CN203734617U - 一种自然流水型太阳能综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然流水型太阳能综合利用装置，属于太阳能综合利用领域。本实用新型包括光伏发电组件、温差发电组件和集热管道组件，光伏发电组件的太阳能电池片阵列为9列×4行，温差发电组件包括第一传热板、第二传热板和温差发电片，每个温差发电片位于太阳能电池片正下方的对应位置处，温差发电片也阵列为9列×4行，其中2行温差发电片串联成第一组，另外2行温差发电片串联成第二组，所述的第一组、第二组并联后与输出接线柱相连，正极接线柱上设置有防反冲二极管；第二传热板下表面铺设有集热管道组件。本实用新型的太阳能电池片与温差发电片一一对应设置，使得温差增大，进一步提高了温差发电的效率。

Description

一种自然流水型太阳能综合利用装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能综合利用技术领域，更具体地说，涉及一种自然流水型太阳能综合利用装置。

背景技术

随着化石能源的日益匮乏，新能源、可再生能源的发展日益得到人们的重视。太阳能取之不尽用之不竭，太阳能光伏发电成为各国重点发展的新能源技术领域。普通太阳能光伏电池发电的原理是太阳光透过盖板和EVA照射到光伏电池上，光伏电池吸收透过的太阳光能后，不到20%转换出电能，其余转换成热量，被电池组件吸收，最后散失在空气中。如果不能加以利用，一方面造成较大的浪费，另一方面热量被光伏组件吸收会使电池板温度升高，降低发电效率的同时缩短了电池组件的寿命。

目前，一般用户需要同时利用太阳能来发电和产生热水，则安装两套系统：太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。两套系统需要的成本较高，在安装面积受限的情况下不一定能满足用户的需求。此外，现有的太阳能光伏发电系统只在于光伏光热的转换，集热器自身存在的温差没有直接利用。

通过专利检索，现有技术中已有相关的技术方案公开。如中国专利号：ZL201320450125.5，申请日：2013年7月26日，发明创造名称为：一种光伏发电组件的热量回收集热管道，该申请案包括：铝合金边框、玻璃盖板、EVA填充层、太阳能电池片和背板，温差发电组件位于背板的下方，温差发电组件中的第一传热板与背板的底部之间设置有导热胶层，第一传热板和第二传热板之间铺设有热电芯片，该热电芯片的高温面与第一传热板之间设置有导热胶层，热电芯片的低温面与第二传热板之间也设置有导热胶层；第二传热板下方设置有绝热材料层，该绝热材料层的顶部铺设有集热管道，集热管道与第二传热板的底面相接触。该申请案虽然可以利用温差进行发电，在一定程度上提高了太阳能的利用率，但是，其具有以下不足之处，其一、在进行强制循环清除水垢时，水流分布不均匀，水垢清除效果差，其二、集热管道的冷却效果较差，使得温差较小，温差发电的效率较低，且不能有效的对光伏发电组件进行降温，其三、太阳能电池片和温差发电片分布不合理，尤其是太阳能电池片与温差发电片不能一一对应设置，使得温差较小，从而降低了温差发电的效率。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中太阳能综合利用系统中，太阳能电池片与温差发电片不能一一对应设置，使得温差发电效率、集热器的热利用效率较低的不足，提供了一种自然流水型太阳能综合利用装置，采用本实用新型的技术方案，太阳能电池片与温差发电片合理布置，提高了温差发电的效率，且该装置横竖任意摆放，总能保证低端流入、高端流出，实现热吸虹的自然循环。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，包括光伏发电组件、温差发电组件和集热管道组件，其中：所述的光伏发电组件包括铝合金边框、玻璃盖板、EVA填充层、太阳能电池片和背板，所述的玻璃盖板的下方铺设有EVA填充层，该EVA填充层内设置有太阳能电池片，且太阳能电池片阵列为9列×4行，所述的EVA填充层的下方设置有背板，该背板的下方设置有温差发电组件；上述的温差发电组件包括第一传热板、第二传热板和温差发电片，所述的第一传热板与背板的底部之间设置有导热胶层，所述的第一传热板和第二传热板之间铺设有温差发电片，且每个温差发电片位于太阳能电池片正下方的对应位置处，温差发电片也阵列为9列×4行，所述的温差发电片的高温面与第一传热板之间设置有导热胶层，该温差发电片的低温面与第二传热板之间也设置有导热胶层；上述的4行温差发电片，其中2行温差发电片串联成第一组，另外2行温差发电片串联成第二组，所述的第一组、第二组并联后与输出接线柱相连，且正极接线柱上设置有防反冲二极管；所述的第二传热板下表面铺设有集热管道组件，且集热管道组件的下周填充有绝热材料层；上述的集热管道组件包括第一环形扁管和第二环形扁管，且第一环形扁管和第二环形扁管是由扁形管连接而成的矩形管道，所述的集热管道组件的两端分别设置有第一环形扁管和第二环形扁管，且第一环形扁管的左下角通过连接管连接有第一外接水管，第一环形扁管的右上角通过首尾顺次相连的扁形管与第二环形扁管的左下角相连，所述的第二环形扁管的右上角通过连接管连接有第二外接水管。本实用新型上述设计的目的在于：其一、太阳能电池片阵列为9列×4行，使得太阳能电池片分布更均匀、更合理，提高了光伏发电组件的发电效率；其二、每个太阳能电池片的下方分别对应设置有温差发电片，使得太阳能电池片与温差发电片一一对应设置，从而提高了温差发电片的发电效率；其三、第一环形扁管的左下角设置有第一外接水管，第一环形扁管的右上角通过首尾顺次相连的扁形管与第二环形扁管的左下角相连，第二环形扁管的右上角设置有第二外接水管，使得在进行强制循环清除水垢时，水流分布更均匀，可有效地清除管内的水垢。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的集热管道组件与第二传热板的底面之间设置有导热胶层，且集热管道组件与第二传热板之间通过不锈钢焊丝加固焊接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的玻璃盖板、EVA填充层、背板、第一传热板、温差发电片、第二传热板、绝热材料层通过铝合金边框层压固定，且绝热材料层的底面通过背封板固定。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

