CN201817988U - 一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦 - Google Patents

一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦 Download PDF

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Abstract

一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦包括：柱面透镜聚光器，太阳能硅晶片，真空集热管，热水汇集筒，太阳能瓦基板，凸起，电池板输出端子，铝合金外边框，进水管，出水管，首先柱面透镜聚光器覆盖在太阳能瓦的最上层，使太阳光的焦带正好落在下面的太阳能电池板上，聚光器的下面的两侧，分别有平面镜，当光线照在平面镜上，被反射依然汇聚到太阳能电池板上，每两个弧形柱面透镜之间有真空集热管，不能入射到电池板上的太阳光线被照射在真空集热管中，加热水，太阳能瓦的下端有太阳能电池输出端子，太阳能电力被输送到蓄电池中或经过逆变器后并入电网，构成整个电流回路。

Description

一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦
技术领域
本实用新型涉及一种聚光太阳能瓦，具体涉及一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦。
背景技术
目前现有的用太阳能供热和发电系统是分开的，太阳能热水器技术已经很成熟，但太阳能热水器的安装和利用效率还不高，特别是太阳能热水器的安装，放置在建筑物顶部，安装不便，且不能于建筑物很好配合，影响建筑物整体形象；太阳能光伏发电技术也已经逐渐得到应用，但由于太阳能发电效率较低，成本高，太阳能电池板安装复杂，占地面积较大，目前也有太阳能瓦的技术，如公开号CN201581563U，该太阳能瓦片包括太阳能光伏瓦片单片、瓦材B，多个太阳能光伏瓦片单片通过瓦材B连接，所述的太阳能光伏瓦片单片由瓦材A及瓦材A上依次叠放背板、电池片、夹胶胶片和超白钢化玻璃组成。该技术只是简单的把太阳能光伏组件，直接累加在瓦型结构上，没有实现聚光效果。也出现聚光太阳能光伏应用，有的是太阳能光伏跟踪系统，制造复杂，聚光效果差，价格昂贵，使用维护成本高，难于推广；有的是免跟踪聚光太阳能应用，制造工艺复杂，在屋顶安装非常不便，且由于采用了高倍聚光技术，太阳能电池组件上的热量难以移除，使光伏组件发热较高，影响光伏组件的发电效率和整个组件的使用寿命，以上太阳能的光热和光电应用存在诸多问题亟待解决。
发明内容
为了提高太阳能光热和光伏发电的利用效率，解决上述太阳能光热和光伏独立系统存在的问题，以及充分利用太阳能与建筑物相结合的优势，便于安装和维护，本实用新型提供一种低倍聚光的发电供热太阳能瓦。本实用新型为实现其目的所采取的技术方案：太阳能光热和光伏技术集中在一块太阳能瓦上，太阳能瓦采用聚光技术和集热技术，充分利用太阳能，同时太阳能瓦的形状与传统瓦的形状相似，低倍聚光的发电供热太阳能瓦包括：柱面透镜聚光器，太阳能硅晶片，真空集热管，热水汇集筒，太阳能瓦基板，凸起，电池板输出端子，铝合金外边框，进水管，出水管。首先柱面透镜聚光器覆盖在太阳能瓦的最上层，材料为高透光率超白玻璃，聚光器聚光器上部多个拱形的半圆柱状连接在一起，构成聚光器的上部，拱形半圆柱体的下部柱壁厚，上面柱壁薄，由厚到薄实现平滑过度，聚光器的下部，由水平玻璃处的边缘，向下倾斜延伸，在一个拱形内形成两个互相对立矩形玻璃平面，该玻璃平面的外侧被镀铝和涂层保护，形成一个平面镜，组成两个相互对面的平面镜，每两个拱形之间由水平玻璃面连接，构成一个统一的整体。在柱面透镜聚光器的两个拱形柱面连接的水平玻璃下面，设置有真空集热管，水平玻璃下面设有卡槽，真空集热管稳稳地卡在该卡槽中，冷水由最下层太阳能瓦的真空集热管的给水管进入，在太阳能瓦的上部有热水汇集筒，被真空集热管加热的热水汇集在热水汇集筒中，下层瓦的热水经热水出水管，直接流入上层太阳能瓦的真空集热管之中，进一步加热热水，这样逐级上推，最终热水都汇集在最上层的太阳能瓦的热水筒中，由最上层太阳能瓦的热水汇集筒的出水管直接入户，进行热水供应。当太阳光穿过透镜时，太阳光线经过下厚上薄的玻璃壁时，发生一定的折射，使折射的太阳能光线落在柱面透镜正下方的太阳能晶硅片上，如果太阳能光经折射后没能正好落在太阳能晶硅片上，而是落在边沿的平面镜上，经平面镜反射后，该光线依然落在下面的太阳能晶硅片上，在两个拱形连接处的水平玻璃上的太阳能光无法进入聚光器内，该部分太阳能光入射平面玻璃后，直接加热真空集热管，进行太阳能的热利用。太阳能电池片在聚光器的正下部，太阳能晶硅片固定在下面的基板上，硅片上面覆盖玻璃板，主要固定硅片，各个硅片逐级有电路连接，构成太阳能电池板，每一块太阳能瓦有电力输出端子，使各个太阳能瓦进行电路串并联连接，根据要求将电力储存到蓄电池中或经过逆变后并入电网。太阳能瓦的基板下面有凸起，凸起部分可以安装在建筑物的表面，以固定太阳能瓦。太阳能瓦的边缘有铝合金边框，有铝合金边框把整个太阳能瓦进行密封、固定，构成一片完整的太阳能瓦。这样太阳能瓦即可以利用太阳能供热，又可以进行光伏发电。
