CN115208306A - 光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统 - Google Patents

光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统。其中，所述光伏电热面板包括光热吸收层，所述光热吸收层用于将太阳能转换为电能和热能；所述光热吸收层的外表面涂有涂层，所述涂层形成若干个坡面，所述涂层形成的坡面与所述光热吸收层外表面的夹角在30°‑77°之间，所述坡面在所述光热吸收层外表面上的投影长度在100微米‑500微米之间。本发明技术方案在所述光热吸收层的外表面涂有涂层，涂层形成坡面，通过设置特定角度的坡面捕获更多的光，提升发电量。

Description

光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统。
背景技术
光伏建筑一体化即(BIPV，Building Integrated Photovoltaic)技术目前受到广泛的关注，其中光伏组件与建筑结合由于不额外占用土地的优势，将来会得到广泛应用。此时，光伏组件不仅要满足发电需求，而且要满足一定的建筑功能。
光伏面板在发电的同时，由于具有吸收辐射的特性，也产生的大量的热，然而这部分热并未利用。并且，这部分热量若不能被及时带走，光伏电热板的温度会显著上升，以275Wp组件为例，当温度超过25℃时，每上升1℃，光伏电热板的发电效率会降低约1.1W。故光伏电热建筑一体化设计中应着重从三方面考虑：(1)提高发电效率；(2)降低光伏板温度；(3)充分利用光伏板产生的热量，节能降耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中光伏建筑一体化技术发电效率低，并且光伏面板产生的热量未得到合理利用的缺陷，提供一种光伏电热面板及光伏电热建筑一体化系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种光伏电热面板，所述光伏电热面板包括光热吸收层，所述光热吸收层用于将太阳能转换为电能和热能；所述光热吸收层的外表面涂有涂层，涂层形成若干个坡面，所述坡面与所述光热吸收层外表面的夹角在30°-77°之间，所述坡面在所述光热吸收层外表面上的投影长度在100微米-500微米之间。
较佳地，所述坡面合围形成矩形照射区，所述坡面呈等腰梯形，所述坡面的短底边设置于所述光热吸收层的外表面，所述坡面的长底边设置为远离所述光热吸收层的外表面；
和/或，所述涂层与所述光热吸收层表面的夹角为30°，所述坡面在所述光热吸收层表面上的投影长度为500微米。
较佳地，所述光伏电热面板包括透明保护层，所述透明保护层覆盖所述光热吸收层的外表面。
较佳地，所述光伏电热面板还包括隔离层；所述透明保护层、所述光热吸收层和所述隔离层依次层叠设置；所述隔离层内部填充相变材料，所述隔离层用于在所述光热吸收层的温度超过第一预设温度时吸收热量。
较佳地，所述光伏电热面板还包括储水层，所述储水层设置在所述隔离层下方；所述储水层设有进水口和出水口。
较佳地，所述光伏电热面板还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层包覆所述储水层。
本发明还提供一种光伏电热建筑一体化系统，包括如上所述的光伏电热面板、热阱和水泵；所述热阱包括第一蓄水箱和第二蓄水箱；所述光伏电热面板、所述第一蓄水箱和水泵依次连接形成循环回路；所述第一蓄水箱通过阀门与所述第二蓄水箱连接；所述光伏电热建筑一体化系统还包括控制器，所述控制器用于控制阀门；其中，所述第一蓄水箱中的水温达到第一预设温度和/或水位达到预设区间时，所述控制器开启所述阀门；
循环水流从所述第一蓄水箱依次流经所述水泵和所述光伏电热面板后流回所述第一蓄水箱；
当所述光伏电热面板的温度高于所述第一预设温度时，循环水流为所述光伏电热面板降温；
当所述光伏电热面板的温度低于所述第一预设温度时，所述循环水流为所述光伏电热面板升温。
较佳地，所述光伏电热建筑一体化系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述热阱的水温和/或所述光伏电热面板的温度。
较佳地，所述第一蓄水箱设有冷水进口；所述第二蓄水箱设有生活用水出口；当所述第一蓄水箱的水温高于所述第一预设温度时，所述第一蓄水箱接入冷水；所述第一蓄水箱的水温低于所述第一预设温度时，所述第一蓄水箱停止接入冷水。
较佳地，所述光伏电热建筑一体化系统还包括环境光传感器，当所述环境光传感器检测到环境光低于阈值时和/或所述光伏电热面板的温度低于第一预设温度时，所述第一蓄水箱停止接入所述冷水。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的光伏电热面板在所述光热吸收层的外表面涂有涂层，涂层形成坡面，通过坡面捕获更多的光，提升发电量。光伏电热面板上的透明保护层可以有效降低雨、雪、尘对光伏电热面板的影响，隔离层可以通过相变储存部分热量，并且降低循环水可能对光伏面板产生的损害，储水层则可以通过循环回路将多余的热量源源不断的带走。
