1的背光面贴合。
优选地，所述导热介质可以选择但不限于水、制冷剂或导热油等导热介质。
优选地，所述热循环管3为四根，四根热循环管3分别设置在集热组件2边框的四边。
作为本发明的另一方面，提供一种太阳能光电光热一体化热水系统，包括热水系统以及如上述任一种所述太阳能光电光热一体化组件，所述热水系统包括循环泵、储热水箱和冷水箱，所述热循环管(3)至少为两根，一根通过循环泵连接到冷水箱，另一根连接到储热水箱，所述循环泵与所述微控制器电连接。
上述实施例中，温度传感器检测密闭容室内的导热介质达到设定温度时，微控制器控制电磁阀打开，使密闭容室内的导热介质流入储热水箱，之后循环泵再将冷水箱中的冷水通过冷水管送入到密闭容室，所述热循环管的数量可以根据储热水箱和冷水箱的数量调整。
以上各实施例仅用以说明本发明的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能光电光热一体化组件，其特征在于，包括太阳能光伏电池(1)、集热组件(2)和微控制器，所述集热组件(2)包括背板以及垂直于所述背板设置的边框，所述边框安装于所述太阳能光伏电池(1)的背光面上，且所述背板、边框以及背光面围合形成密闭容室，所述密闭容室中填充有导热介质，所述集热组件(2)上还设置有延伸至所述密闭容室内的热循环管(3)，所述热循环管(3)上设置有用于开闭所述热循环管(3)的电磁阀，所述集热组件(2)内设置有用于检测导热介质温度的温度传感器，所述温度传感器和所述电磁阀均与所述微控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化组件，其特征在于，所述背板朝向太阳能光伏电池(1)的表面上并排且间隔设置有多根支撑条(4)，所述支撑条(4)与所述太阳能光伏电池(1)的背光面接触并固定于太阳能光伏电池(1)的背光面上，相邻支撑条(4)之间以及支撑条(4)与边框之间形成导热槽(5)，所述导热介质填充于所述导热槽(5)中。
3.根据权利要求2所述的太阳能光电光热一体化组件，其特征在于，所述集热组件(2)的表面覆盖有保温材料。
4.根据权利要求2所述的太阳能光电光热一体化组件，其特征在于，所述支撑条(4)以及所述集热组件(2)的边框均通胶粘剂贴合所述太阳能光伏电池(1)的背光面。
5.根据权利要求2所述的太阳能光电光热一体化组件，其特征在于，所述导热介质为水、制冷剂或导热油。
6.一种太阳能光电光热一体化热水系统，其特征在于，包括热水系统以及如权利要求1至6任一项所述的一种光电光热一体化组件，所述热水系统包括循环泵、储热水箱和冷水箱，所述热循环管(3)至少为两根，一根通过循环泵连接到冷水箱，另一根连接到储热水箱，所述循环泵与所述微控制器电连接。
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