CN201281406Y - 将太阳能电池板调温装置中的热水用于热水供给的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种将太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水用于热水供给的系统，其中，包括：用于向所述太阳能电池板的调温装置中供给冷水的进水管道；至少一块包括调温装置的太阳能电池板，其中，所述太阳能电池板的调温装置上包括至少一个入水口和至少一个出水口；所述进水管道与所述太阳能电池板的调温装置上的入水口相连接，所述太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水经该太阳能电池板的调温装置上的出水口流出进行热水供给。通过该热水供给系统，可以达到合理利用太阳能电池板调温装置中经热交换后生成的热水的目的。

Description

将太阳能电池板调温装置中的热水用于热水供给的系统

技术领域

本实用新型涉及热水供给系统，尤其涉及将太阳能电池板调温装置中的热水用于热水供给的系统。

背景技术

随着社会能源需求的不断提高，寻找新能源已经成为当前社会迫切关注的课题。因为具有无枯竭危险、无污染、获取时间短等多种优点，太阳能发电技术作为一种理想的新能源已经越来越受到重视。

太阳能电池是一种通过光电效应直接把光能转化成电能的器件。目前在大规模应用和工业生产中占据主导地位的太阳能电池主要由半导体硅材料制成。当光线照射在太阳能电池表面时，一部分光子被半导体硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁形成电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率，完成光能到电能的转换。多个电池串联或并联起来就可以形成输出功率较大的太阳能电池板。与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会消耗自然资源，更不会引起环境污染。太阳能电池板可以大中小并举，可以大到百万千瓦的中型电站，也可以小到只供一户使用，这些优势是其它类型的电源所无法比拟的。

如图1所示，现有的太阳能电池板按敷设顺序一般包括以下几层：背板层1”，玻璃层2”，胶膜层3”，太阳能电池板层4”和胶膜层5”。其中，胶膜是用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主要原料，添加各种助剂后，经加热挤出成型的产品。该胶膜在常温时无粘性，便于裁切分割操作。在封装时，按上述材料层依序叠合于铝合金框内；然后，放入层压机内加热、加压、并抽真空；最后，放入设定温度的固化炉中恒温所需时间即可。

但是，作为新能源，太阳能电池仍然面临降低成本，提高转换效率等诸多有待解决的问题。

太阳能电池板的输出功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和太阳能电池板的工作温度。在工作温度较高的情况下，随着温度的升高，太阳能电池的开路电压值下降，从而导致转换效率降低。

另外，温度升高还会对太阳能电池板及其封装材料的使用寿命带来负面影响。同时，高温还会提高胶膜层氧扩散速度和活化氧化反应，引起胶膜层的过氧老化，缩短组件寿命。

为解决上述太阳能电池板由于温度升高而导致转换效率降低的问题以及由于高温而导致太阳能电池板寿命缩短的问题，可以采用图2所示的包含调温装置的太阳能电池板。

图2示出的太阳能电池板由调温装置1’，玻璃层2’，粘合层3’，太阳能电池板层4’和粘合层5’等材料层构成。

玻璃层2’可以采用低铁钢化绒面玻璃(又称白玻璃)，该低铁光滑绒面玻璃在太阳能电池光谱相应的波长范围内透光率可以达到91％以上，对于大于1200nm的红外光具有较高的反射率。且该玻璃层2同时能耐太阳紫外线的照射，透光率不下降。

粘合层3’用于粘合玻璃层2’和太阳能电池板层4’。太阳光通过玻璃层2’和粘合层3’照射至太阳能电池板层3’，将光子能量提供给太阳能电池板，激发光电转换。具体的，粘合层3’可以采用加有抗紫外线、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA胶膜层。

太阳能电池板层4’可以由单个电池片，或者多个通过串联或并联等方式连接而成的多个电池片构成。例如，该太阳能电池板层4’可能采用36个或72个单晶硅或多晶硅太阳能电池进行组联，以形成12V或24V各种类型的组件。

粘合层5’用于粘合太阳能电池板层4’和调温装置1’。粘合层5’可以采用高热传导性的粘合材料。进一步的，基于与粘合层3’相同的原因，粘合层5’也可以具有高透光率和抗老化的特性。