（1）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，由于太阳能电池片的下方分别对应设置有温差发电片，在太阳能电池发电、制造热水的同时，利用电池背板与集热管道组件之间的温差进一步发电，提高了太阳能的综合利用效率；

（2）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，由于太阳能电池片阵列为9列×4行，使得太阳能电池片分布更均匀、更合理，提高了光伏发电组件的发电效率，且每个太阳能电池片的下方分别对应设置有温差发电片，使得太阳能电池片与温差发电片一一对应设置，从而提高了温差发电片的发电效率；

（3）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，由于第一环形扁管的左下角设置有第一外接水管，第一环形扁管的右上角通过首尾顺次相连的扁形管与第二环形扁管的左下角相连，第二环形扁管的右上角设置有第二外接水管，使得在进行强制循环清除水垢时，水流分布更均匀，可有效地清除管内的水垢，另外，第一外接水管与第二外接水管斜对角设置，使得该装置横竖任意摆放，总能实现入口在低端，出口在高端，实现热吸虹的自然循环；

（4）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，其温差发电片的高温面与第一传热板之间设置有导热胶层，温差发电片的低温面与第二传热板之间也设置有导热胶层，上述第一传热板和第二传热板的设计，使得温差发电片高温面与低温面均受热均匀，且增加了传热效率；

（5）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，集热管道周围的空间由绝热材料层包覆，外部再由背板贴封，能够阻止热量向外界的散发，从而充分利用热量，提高太阳能的利用效率；

（6）本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置，其中2行温差发电片串联成第一组，另外2行温差发电片串联成第二组，第一组、第二组并联后与输出接线柱相连，多个温差发电片先串联再并联，即提供了较高的输出电压，也提供了相对较大的输出电流；且正极接线柱上设置有防反冲二极管，防止产生逆流电流。

附图说明

图1为本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置的结构示意图；

图2为本实用新型的集热管道组件在第二传热板下方的铺设示意图；

图3为本实用新型的温差发电片的布置示意图。

示意图中的标号说明：

1、铝合金边框；2、玻璃盖板；3、EVA填充层；4、太阳能电池片；5、背板；61、第一传热板；62、第二传热板；7、温差发电片；8、扁形管；9、绝热材料层；10、背封板；11、连接管；12、固定杆；13、第一外接水管；14、第二外接水管；15、第一环形扁管；16、第二环形扁管；17、防反冲二极管。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1、图2和图3，本实施例的一种自然流水型太阳能综合利用装置，包括光伏发电组件、温差发电组件和集热管道组件，其中：所述的光伏发电组件包括铝合金边框1、玻璃盖板2、EVA填充层3、太阳能电池片4和背板5，所述的玻璃盖板2的下方铺设有EVA填充层3，该EVA填充层3内设置有太阳能电池片4，且太阳能电池片4阵列为9列×4行，使得太阳能电池片4分布更均匀、更合理，提高了光伏发电组件的发电效率，所述的EVA填充层3的下方设置有背板5，该背板5的下方设置有温差发电组件（如图1所示）。

