CN1844793A - 一种聚光及聚热的太阳能板设备 - Google Patents
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Abstract
一种聚光及聚热的太阳能板设备，属能源装置，是为解决一般太阳能板占地面积大，聚光、聚热效率不高而提出的太阳能板设备，包括如下结构：一个框托架，由耐高温材料制成，由一围框，围框内设置具有至少一个孔的孔状托架，底部有框托架底板；至少一个聚能器，每个聚能器是由上宽下窄的几何结构的器壁构成的中空体，并置于框托架的孔状托架的每个孔内，聚能器的器壁由外壁及内壁组成，外壁由吸光、吸热材料制成，内壁是光反射层，使太阳光在聚能器内部产生向内、向下反射；置于聚能器下方的聚能器底板，由无光反射层的吸光、吸热材料制成。本发明可以作为太阳能电能板设备或热能板设备使用，为热能使用设备、电能使用设备提供热能、电能的配套设施。
Description
技术领域
本发明涉及一种能源装置，尤其是指一种能够聚光及聚热的太阳能板设备。
背景技术
太阳能是取之不尽的可再生能源，因此在市场上已出现了利用太阳能作为能源的多种类型的设备，例太阳能电池板、太阳能热能设备等。目前市场上提供的太阳能电池板、太阳能热能设备中，其光能、热能收集方法是采用吸热的方法、吸光的方法；其光能、热能的收集设备(太阳能板)大多采用平面形式、管状形式、槽形或抛物面形式。这一类产品的太阳能板设备占地面积大，而对太阳能的光能、热能的聚热效应、聚光效应却一般。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种能够增加太阳光的采光面积，减少太阳能设备的占地面积，并能提高聚光、聚热效率的聚光及聚热的太阳能板设备。
本发明的目的是这样实现的：
一种聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于包括如下结构：
一个框托架，由耐高温材料制成，所述框托架的结构是：由边框围成一围框，所述围框内设置具有至少一个孔的孔状托架，所述围框底部置有框托架底板
至少一个聚能器，每个聚能器由上宽下窄的几何结构的器壁构成的中空体，并置于所述框托架的围框内孔状托架的每个孔内，所述聚能器的器壁由外壁以及紧贴所述外壁的内壁组成，所述外壁由吸光、吸热材料制成，所述内壁是采用反光材料制成的光反射层，所述内壁结构为弧形或板形，能使自上而下的太阳光在所述聚能器内部产生向内、向下反射，使所述每个聚能器内部产生聚光聚热效应；
聚能器底板，置于所述至少一个聚能器的下方，并固定于所述框托架上，所述聚能器底板由无光反射层的吸光、吸热材料制成。
所述聚能器底板与所述聚能器的底部之间或紧密相连，或相离；相离时每个聚能器呈孔状，相连时每个聚能器呈杯状。
在所述至少一个聚能器的上方，设置一个固定于所述框托架上的封闭所述至少一个聚能器的由透明、透光材料制成的保温防护层，使整块所述太阳能板设备处于封闭状态。
所述至少一个聚能器内采用真空封闭。
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板采用如所述外壁一样的集热管板，并在所述外壁及所述聚能器底板的外侧设置一层保温材料层。
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板采用如所述外壁一样的太阳能电池板，并在所述外壁及所述聚能器底板的外侧置有电池板组件。
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板采用作为热能板使用的集热管板。
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板采用作为光电能板的太阳能电池板。
所述太阳能板设备是弧形状板结构或是直线平板状结构。
本发明的效果：
本发明的聚光及聚热的太阳能板设备的实施效果：
本发明太阳能板设备增加了太阳光的采光接触面积，增强了太阳能光能、热能的聚光、聚热效应，节约了太阳能板的占地面积。另外，本发明的太阳能板设备可以作为太阳能电池板或热能板使用，将电能或热能传输至蓄电池、用电设备或热能使用设备、储热设备、温控设备，因此，本发明的太阳能板设备可作为暖气设备、空调设备中提供热能、电能的配套设施。本发明太阳能板的微型结构可以用在各种太阳能电器上，如太阳能灯、太阳能手机、太阳能航空警示等等。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1是本发明的太阳能板结构实施例之一的平面示意图；
图2是图1的太阳能板纵深方向的剖面结构示意图；
图3是图1、图2中的每个聚能器的结构放大示意图；
图4是太阳能板为热能板时聚能器器壁的结构图；
图5是太阳能板为电池板时聚能器器壁的结构图；
图6是太阳能板为热能板时聚能器底板的结构图；
图7是太阳能板为电池板时聚能器底板的结构图；
图8是本发明的太阳能板结构实施例之二的平面示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的聚光及聚热的太阳能板设备的实施方式进行详细说明。
图1是本发明的太阳能板结构实施例之一的平面示意图。
图2是图1的太阳能板纵深方向的剖面结构示意图。
如图所示，本发明的太阳能板设备100不是一个实芯的平面型板材，而是由框托架结构102以及置于框托架结构内的至少一个聚能器101组成。
所述太阳能板设备100是弧形状板结构或是直线平板状结构。