图3示出了图2所示调温装置1’的内部结构。具体的，调温装置1’包括上导热板10’，下导热板11’，缓冲装置12’，入水口13’和出水口14’。上导热板10’和下导热板11’被相互平行放置，两块导热板的周边被封闭以在两块导热板之间形成中空部分，此中空部分用来使水通过。在上导热板10’或下导热板11’上设置一个用于使水进入中空部分的入水口13’，并在与入水口13’相隔一定距离的位置设置一个用于使经热交换后生成的热水流出中空部分的出水口14’，优选地，入水口13’设置在上导热板10’的一个顶角，相应地，出水口14’设置在与入水口13’成对角线位置的另一个顶角，如图3所示。在入水口13’和出水口14’之间存在贯通的水流通道。此外，在上导热板10’和下导热板11’之间设置缓冲装置12’用以延缓流媒质的流动。

通常，调温装置1’的入水口13’引入的水的温度低于太阳能电池板的工作温度，因此，经过热交换后调温装置1’中的水会带走太阳能电池板的部分热量，从而使太阳能电池板的工作温度降低。同时，经热交换后调温装置1’中水的温度会升高，当经热交换后调温装置1’中水的温度达到一个预设温度值后，打开出水口14’将其排放出。而后，再通过入水口13’重新向调温装置1’中引入用于热交换的冷水。

当调温装置1’中的水经热交换温度升高后，需要不断将其排放掉并引入温度较低的水进行热交换，因此，如何利用那些经热交换后生成的热水是一个迫切需要解决的问题，但目前尚无直接可行的方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决如何合理利用太阳能电池板调温装置中经热交换后生成的热水这一问题。

基于此，本实用新型提供了一种将太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水用于热水供给的系统，其中，包括：用于向所述太阳能电池板的调温装置中供给冷水的进水管道；至少一块包括调温装置的太阳能电池板，其中，所述太阳能电池板的调温装置上包括至少一个入水口和至少一个出水口；所述进水管道与所述太阳能电池板的调温装置上的入水口相连接，所述太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水经该太阳能电池板的调温装置上的出水口流出进行热水供给。

优选地，所述热水供给系统还包括：用于对来自所述太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水进行保温的保温容器，其中，所述保温容器中储存的热水用于热水供给；所述太阳能电池板的调温装置上的出水口与该保温容器相连接。

优选地，所述热水供给系统还包括：温度传感器，用于检测所述太阳能电池板的调温装置中水的温度；控制装置，用于控制所述太阳能电池板的调温装置上的入水口状态以及出水口状态；当所述温度传感器检测到所述太阳能电池板的调温装置中水的温度高于第一温度阈值时，所述控制装置开启所述出水口，用于将所述太阳能电池板的调温装置中的热水排放至所述保温容器；直到所述出水口将所述太阳能电池板的调温装置中的热水全部排放至所述保温容器后，所述控制装置关闭所述出水口并开启所述入水口，用于引入来自所述进水管道的冷水，直到所述太阳能电池板的调温装置中引入的冷水达到预定的液位值，所述控制装置关闭所述入水口。更优选地，所述第一温度阈值为45℃。

优选地，所述保温容器中包括第二加热装置，其中，所述第二加热装置用于对该保温容器中的水进行加热。更优选地，所述保温容器中还包括温度检测装置，其中，所述温度检测装置用于对该保温容器中水的温度进行检测；当所述温度检测装置检测到所述保温容器中水的温度低于第四温度阈值时，所述第二加热装置对该保温容器中的水进行加热；直到所述温度检测装置检测到所述保温容器中水的温度高于第五温度阈值时，所述第二加热装置停止对该保温容器中的水进行加热。更优选地，所述第四温度阈值为40℃，所述第五温度阈值为45℃。

本实用新型通过将太阳能电池板调温装置上的出水口与一保温装置相连接，将调温装置中经过热交换后生成的热水排放入该保温装置进行蓄积和保温，当该保温装置中的热水蓄积到一定量后，可以用于热水供给。优选地，该保温容器可以与用水管道相连接，用于提供热水；该保温装置还可以与地暖管道相连接，用于提供地暖。通过该热水供给系统，可以达到合理利用太阳能电池板调温装置中经热交换后生成的热水的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据现有技术的太阳能电池板的结构分解示意图；