本实用新型的有益效果：
1、由于采用了低倍太阳能聚光技术，提高了太阳能电池板的发电效率，同时热效应不明显，无需进散热处理，大大简化了制作工艺，经地了成本。
2、由于采用了太阳能光伏和光热一体化组合，把太阳能的两种应用技术进行优势互补，提高了太阳能的利用率。
3、由于采用了太阳能瓦片机构模式，与建筑物结合成一体，即方便安装又美观。
由于采用了上述技术方案，从而使本实用新型实解决了聚光太阳能光伏发电的制约条件，实现了真正的太阳能与建筑物有机结合，同时也实现了太阳能水电一体化的实际应用，利于推广应用。
附图说明
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型一种低倍聚光发电供热太阳能瓦半剖面结构示意图：
1、柱面透镜聚光器，2、太阳能硅晶片，3、真空集热管，4、热水汇集筒，5、太阳能瓦基板，6、凸起，7、电池板输出端子，8、铝合金外边框，9、进水管，10出水管，11、拱形柱面透镜，12、水平玻璃面，13、平面镜。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括：1、柱面透镜聚光器，2、太阳能硅晶片，3、真空集热管，4、热水汇集筒，5、太阳能瓦基板，6、凸起，7、电池板输出端子，8、铝合金外边框，9、进水管，10出水管，11、拱形柱面透镜，12、水平玻璃面，13、平面镜。实施时柱面透镜聚光器1经过铸造、冷却处理后，确定整个聚光器的外形，然后对拱形柱面透镜11的边沿的矩形玻璃的外侧进行镀铝和涂层，形成平面镜13，平面镜13与水平面有一定的倾角，使入射在平面镜13上的光线经反射后，落在下面的太阳能组件上。把太阳能硅晶片2固定在太阳能瓦的基板5上，对太阳能硅晶片2进行一定的电路连接，形成太阳能光伏组件，在太阳能光伏组件的上方覆盖一薄层玻璃，以固定太阳能硅晶片2，在每一条硅晶片2旁边均设置有真空集热管3，使真空集热管3与太阳能硅晶片2间隔放置，把一体化的透镜柱面聚光器1直接罩在太阳能瓦基板5上，使太阳能硅晶片2落入柱面聚光器1的拱形柱面透镜11和平面镜13包围的空间的正下方，一体化的透镜柱面聚光器1的两个拱形柱面透镜11之间的水平玻璃面12下有卡槽，水平玻璃面12下的卡槽正好稳稳卡住真空集热管3，真空集热管3的管口直接安装在太阳能瓦上部的热水汇集筒4中，太阳能瓦基板的下面有凸起6，凸起6可以固定在建筑物顶部，每一片太阳能瓦的下端有太阳能电池板的电力输出端子7，太阳能瓦的上部有真空集热管的进水管9和热水汇集筒4的出水管10。把太阳能瓦的柱面透镜聚光器1，太阳能硅晶片2，真空集热管3，热水汇集筒4，及太阳能瓦基板5由铝合金边框8组合固定在一起，这样一片太阳能瓦就制作完成。
当天气晴朗时，太阳光从柱面透镜聚光器1的拱形柱面透镜11的一侧入射，由于拱形柱面透镜11的立壁下厚上薄，入射的太阳能光经折射后汇集在下面的太阳能硅晶片2上，随着太阳光入射角度的变化，一部分太阳能光经过拱形柱面透镜11折射后，不能直接落在下面的太阳能硅晶片2上而落在拱形柱面透镜11边沿的平面镜13上，该光线经平面镜13反射后依然落在下面的太阳能硅晶片2上，这样经过柱面透镜聚光器1的聚光作用，大大提高了太阳能光伏组件的发电效率。由于太阳能瓦的柱面透镜聚光器1的每个拱形聚光器之间均有一段水平玻璃面12过度，入射在该面上的光线不能进入聚光器的内部，也即不能进行光伏发电，这时该光线可以经过水瓶玻璃面直接入射到下面的真空集热管3上，进行太阳能的热利用，真空集热3的热水逐渐汇集在上部的热水汇集筒4中，冷水由最下层的太阳能瓦的真空集热管3的进水管9进入，下层太阳能瓦的热水由热水汇集筒4的出水管10流出，进入上层太阳能瓦的真空集热4筒中，这样热水逐级上推，并且被逐级加热，最终热水汇集在最上层太阳能瓦的热水汇集筒中，热水由最上层太阳能瓦的热水汇集筒4的出水管10流出，进入各用户家中，供应热水。每片太阳能瓦的下端的太阳能光伏电力输出端子7，由导线连接直接输入蓄电池或经过逆变器逆变后送入电网，这样完成电流回路。把太阳能瓦基板9上的凸起6固定在建筑物顶部，完成整个太阳能瓦的安装，下层太阳能瓦的上部伸出的玻璃面埋入上层太阳能瓦的玻璃面下，这样逐层太阳能瓦就互相咬合，不会出现漏雨现象。这样即充分利用了太阳能又与建筑物完美结合，是太阳能应用技术的聚光、光伏、光热及与建筑一体化的集成，便于推广和实施。

