CN201488304U - 聚光型光电光热一体机的水循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚光型光电光热一体机的水循环系统，它主要由管路、聚热装置、热水箱、内循环系统、电磁阀、温度传感器和控制电路组成。所述的聚热装置由热交换器、集热板组成。通过热交换器进行聚光电池片的冷却和水的同步集热，利用集热板对热交换器流出的温水进行二次加热，获得可利用的高温热水，达到光电光热综合利用；并考虑异常情况下，聚光电池片的安全独立运行；同时水循环系统也考虑手动加热装置，保证阴雨天气热水的供应。其具有易于制造、成本低廉、性价比高等优点。

Description

聚光型光电光热一体机的水循环系统

技术领域

本实用新型属于太阳能利用技术领域，涉及一种聚光型光电光热一体机的水循环系统，特别是一种聚光型光电光热一体机的水循环系统。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。

虽然太阳能光伏发电具有很多优点，但在光伏发电的发展过程中，使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是：用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵，消耗量大，太阳能的吸收效率又很低，导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。

常规的光伏发电系统一般是将太阳能电池固定安装，价格居高不下，难以迅速推广应用。根据太阳能电池在一定条件下输出的电流与接受的光照强度成正比增加而又不至于影响光伏电池寿命的特征，人们开始研究采用聚光和跟踪技术，希望在获得同样电能的情况下减少太阳能电池的用量，而增加的跟踪聚光的成本远低于所节约的太阳能电池的成本相当于用普通的金属玻璃等材料代替昂贵的半导体材料。德国、美国、西班牙、澳大利亚等国都分别开发了菲涅尔透镜聚光、反射聚光等各种聚光光伏发电系统，现有折射聚光的缺点是光强均匀性较差，透过率难以提高，制造成本较高，大型抛物面反射聚光的缺点是抛物面反射镜制造难度大，成本较高，反射镜容易破碎，机构整体防风性能差。这些均导致整套系统性价比提高不明显，使得聚光光伏发电系统的优势难以体现。到目前为止，仅有少量试验、示范性质的聚光光伏发电系统投入运行。

采用跟踪聚光的光伏发电技术，可以在同样的发电功率等级条件下，减少电池片面积若干倍，从而大大降低光伏发电成本。然而，目前使用的太阳能硅电池片光电转换效率低，一般只有10％～20％的太阳能转换成电能，其余的太阳能则转化为热能，使得电池片温度升高，太阳能电池片温度过高会大大降低其光电转换率和使用寿命，使聚光功能作用大打折扣。解决聚光光伏电池片温升问题的方法很多，但要能利用这部分多余热量，同时降低电池片工作温度，目前还没得到较好解决。

太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展，技术已很成熟，并已形成产业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。但结合光电综合利用技术研究甚少。

采用层压技术，将电池片封装在热交换器上，通过热交换器将电池片吸收的热量储存在水箱内，不仅有效地解决了聚光带来的电池片温升过高问题，提高了聚光光伏发电的效率，而且可以获取数量相当可观的热水，达到太阳能光电光热的综合利用。该技术国外已经有过工业化尝试，如以色列本古里安大学开发了一种“Z20”的碟式热电联供装置，为生活小区提供电能和热能；德国、西班牙以及国内也有多家研究单位开展这方面的研究，取得了太阳能光电光热综合利用效率大于50％，但是为了降低太阳能电池板的工作温度，所获得的热水温度并不高，使得热水利用价值较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种易于制造、成本低廉、性价比高、双向功能的聚光型光电光热一体机的水循环系统。它不仅能够有效解决聚光电池片的散热问题，还能利用光热转化获得一定温度热水，达到太阳能综合利用的目的。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型是一种聚光型光电光热一体机的水循环系统，它主要由管路、聚热装置、热水箱、内循环系统、电磁阀、温度传感器和控制电路组成；

所述的聚热装置、热水箱、内循环系统通过管路依序串接在一起，形成一个封闭的管路回路；所述的聚热装置包括热交换器、集热板、电池片，热交换器和集热板通过管路连接，电池片封装在热交换器的外表面；在聚热装置和内循环系统之间设有自来水连接管路，在该自来水连接管路上安装有电磁阀；

所述的内循环系统包括散热水箱、水泵和散热器；散热水箱、水泵和散热器依序通过管路串接在一起；在热水箱与聚热装置之间设置用于控制管路通断的电磁阀；

在聚热装置的热交换器、热水箱、内循环系统的散热水箱上分别安装温度传感器。

本实用新型还包括一电加热棒，该电加热棒安装在热水箱内。

所述的散热器由散热水盘和风机组成；散热水盘安装在风机下方。

采用上述方案后，本实用新型具有以下优点：

(1)采用热交换器代替原来聚光光伏电池片背部的散热装置，不仅可有效解决聚光电池片的冷却问题，提高光电转换效率而且利用热交换器还可获得一定温度的热水，再通过集热板对从热交换器流出的温水进行二次加热来获得可利用的高温热水，充分利用了太阳能。

(2)在聚光型太阳能光电光热一体机的水循环系统中，采用管道的自来水压力来驱动水循环系统以及使用常闭型电磁阀，可最大限度地节省系统能耗。

(3)内循环系统的设计，防止了异常情况下，由于气候的关系或热水没有持续被使用，出现热水箱储存的水位达到高水位且电池片的温度传感器达到设定高温时，一体机光电部分的安全独立运行。通过散热水箱和散热器实现高温热水的预冷却处理，最大限度地减少了系统能耗。