图2示出了包含调温装置的太阳能电池板的结构分解示意图；

图3示出了图2所示太阳能电池板中调温装置的结构透视图；以及

图4示出了根据本实用新型的一个具体实施方式的将太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水用于热水供给的系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图4示出了根据本实用新型的一个具体实施方式的将太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水用于热水供给的系统。

图4中示出了进水管道1，八块太阳能电池板2，出水管道3，以及保温容器4。需要说明的是，图中示出的八块太阳能电池板均为相同规格的太阳能电池板，为了简明起见，我们仅在其中的一块太阳能电池板上标示附图标记。本领域技术人员应能理解，其余七块太阳能电池板中相同的部件均采用与其相同的附图标记。

图4中，每块太阳能电池板2均包含一个调温装置。由图2可以看出，通常一块包含调温装置的太阳能电池板是按照玻璃层，粘合层，太阳能电池板层，粘合层和调温装置这一顺序敷设的，其中，每一层大小规格基本相同。尽管图4示出的每块太阳能电池板2中包含的调温装置未能明确显示出来，但本领域技术人员参照图2以及上文中对图2的描述，可清楚知悉图4中示出的每块太阳能电池板2的层状结构以及其中调温装置的具体位置。

图4中，每块调温装置上还包括入水口21以及出水口22。每块调温装置通过由入水口21引入的冷水实现热交换从而降低太阳能电池板的工作温度。

图4中每块太阳能电池板2的调温装置的内部结构可参照图3以及上文中对图3的描述，在此不作赘述。

但需要说明的是，图3中仅示出了太阳能电池板调温装置的内部结构的一个具体示例，本领域技术人员应能理解，在具体应用中，调温装置的内部结构包括但不限于图3中示出的结构。

需要说明的是，尽管图中示出了八块太阳能电池板，但在具体应用中，太阳能电池板的块数可为任意块。

例如，对于民用太阳能电池板，每户居民可仅安装一块太阳能电池板用于发电；而对于大中型发电站，则需要由几百甚至上千块太阳能电池板串联起来进行发电。

另外，尽管图4中的每块太阳能电池板2的调温装置上仅示出了一个入水口21和一个出水口22，但在具体应用中，每块太阳能电池板2的调温装置上可包括多个入水口以及多个出水口，其中，多个入水口分别与进水管道1相连接，多个出水口分别与多个出水管道3相连接。这是本领域技术人员应能理解的，为简明起见，在此不作赘述。

具体的，进水管道1与每块太阳能电池板2的调温装置上的入水口21相连接。该进水管道1通过入水口21向每块太阳能电池板2的调温装置中提供冷水。

进一步地，该进水管道1通过入水口21向每块太阳能电池板2的调温装置中提供的冷水为常温状态下的水，该冷水的水温随季节的不同而不同。

例如，通常，在冬天，由进水管道1通过入水口21引入每块太阳能电池板2的调温装置中的冷水的平均水温为10℃；在夏天，由进水管道1通过入水口21引入每块太阳能电池板2的调温装置的冷水的平均水温为25℃；而在春秋天，由进水管道1通过入水口21引入每块太阳能电池板2的调温装置的冷水的平均水温为15℃。

当然，进水管道1也可以通过入水口21向每块太阳能电池板2的调温装置中提供水温更低的水，例如，水温为5℃的水。当每块太阳能电池板2的调温装置中引入的冷水的水温越低，该调温装置所能够达到的热交换效果越好。这是本领域技术人员应能理解的，在此不作赘述。

在工作状态下，太阳能电池板2的工作温度不断升高，由进水管道1通过入水口21引入每块太阳能电池板2的调温装置中的冷水经过热交换吸收太阳能电池板2的部分热量，从而使得太阳能电池板2的工作温度降低。同时，由于热交换吸收的热量，每块太阳能电池板2的调温装置中水的温度升高。

每块太阳能电池板2的调温装置中经热交换后生成的热水经调温装置上的出水口22流出。进一步地，每块太阳能电池板2的调温装置上的出水口22与出水管道3相连接，调温装置中经热交换生成的热水通过出水口22流入出水管道3进行热水供给。