进一步地，本发明提供的光伏电热建筑一体化系统采用上述光伏电热面板在白天或环境温度高时，热量由环境到光伏电热板，再通过循环回路将热量带到热阱，保证光伏电热板可以在较理想温度下发电，第二蓄水箱可以提供部分生活工作用水。当夜晚或环境温度低时，热阱中的温水通过循环回路到光伏电热板使其升温，防止低温损坏。同时，本发明中的光伏电热板还对建筑起到一定的保温作用，可以减少能源损耗。本发明提供的光伏电热建筑一体化系统，一方面提高了光伏电热板的发电效率，一方面充分利用环境产生的能量，提高建筑的舒适度和能源利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的光伏电热面板的结构示意图。
图2为本发明实施例1的光伏电热面板的涂层的结构示意图。
图3为本发明实施例1的涂层形成的坡面的示意图。
图4为本发明实施例2的光伏电热建筑一体化系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种光伏电热面板，如图1所示。光伏电热面板包括光热吸收层2，光热吸收层2用于将太阳能转换为电能和热能；如图2，光热吸收层2的外表面涂有涂层，涂层形成若干坡面8，涂层形成的坡面8与光热吸收层2的外表面的夹角在30°-77°之间，坡面在光热吸收层2的外表面上的投影长度在100微米-500微米之间。具体最佳角度因地区的经纬度不同而不同。
如图2，涂层所形成的坡面8合围成矩形照射区，每个坡面8均呈等腰梯形，坡面8的短底边设置于光热吸收层的外表面，坡面8的长底边设置为远离光热吸收层2的外表面。
优选地，如图3，本实施例坡面8与光热吸收层2的外表面的夹角为30°，投影长度为500微米。在该角度下，坡面8形成的矩形照射区能使光伏电热面板捕获更多的光线，提升发电量。
本实施例提供的光伏电热面板如图1所示，还包括透明保护层1、隔离层3、储水层4和绝缘保护层5。透明保护层1覆盖光热吸收层2的外表面，透明保护层1、光热吸收层2和隔离层3依次层叠设置；储水层4设置在隔离层3下方，绝缘保护层5包覆储水层4。
透明保护层1一方面用于保护光热吸收层2免受雨、雪的堆积和侵蚀，避免光热吸收层2受污染而降低发电效率，另一方面起到隔热和保温作用，防止光热吸收层2由于极限温度而损坏。
隔离层3内部填充相变材料，隔离层3用于在光热吸收层2的温度超过第一预设温度时吸收热量，该第一预设温度即为光伏电热面板的最佳工作温度。其中，相变材料包括石蜡；所选相变材料的相变临界温度优选为第一预设温度。
储水层4上设有出水口6和进水口7，用于供循环水流通过。
本实施例提供的光伏电热面板在光热吸收层2的外表面涂有涂层，涂层形成坡面8，通过坡面8形成矩形照射区可以捕获更多的光，提升发电量。光伏电热面板上的透明保护层1可以有效降低雨、雪、尘对光伏电热面板的影响，隔离层3可以通过相变材料储存部分热量，并且降低循环水可能对光伏面板产生的损害，储水层4则可以通过循环回路将多余的热量源源不断的带走。
实施例2
本实施例提供一种光伏电热建筑一体化系统，如图4所示，其包括实施例1提供的光伏电热面板10、热阱和水泵13；其中热阱包括第一蓄水箱11和第二蓄水箱12；第一蓄水箱11设有冷水进口111；第二蓄水箱12设有生活用水出口121；
光伏电热面板10、第一蓄水箱11和水泵13依次连接形成循环回路；第一蓄水箱11通过阀门14与第二蓄水箱12连接；光伏电热建筑一体化系统还包括控制器(图中未示出)，控制器用于控制阀门14；循环水流从第一蓄水箱11依次流经水泵13和光伏电热面板10后流回第一蓄水箱11；
当光伏电热面板10的温度高于第一预设温度时，循环水流为光伏电热面板10降温；光伏电热面板10将热量传递给循环水流，使得第一蓄水箱11内的水温上升。
其中，第一蓄水箱11中的水温达到第一预设温度和/或水位达到预设区间时，控制器开启阀门14，使得第一蓄水箱11内的温水流向第二蓄水箱12储存，以便作为生活用水进行使用。需说明的是，第一预设温度为光伏电热面板10的最佳工作温度，本领域技术人员可根据使用的光伏电热面板10的特性按需设置第一预设温度；同样地，水位的预设区间可根据蓄水箱的具体大小按需设定
当第一蓄水箱11的水温高于第一预设温度时，第一蓄水箱11接入冷水，使水箱中的水温下降；优选地，接入冷水直至第一蓄水箱11中的水温低于第一预设温度。当第一蓄水箱11的水温低于第一预设温度时，第一蓄水箱11停止接入冷水，由此可以动态地调节第一蓄水箱11中的水温，使其始终保持在第一预设温度左右。