本实施例的温差发电组件包括第一传热板61、第二传热板62和温差发电片7，所述的第一传热板61与背板5的底部之间设置有导热胶层，所述的第一传热板61和第二传热板62之间铺设有温差发电片7，且每个温差发电片7位于太阳能电池片4中心正下方的对应位置处，温差发电片7也阵列为9列×4行，在集线盒位置处的两块温差发电片7位置略偏（如图3所示），由于每个太阳能电池片4的下方分别对应设置有温差发电片7，使得太阳能电池片4与温差发电片7一一对应设置，增大了温差发电片7高温面与低温面之间的温度差值，从而提高了温差发电片7的发电效率。

本实施例的温差发电片7的型号为SP1848-27145，温差发电片7的高温面与第一传热板61之间设置有导热胶层，该温差发电片7的低温面与第二传热板62之间也设置有导热胶层，第一传热板61和第二传热板62的设计，使得温差发电片7高温面与低温面均受热均匀，且提高了传热效率；上述的4行温差发电片7，其中2行（18个）温差发电片7串联成第一组，另外2行（18个）温差发电片7串联成第二组，所述的第一组、第二组并联后与输出接线柱相连，多个温差发电片7先串联再并联，即提供了较高的输出电压，也提供了相对较大的输出电流，且正极接线柱上设置有防反冲二极管17，从而防止产生逆流电流。

本实施例的第二传热板62下表面铺设有集热管道组件（如图1所示），该集热管道组件与第二传热板62之间通过不锈钢焊丝加固焊接，从而对集热管道组件进行有效固定；集热管道组件的下周填充有绝热材料层9，外部再由背板5贴封，能够阻止热量向外界散发，充分利用热量，提高太阳能的利用效率。

本实施例在光伏发电组件发电的同时，可利用光伏发电组件的背板5与集热管道组件之间的温差进一步发电，提高了太阳能的综合利用效率，且集热管道组件与第二传热板62的底面之间设置有导热胶层，使得集热管道组件能够快速地带走光伏发电组件的热量，保证了光伏发电组件的温度不会过高，延长了光伏发电组件的寿命，且使得温度差值增大，提高了温差发电的效率。

本实施例的集热管道组件包括第一环形扁管15和第二环形扁管16，且第一环形扁管15和第二环形扁管16是由扁形管8连接而成的矩形管道（如图2所示），且第一环形扁管15和第二环形扁管16的进、出水口分别设置在其矩形管道的斜对角上，在进行强制循环清除集热管道组件内的水垢时，水流总是从矩形管道的一角流到其斜对角上，使得水流通过第一环形扁管15和第二环形扁管16时分布更均匀；矩形管道上不会出现一侧的扁形管8内水流过大，而另一侧扁形管8内水流过小，从而有效地清除管内的水垢。

本实施例的集热管道组件的两端分别设置有第一环形扁管15和第二环形扁管16，且第一环形扁管15的左下角通过连接管11连接有第一外接水管13，第一环形扁管15的右上角通过首尾顺次相连的扁形管8与第二环形扁管16的左下角相连，且扁形管8之间通过回转头首尾顺次相连；所述的第二环形扁管16的右上角通过连接管11连接有第二外接水管14（如图2所示）；如此，使得第一外接水管13与第二外接水管14斜对角设置，且第一外接水管13和第二外接水管14即可作为进水管，又可以作为出水管，该装置横竖任意摆放，冷却水总能实现低端进、高端出，实现热吸虹的自然循环，源源不断地产生热水。

本实施例的玻璃盖板2、EVA填充层3、背板5、第一传热板61、温差发电片7、第二传热板62、绝热材料层9通过铝合金边框1层压固定，且绝热材料层9的底面通过背封板10固定。

实施例2

本实施例的基本结构同实施例1，其不同之处在于：所述的相邻的扁形管8之间通过固定杆12进行固定（如图2所示），从而对集热管道组件的扁形管8进行更好地固定，防止扁形管8发生松动，所述的扁形管8的横截面为矩形，且截面尺寸为1.5cm×2.5cm。