优选地，如图4所示，出水管道3与保温容器4相连接，其中，该保温容器4对通过出水管道3流入的热水进行保温和蓄积，当保温容器4中的热水蓄积到一定量时，将其中的热水用于热水供给。

进一步地，该保温容器4可以是一个保温水箱。该保温水箱的表层可采用不锈钢板或彩钢板，该保温容器的芯层可采用聚氨酯保温材料。

具体的，每块太阳能电池板2的调温装置包括一个温度传感器(为简明起见，图4中未示出)以及一个控制装置(为简明起见，图4中未示出)。

其中，温度传感器用于检测其所属的太阳能电池板的调温装置中水的温度，控制装置用于控制其所属的太阳能电池板的调温装置上的入水口状态以及出水口状态。

当温度传感器检测到其所属的太阳能电池板2的调温装置中水的温度高于第一温度阈值时，优选地，该第一温度阈值为45℃，该块太阳能电池板2的调温装置包含的控制装置开启出水口22将该块太阳能电池板2的调温装置中的热水排放至保温容器4中，直到出水口22将该块太阳能电池板2的调温装置中的热水全部排放至保温容器4中，该块太阳能电池板2的调温装置包含的控制装置关闭该调温装置上的出水口22并开启该调温装置上的入水口21引入来自进水管道1的冷水。

直到该块太阳能电池板2的调温装置中引入的冷水达到预定的液位值，该调温装置包含的控制装置将入水口21关闭。优选地，该预定的液位值中可以是调温装置内部总容量的85％。

优选地，每块太能电池板2可以与地面成45度角的方式排放，以便于通过出水口将经热交换生成的热水排放至保温容器4中，以及通过入水口21引入用于热交换的冷水。

由于冬天的气温比较低，尤其是当气温低于0℃后，太阳能电池板2的调温装置中水的温度会比较低甚至会结冰。因此，为了防止由于冬天气温较低而引起调温装置中的水结冰，优选地，当太阳能电池板2的调温装置包含的温度传感器检测到其所属的太阳能电池板的调温装置中的水的温度低于第二温度阈值时，优选地，该第二温度阈值为5℃，该块太阳能电池板2的调温装置包含的控制装置会开启出水口22将该块太阳能电池板2的调温装置中的水排放掉。

另外，冬天下雪后，积雪覆盖在太阳能电池板上会影响太阳能电池板的工作性能。因此，为了加快太阳能电池板上积雪的融化速度，优选地，太阳能电池板2的调温装置中还可包括一个第一加热装置(为简明起见，图4中未示出)。

当太阳能电池板2的调温装置中的温度传感器检测到其所属的太阳能电池板2的调温装置中的水的温度小于第三阈值时，优选地，该第三阈值为10℃，该太阳能电池板2的调温装置中的第一加热装置对该太阳能电池板2的调温装置中的水进行加热，使得太阳能电池板2的温度升高，从而将覆盖其上的积雪融化。

优选地，保温容器4可以与用水管道相连接，用于提供热水。例如，保温容器4可以与居民用水管道相连接，向每户居民提供生活热水。

优选地，保温容器4还可以与地暖管道相连接，用于提供地暖。例如，保温容器4可以与民用地暖管道相连接，向每户居民提供地暖。

需要指出的是，尽管保温容器4采用保温材料可以达到一定的保温效果，但是由于密封性等各种问题，保温容器4中的热水经过较长时间后由于部分热量的散失，必定会导致其中热水的水温有所下降。

因此，优选地，保温容器4中可包括一个第二加热装置(为简明起见，图4中未示出)，该第二加热装置可以为固定在保温容器4内壁上的电热丝，用于对该保温容器4中的水进行加热。

进一步地，该第二加热装置可以周期性地对保温容器中的热水进行加热，当然，该加热周期可以随着季节的不同而有所变化。

例如，在冬天，该第二加热装置可以每隔3小时对保温容器4中的热水进行加热，以保证保温容器4中热水的温度；而在夏天，该第二加热装置可以每隔6小时对保温容器4中的热水进行加热。

更优选地，保温容器4中还可包括一个温度检测装置(为简明起见，图4中未示出)，其中，该温度检测装置用于对该保温容器4中水的温度进行检测。当该温度检测装置检测到保温容器4中水的温度低于第四温度阈值时，优选地，该第四温度阈值为40℃，保温容器4中的第二加热装置对该保温容器4中的水进行加热。