上述框托架102是由耐高温材料制成，所述框托架102的结构是：由边框围成一围框，所述围框内设置具有至少一个孔的孔状托架，所述围框底部置有框托架底板。框托架102留有槽线，作为各个聚能器101传输电能、热能的管线支架。
框托架102结构由围框与孔状托架压封而成，孔状托架与每个聚能器101相连处有安装孔，以固定所述聚能器101，易于使用，结构牢固。
本发明中还包括聚能器底板12，该聚能器底板12置于所述至少一个聚能器101的下方，并固定于所述框托架102上，所述聚能器底板12由无光反射层的吸光、吸热材料制成。
上述至少一个聚能器101的结构参见图3。
图3是图1、图2中的每个聚能器的结构放大示意图
如图3所示，本发明的太阳能板设备100中的聚光、聚热采用的形式是利用每个聚能器101的器壁聚光、聚热。
下面结合图3，对本发明的每个聚能器101的结构进行详细说明。
每个聚能器101是由上宽下窄的几何结构的器壁11构成的中空体，并置于所述框托架102的围框内孔状托架的每个孔内，所述聚能器101的器壁11由外壁111以及紧贴所述外壁111的内壁112组成，所述外壁111由吸光、吸热材料制成，所述内壁112是采用反光材料制成的光反射层，所述内壁结构为弧形或板形，能使自上而下的太阳光在所述聚能器内部产生向内、向下反射，使所述每个聚能器内部产生聚光聚热效应。
所述聚能器底板12与所述聚能器101的底部之间或紧密相连，或相离；相离时每个聚能器101呈孔状，相连时每个聚能器呈杯状。
所述至少一个聚能器101内可以采用真空封闭。
为了使聚能器101的储能效果更佳，在所述至少一个聚能器101的上方，设置一个固定于所述框托架102上的封闭所述至少一个聚能器101的由透明、透光材料制成的保温防护层10，使至少一个聚能器101处于封闭状态。保温防护层10的材质可以是钢化玻璃、石英玻璃，为抵抗环境和机械的影响提供高效的保护，对直射光和散射光具有很高的透射率。
聚能器101的器壁11由外壁111以及紧贴外壁111的内壁112组成。
外壁111由太阳能电池组或集热管板制成。
内壁112是采用光反射层。
外壁111以及内壁112以及聚能器底板12视不同的用途，采用不同的材料。
图4是太阳能板为热能板时聚能器器壁的结构图。如图所示，当所述的太阳能板100作为热能板时，外壁11b采用能聚热的集热管板(如可以采用市场定制的铜制集热管板，该集热管的形状可以是椭圆形、或正方形、或长方形等)。此时，内壁11a采用吸热的光反射材料(如可以采用银镀层的光反射材料)。聚能器底板12b采用如外壁11b一样的集热管板(没有光反射层)，如图6所示，图6是太阳能板为热能板时聚能器底板的结构图。如图4、6所示，为了达到更好的保温效果，在用集热管板作为外壁11b及聚能器底板12b时，在外壁11b及聚能器底板12b的外侧及框托架结构侧板设置一层保温材料层11c(如可采用聚氨酯保温层)。
图5是太阳能板为电池板时聚能器器壁的结构图。如图所示，当所述的太阳能板100作为电池板时，外壁11e采用能聚光的太阳能电池板(采用市场供应的太阳能电池板(如红外线光伏电池组件)。此时，内壁11d采用能穿透不可见光的光反射材料(如真空镀介子膜的蓝石英玻璃层)。聚能器底板12e采用如外壁11e一样的太阳能电池板(没有光反射层)，如图7所示，图7是太阳能板为电池板时聚能底板的结构图。如图5、7所示，太阳能板为电池板时，在外壁11e及聚能底板12e的外侧置有电池板组件11f。
本发明太阳能板设备100作为太阳能电池板设备时，通过光能转换成电能，与太阳能控制器蓄电池、各类耗电设备电器或与供电系统相连接，组成太阳能发电蓄电设备。
本发明太阳能板设备100作为太阳能热能板设备时，通过太阳热能转换成物理热能(如热水、热油、热气等)，传输至储热设备、温控设备、热能使用设备(如暖气设备、太阳能空调设备等)，组成太阳能热能设备。
根据需要本发明太阳能板设备100也可以由以下材料组成：
所述聚能器器壁11的外壁111采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁112采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板12采用如所述外壁111一样的集热管板，并在所述外壁111及所述聚能器底板12的外侧设置一层保温材料层；
所述聚能器器壁11的外壁111采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁112采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板12采用如所述外壁111一样的太阳能电池板，并在所述外壁111及所述聚能器底板12的外侧置有电池板组件；
所述聚能器器壁11的外壁111采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁112采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板12采用作为热能板使用的集热管板；
所述聚能器器壁11的外壁111采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁112采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板12采用作为光电能板的太阳能电池板。