当夜晚或环境温度低时，会导致光伏电热面板10的工作温度过低，当光伏电热面板10的温度低于第一预设温度时，循环水流为光伏电热面板10升温，此时，第一蓄水箱11中的水温高于光伏电热面板10的温度，循环水流可使第一蓄水箱11内储存的温水为光伏电热面板10升温，以防止光伏电热面板低温损坏。通过第一蓄水箱11和第二蓄水箱12的配合可以充分保证热阱的可靠性和冗余性。
优选地，为满足上述两个蓄水箱之间的联动，光伏电热建筑一体化系统还包括温度传感器，温度传感器用于检测热阱的水温和/或光伏电热面板的温度。
优选地，光伏电热建筑一体化系统还包括环境光传感器，环境光传感器检测到环境光低于阈值时和/或光伏电热面板10的温度低于第一预设温度时，第一蓄水箱11停止接入冷水。环境光传感器可用于判断光照强度，当夜晚光照强度太弱，光伏电热面板10的温度过低，第一蓄水箱11停止接入冷水从而使其水温不再下降，以便通过循环水流为光伏电热面板10保温。
本实施例提供的光伏电热建筑一体化系统，在白天或环境温度高时，热量由环境到光伏电热面板10，再通过循环回路将热量带到热阱，保证光伏电热面板10可以在较理想温度下发电，第二蓄水箱12可以提供部分生活工作用水。通过第一蓄水箱11和第二蓄水箱12的配合可以充分保证热阱的可靠性和冗余性。当夜晚或环境温度低时，热阱中的温水通过循环回路到光伏电热面板10使其升温，防止低温损坏。同时，本实施例中的光伏电热面板10还对建筑起到一定的保温作用，可以减少能源损耗。本实施例提供的光伏电热建筑一体化系统，一方面可使光伏电热面板10处于最佳工作温度，以保证发电效率，一方面充分利用环境产生的能量，提高建筑的舒适度和能源利用效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏电热面板，其特征在于，所述光伏电热面板包括光热吸收层，所述光热吸收层用于将太阳能转换为电能和热能；所述光热吸收层的外表面涂有涂层，涂层形成若干个坡面，所述坡面与所述光热吸收层外表面的夹角在30°-77°之间，所述坡面在所述光热吸收层的外表面上的投影长度在100微米-500微米之间。
2.如权利要求1所述的光伏电热面板，其特征在于，所述坡面合围形成矩形照射区，所述坡面呈等腰梯形，所述坡面的短底边设置于所述光热吸收层的外表面，所述坡面的长底边设置为远离所述光热吸收层的外表面；
和/或，所述涂层与所述光热吸收层表面的夹角为30°，所述坡面在所述光热吸收层表面上的投影长度为500微米。
3.如权利要求1所述的光伏电热面板，其特征在于，所述光伏电热面板包括透明保护层，所述透明保护层覆盖所述光热吸收层的外表面。
4.如权利要求3所述的光伏电热面板，其特征在于，所述光伏电热面板还包括隔离层；所述透明保护层、所述光热吸收层和所述隔离层依次层叠设置；所述隔离层内部填充相变材料，所述隔离层用于在所述光热吸收层的温度超过第一预设温度时吸收热量。
5.如权利要求4所述的光伏电热面板，其特征在于，所述光伏电热面板还包括储水层，所述储水层设置在所述隔离层下方；所述储水层设有进水口和出水口。
6.如权利要求5所述的光伏电热面板，其特征在于，所述光伏电热面板还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层包覆所述储水层。
7.一种光伏电热建筑一体化系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的光伏电热面板、热阱和水泵；所述热阱包括第一蓄水箱和第二蓄水箱；所述光伏电热面板、所述第一蓄水箱和水泵依次连接形成循环回路；所述第一蓄水箱通过阀门与所述第二蓄水箱连接；所述光伏电热建筑一体化系统还包括控制器，所述控制器用于控制阀门；其中，所述第一蓄水箱中的水温达到第一预设温度和/或水位达到预设区间时，所述控制器开启所述阀门；
循环水流从所述第一蓄水箱依次流经所述水泵和所述光伏电热面板后流回所述第一蓄水箱；
当所述光伏电热面板的温度高于所述第一预设温度时，循环水流为所述光伏电热面板降温；
当所述光伏电热面板的温度低于所述第一预设温度时，所述循环水流为所述光伏电热面板升温。
8.如权利要求7所述的光伏电热建筑一体化系统，其特征在于，所述光伏电热建筑一体化系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述热阱的水温和/或所述光伏电热面板的温度。
9.如权利要求7所述的光伏电热建筑一体化系统，其特征在于，所述第一蓄水箱设有冷水进口；所述第二蓄水箱设有生活用水出口；当所述第一蓄水箱的水温高于所述第一预设温度时，所述第一蓄水箱接入冷水；所述第一蓄水箱的水温低于所述第一预设温度时，所述第一蓄水箱停止接入冷水。
10.如权利要求9所述的光伏电热建筑一体化系统，其特征在于，所述光伏电热建筑一体化系统还包括环境光传感器，当所述环境光传感器检测到环境光低于阈值时和/或所述光伏电热面板的温度低于第一预设温度时，所述第一蓄水箱停止接入所述冷水。
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