直到温度检测装置检测到该保温容器4中经加热后的水的温度高于第五温度阈值时，优选地，该第五温度阈值为45℃，该第二加热装置停止对该保温容器4中的水进行加热。

需要指出的是，尽管图4中示出了保温容器4，但在具体应用中，本实用新型的热水供给系统中可不包括保温容器4。

例如，对于大中型发电站而言，当由成百上千块太阳能电池板串联起来进行发电时，每块太阳能电池板的调温装置中经热交换后经由出水管道3流出的热水量已足够多可以直接用来进行热水供给。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (15)

1.一种将太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水用于热水供给的系统，其中，包括：

用于向所述太阳能电池板的调温装置中供给冷水的进水管道；

至少一块包括调温装置的太阳能电池板，其中，所述太阳能电池板的调温装置上包括至少一个入水口和至少一个出水口；

所述进水管道与所述太阳能电池板的调温装置上的入水口相连接，所述太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水经该太阳能电池板的调温装置上的出水口流出进行热水供给。

2.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，还包括：

用于对来自所述太阳能电池板的调温装置中经热交换生成的热水进行保温的保温容器，其中，所述保温容器中储存的热水用于热水供给；

所述太阳能电池板的调温装置上的出水口与该保温容器相连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保温容器与用水管道相连接，用于提供热水。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保温容器与地暖管道相连接，用于提供地暖。

5.根据权利要求2所述的热水供给系统，其特征在于，还包括：

温度传感器，用于检测所述太阳能电池板的调温装置中水的温度；

控制装置，用于控制所述太阳能电池板的调温装置上的入水口状态以及出水口状态；

当所述温度传感器检测到所述太阳能电池板的调温装置中水的温度高于第一温度阈值时，所述控制装置开启所述出水口，用于将所述太阳能电池板的调温装置中的热水排放至所述保温容器；

直到所述出水口将所述太阳能电池板的调温装置中的热水全部排放至所述保温容器后，所述控制装置关闭所述出水口并开启所述入水口，用于引入来自所述进水管道的冷水，直到所述太阳能电池板的调温装置中引入的冷水达到预定的液位值，所述控制装置关闭所述入水口。

6.根据权利要求5所述的热水供给系统，其特征在于，当所述温度传感器检测到所述太阳能电池板的调温装置中水的温度低于第二温度阈值，所述控制装置开启所述出水口，用于将所述太阳能电池板的调温装置中的水排放掉。

7.根据权利要求5所述的热水供给系统，其特征在于，还包括：

第一加热装置，用于对所述太阳能电池板的调温装置中的水进行加热；

当所述温度传感器检测到所述太阳能电池板的调温装置中水的温度小于第三阈值，所述第一加热装置对所述太阳能电池板的调温装置中的水进行加热。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的热水供给系统，其特征在于，所述第一温度阈值为45℃。

9.根据权利要求6所述的热水供给系统，其特征在于，所述第二温度阈值为5℃。

10.根据权利要求7所述的热水供给系统，其特征在于，所述第三温度阈值为10℃。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的热水供给系统，其特征在于，所述保温容器中包括第二加热装置，其中，所述第二加热装置用于对该保温容器中的水进行加热。

12.根据权利要求11所述的热水供给系统，其特征在于，所述保温容器中还包括温度检测装置，其中，所述温度检测装置用于对该保温容器中水的温度进行检测；

当所述温度检测装置检测到所述保温容器中水的温度低于第四温度阈值时，所述第二加热装置对该保温容器中的水进行加热；

直到所述温度检测装置检测到所述保温容器中水的温度高于第五温度阈值时，所述第二加热装置停止对该保温容器中的水进行加热。

13.根据权利要求12所述的热水供给系统，其特征在于，所述第四温度阈值为40℃，所述第五温度阈值为45℃。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的热水供给系统，其特征在于，所述第二加热装置为固定在保温容器内壁上的电热丝。

15.根据权利要求2至15中任一项所述的热水供给系统，其特征在于，所述保温容器的表层采用不锈钢板或彩钢板，所述保温容器的芯层采用聚氨酯保温材料。

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