下面对具有上述结构的聚光及聚热的太阳能板设备的聚能过程进行说明。
本发明利用光学反射原理对太阳能进行聚光、聚热。
本发明是在太阳能板设备100上设置至少一个聚能器101，太阳光在每个聚能器101内部通过聚能器101的内壁112向内、向下的多次反射(如图1中虚线所示)，由于聚能器底板12无光反射层，使太阳光在聚能器101内进行充分的聚光聚热，如果聚能器101高度是h(如图2所示)，则在聚能器101的底部，约1/2h的底部区域内是聚光、聚热效果最佳的区域，称为聚能区13(如图3所示)，这样的聚能方式增加了光能、热能收集的使用效率，显然比平板式的太阳能板聚能的效率高，实际使用时增加了太阳光的采光接触面积，增强了太阳能光能、热能的聚光、聚热效应，节约了太阳能板的占地面积。
如果作为电池板，即光电能板时，太阳光经具有透明反光材质或透明反光涂层的反射层11d时、太阳光红外线紫外线等各种形式可见、不可见光能一部分可以穿透反射层11d，聚光于孔外壁11b上，另一部分又经过反射层11d的多次反射，提高了聚光效率。
此外，本发明的聚能器101的顶部或太阳能板框托架结构顶部采用了透明透光保温的封闭方式(使用了保温层10)，增强了设备热能的保温聚热效应，聚能器101内或整块太阳能板封闭区也可采用真空封闭技术，以减少热能散发。
本发明的太阳能板设备可以作为太阳能电池板或热能板使用，然后将电能或热能传输至蓄电池、用电设备或热能使用设备、储热设备、温控设备。本发明太阳能板设备可提供电能服务、供暖服务、供热水服务。因此，本发明可作为暖气设备、空调设备中提供热能、电能的配套设施。
本太阳能板设备的微型结构也可以用在各种太阳能电器上，如太阳能灯、太阳能手机、太阳能航空警示、太阳能手电筒等等。
本太阳能板设备也可以制成是热能板、电能板的结合体(如聚能器为太阳能光伏电池组件，与聚能器分离的聚能底板为热能板组件)，最大限度的利用太阳光的光能、热能这两种能源。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
例如：太阳能板的表面形状不限于如图1所示的太阳能板100的形状，也可以如图8所示的太阳能板200的表面形状，边框202内的聚能器201的孔口可以是正方形或长方形或多边形或各种圆形。
另外，制作时太阳能板设备100可以制成不同尺寸的单元产品，使用时，根据需要，或用一个单元的太阳能板设备100，或用数个单元的太阳能板设备100组装而成。
Claims (9)
1、一种聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于包括如下结构：
一个框托架，由耐高温材料制成，所述框托架的结构是：由边框围成一围框，所述围框内设置具有至少一个孔的孔状托架，所述围框底部置有框托架底板；
至少一个聚能器，每个聚能器是由上宽下窄的几何结构的器壁构成的中空体，并置于所述框托架的围框内孔状托架的每个孔内，所述聚能器的器壁由外壁以及紧贴所述外壁的内壁组成，所述外壁由吸光、吸热材料制成，所述内壁是采用反光材料制成的光反射层，所述内壁结构为弧形或板形，能使自上而下的太阳光在所述聚能器内部产生向内、向下反射，使所述每个聚能器内部产生聚光聚热效应；
聚能器底板，置于所述至少一个聚能器的下方，并固定于所述框托架上，所述聚能器底板由无光反射层的吸光、吸热材料制成。
2、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述聚能器底板与所述聚能器的底部之间或紧密相连，或相离；相离时每个聚能器呈孔状，相连时每个聚能器呈杯状。
3、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
在所述至少一个聚能器的上方，设置一个固定于所述框托架上的封闭所述至少一个聚能器的由透明、透光材料制成的保温防护层，使整块所述太阳能板设备处于封闭状态。
4、如权利要求3所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述至少一个聚能器内采用真空封闭。
5、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于还包括：
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板采用如所述外壁一样的集热管板，并在所述外壁及所述聚能器底板的外侧设置一层保温材料层。
6、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板采用如所述外壁一样的太阳能电池板，并在所述外壁及所述聚能器底板的外侧置有电池板组件。
7、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为光电能板的太阳能电池板时，所述内壁采用能穿透不可见光的光反射材料，所述聚能器底板采用作为热能板使用的集热管板。
8、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述聚能器器壁的外壁采用的吸光、吸热材料是作为热能板使用的集热管板时，所述内壁采用吸热的光反射材料，所述聚能器底板采用作为光电能板的太阳能电池板。
9、如权利要求1所述的聚光及聚热的太阳能板设备，其特征在于：
所述太阳能板设备是弧形状的板结构或是直线平板状结构。
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