Claims (10)

1.一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦包括：柱面透镜聚光器，太阳能硅晶片，真空集热管，热水汇集筒，太阳能瓦基板，凸起，电池板输出端子，铝合金外边框，进水管，出水管，其特征在于柱面透镜聚光器覆盖在太阳能瓦的最上层，使太阳光的焦带正好落在下面的太阳能电池板上，聚光器的下面的两侧，分别有平面镜，当光线照在平面镜上，被反射依然汇聚到太阳能电池板上，每两个拱形柱面透镜之间有真空集热管，不能入射到电池板上的太阳光线被照射在真空集热管上进行加热水，太阳能瓦的四周由铝合金外边框固定，太阳能瓦的下端有太阳能电池输出端子，上端有进、出水管，太阳能电力被输送到蓄电池中或经过逆变器后并入电网，构成整个电流回路。
2.根据权利要求1所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的柱面透镜聚光器的形状为多片连在一起的拱形柱面，材料为高透光率超白玻璃，每两拱形柱面之间有一段水平玻璃面，每个拱形柱壁的下边沿有连在一起的平面镜。
3.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的柱面透镜聚光器的立壁为下厚上薄的玻璃壁，下部的厚度为4-8mm，上部的厚度为2-4mm，由厚到薄为均匀平滑过度。
4.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的柱面透镜聚光器的拱形弧度为圆弧、椭圆弧或抛物线弧度。
5.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的每两拱形柱面之间的一段水平玻璃面下面有卡槽，正好卡住下面的真空集热管。
6.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的拱形半圆柱壁的下边沿有连在一起的平面镜，柱面透镜与平面镜构成一个整体，该平面镜的长与太阳能晶硅片的排列的长度相等，宽度为3-18cm。
7.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光的发电供热太阳能瓦，其特征在于所述的拱形半圆柱壁的下边沿有连在一起的平面镜，该平面镜与水平面的夹角为45°---75°。
8.根据权利要求1所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的真空集热管为一端封闭的圆柱管，真空集热管的开口端位于太阳能瓦上端的热水汇集筒中。
9.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的下片太阳能瓦的热水汇集筒的出水管直接与上片太阳能瓦的热水汇集筒相连。
10.根据权利要求1所述的一种低倍聚光发电供热的太阳能瓦，其特征在于所述的太阳能晶硅片为单晶硅或多晶硅电池片，太阳能晶硅片被固定在太阳能瓦下部的基板上，太阳能瓦的下端有太阳能电池电力输出端子。
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