实施例1-2中，在使用本实用新型的装置时，在光伏发电组件发电、集热管道组件制造热水的同时，利用电池背板5与集热管道组件之间的温差进一步发电，提高了太阳能的综合利用效率；且第一外接水管13与第二外接水管14斜对角设置，该装置横竖任意摆放，冷却水总能实现低端进、高端出，实现热吸虹的自然循环产生热水，在利用强制循环清除集热管道组件内的水垢时，第一外接水管13与第二外接水管14均可作为进水管，且第一环形扁管15和第二环形扁管16的进、出水口设置在矩形管道的斜对角上，使得水流通过第一环形扁管15和第二环形扁管16时均匀分布，可有效地清除管内的水垢。

本实用新型的一种自然流水型太阳能综合利用装置的每个太阳能电池片4的下方分别对应设置有温差发电片7，使得太阳能电池片4与温差发电片7一一对应设置，增大了温差发电片7高温面与低温面之间的温度差值，从而提高了温差发电片7的发电效率，该装置在实验室进行300W/m2辐照度时，光伏发电组件与集热管道组件在稳定状态下可形成30℃温差，此时每个温差发电片7开路电压为1.5V，短路电流为300mA，2行（18个）温差发电片7串联（如图3所示），可形成27V的开路电压，第一组、第二组并联后可形成600mA的短路电流，其输出功率已超过太阳能电池组件，由此看来，该装置的温差发电组件具有相当可观的发电效果，大大提高了太阳能的综合利用效率。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种自然流水型太阳能综合利用装置，其特征在于：包括光伏发电组件、温差发电组件和集热管道组件，其中：所述的光伏发电组件包括铝合金边框（1）、玻璃盖板（2）、EVA填充层（3）、太阳能电池片（4）和背板（5），所述的玻璃盖板（2）的下方铺设有EVA填充层（3），该EVA填充层（3）内设置有太阳能电池片（4），且太阳能电池片（4）阵列为9列×4行，所述的EVA填充层（3）的下方设置有背板（5），该背板（5）的下方设置有温差发电组件；

上述的温差发电组件包括第一传热板（61）、第二传热板（62）和温差发电片（7），所述的第一传热板（61）与背板（5）的底部之间设置有导热胶层，所述的第一传热板（61）和第二传热板（62）之间铺设有温差发电片（7），且每个温差发电片（7）位于太阳能电池片（4）正下方的对应位置处，温差发电片（7）也阵列为9列×4行，所述的温差发电片（7）的高温面与第一传热板（61）之间设置有导热胶层，该温差发电片（7）的低温面与第二传热板（62）之间也设置有导热胶层；上述的4行温差发电片（7），其中2行温差发电片（7）串联成第一组，另外2行温差发电片（7）串联成第二组，所述的第一组、第二组并联后与输出接线柱相连，且正极接线柱上设置有防反冲二极管（17）；

所述的第二传热板（62）下表面铺设有集热管道组件，且集热管道组件的下周填充有绝热材料层（9）；上述的集热管道组件包括第一环形扁管（15）和第二环形扁管（16），且第一环形扁管（15）和第二环形扁管（16）是由扁形管（8）连接而成的矩形管道，所述的集热管道组件的两端分别设置有第一环形扁管（15）和第二环形扁管（16），且第一环形扁管（15）的左下角通过连接管（11）连接有第一外接水管（13），第一环形扁管（15）的右上角通过首尾顺次相连的扁形管（8）与第二环形扁管（16）的左下角相连，所述的第二环形扁管（16）的右上角通过连接管（11）连接有第二外接水管（14）。

2.根据权利要求1所述的一种自然流水型太阳能综合利用装置，其特征在于：所述的集热管道组件与第二传热板（62）的底面之间设置有导热胶层，且集热管道组件与第二传热板（62）之间通过不锈钢焊丝加固焊接。

3.根据权利要求1或2所述的一种自然流水型太阳能综合利用装置，其特征在于：所述的玻璃盖板（2）、EVA填充层（3）、背板（5）、第一传热板（61）、温差发电片（7）、第二传热板（62）、绝热材料层（9）通过铝合金边框（1）层压固定，且绝热材料层（9）的底面通过背封板（10）固定。