(4)热水箱手动加热的设计，解决了异常情况下，热水的供应，使其使用更具人性化。

综上所述，本实用新型与其他大型聚光器相比，实现了高效率、双功能、低成本的太阳能光电光热综合利用。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1是聚光型太阳能光电光热一体机的水循环系统图；

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种聚光型光电光热一体机的水循环系统，它由管路1、聚热装置2、热水箱3、电加热棒4、内循环系统5、电磁阀61、62、温度传感器71、72、73和控制电路组成(图上未标注)。

所述的聚热装置2、热水箱3、内循环系统5通过管路1依序串接在一起，形成一个封闭的管路回路；所述的聚热装置2包括热电池片21、交换器22、集热板23、，热交换器22和集热板23通过管路1连接，电池片21封装在热交换器22的外表面。在聚热装置2和内循环系统5之间设有自来水连接管路1，在该自来水连接管路1上安装有电磁阀61。在热水箱3内安装有用于阴天加热的电加热棒4。

所述的内循环系统5包括散热水箱51、水泵52和散热器53。散热水箱51、水泵52和散热器53依序通过管路1串接在一起。所述的散热器53由散热水盘531和风机532组成，；散热水盘531安装在风机532的下方。在热水箱3与聚热装置2之间设置用于控制管路通断的电磁阀62。

为了更好的控制和检测温度，在聚热装置2的热交换器22、热水箱3、内循环系统5的散热水箱51上分别安装温度传感器71、72、73。

本实用新型的工作原理：

系统光电光热联用时，通过太阳能电池片21上的温度传感器71检测电池片21的温度，当温度传感器71达到设定高温T_高时，控制电路开启电磁阀61和电磁阀62，来自管道的自来水把热交换器22内已加热的温水压到集热板23内，集热板23的高温热水流到热水箱3储存起来，热水箱3外壁封上保温材料，尽可能减少热量损失；来自管道的低温自来水充满热交换器22时，电池片21温度下降，当温度传感器71降到设定低温T_低时，控制电路关闭电磁阀61和电磁阀62，热交换器22和集热板23内的水被继续加热，这样可确保从集热板23流出的水温达到较高温度。因为温度传感器71设在热交换器22末端的电池片21上，故可确保所有的电池片21在其额定温度下工作。采用管道的自来水压力来驱动水循环系统以及使用常闭型电磁阀61和电磁阀62，可最大限度地节省系统能耗。

当热水箱3储满热水时，电池片21的温度又达到设定高温T_高时，由控制电路(图中未注明)开启水泵52运行，热水箱3的高温热水流经散热水箱51，进行自然冷却，再途经散热器53进一步冷却，变成低温水进入热交换器22，对电池片21进行冷却，电池片21温度下降；当温度传感器71降到设定低温T_低时，控制电路(图中未注明)关闭水泵52运行；为了最大限度减少能耗，散热水箱51焊有散热翅片，对热水箱3流进来高温水进行预冷却，并在散热水箱51内设置温度传感器73，当温度传感器73低于设定的冷却温度T_冷时，冷却水流经散热水盘531进入热交换器22，而风机532不用驱动；当当温度传感器73高于设定的冷却温度T_冷时，风机532要同时开启，以确保了冷却水低于设定温度；从而保证光电部分安全独立运行。单向阀63在光电光热联用时，防止自来水倒灌到散热水箱51；当需用光电独立运行时，单向阀63可自动开启。

所述的手动加热装置由控制电路(图中未注明)和电加热棒4组成，当需要使用热水时，可通过手动控制电路开启电磁阀61和62，管道自来水把热水箱3的水加到中水位W2，同时接通电加热棒4对热水箱3的水进行加热，保证阴雨天气的热水供应。热水箱3的出水口设在低水位W3高度，可防止异常情况下热水箱的电加热棒4出现干烧现象。热水箱手动加热的设计，解决了异常情况下，热水的供应，使其使用更具人性化。

Claims (3)

1.一种聚光型光电光热一体机的水循环系统，其特征在于：它主要由管路、聚热装置、热水箱、内循环系统、电磁阀、温度传感器和控制电路组成；

所述的聚热装置、热水箱、内循环系统通过管路依序串接在一起，形成一个封闭的管路回路；所述的聚热装置包括热交换器、集热板、电池片，热交换器和集热板通过管路连接，电池片封装在热交换器的外表面；在聚热装置和内循环系统之间设有自来水连接管路，在该自来水连接管路上安装有电磁阀；

所述的内循环系统包括散热水箱、水泵和散热器；散热水箱、水泵和散热器依序通过管路串接在一起；在热水箱与聚热装置之间设置用于控制管路通断的电磁阀；

在聚热装置的热交换器、热水箱、内循环系统的散热水箱上分别安装温度传感器。

2.根据权利要求1所述的聚光型光电光热一体机的水循环系统，其特征在于：它还包括一电加热棒，该电加热棒安装在热水箱内。

3.根据权利要求1所述的聚光型光电光热一体机的水循环系统，其特征在于：所述的散热器由散热水盘和风机组成；散热水盘安装在风机下方。

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