CN204131464U - 太阳能光热复合利用装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光热复合利用装置，包括热水器保温水箱和与热水器保温水箱连接的太阳能光伏光热复合组件，太阳能光伏光热复合组件包括光伏组件和光热组件，所述光伏组件包括从上到下依次设置的透明树脂防护层、EVA胶膜层、太阳能光伏电池片、ETFE膜层、柔性石墨板和导热底板，本实用新型提高了太阳能光伏组件和光热组件的使用寿命，结构简单、安装方便、成本较低的光伏光热一体化组件；同时，本实用新型还能够在光照条件不足时实现对光热组件的热能补充，进一步增加了本实用新型的适用性。

Description

太阳能光热复合利用装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能应用技术领域，具体是太阳能光热复合利用装置。
背景技术
[0002] 随着中国经济快速发展，人民生活水平不断提高，对能源的需求亦随之递增。目前能源消耗主要为煤、石油和天然气等化石燃料。由于我国石油储量有限，目前将近50%的原油依靠进口，煤依然是我国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已成为我国可持续发展战略中必须认真对待的问题。太阳能是一种巨大的对环境无污染的能源，地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。我国是世界上太阳能最丰富的国家之一，我国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米，年日照时数2200小时的地区约占我国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达3000小时以上。
[0003] 太阳能电池组件主要以半导体材料为基础制作，基本结构包括框体及设置于框体内的组件结构。其中，组件结构包括透光的前表面玻璃基片、透明密封件(如EVA胶)、电池片及背封薄膜(后表面保护部件，如PVF聚氟乙烯、TPT/TPE)等。工作原理是太阳光透过基片照射在光电产生器件上，光电产生器件通过光电效应直接将光能转换为电能，经与电池组件配套使用的光伏接线盒，将电能输出后使用。太阳能电池在将光能转换成电能的过程中，并不是将全部的光能的都转换成电能。理论研究表明，单极单晶硅材料的太阳能电池在0°C时的转换效率的理论物理极限为30%。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时输出功率将下降。在实际应用中，标准条件下，晶体硅电池平均效率在15%上下。也就是说，太阳能电池只能将15%的光能转换成可用电能，其余的85%都被转化为热能。在转换过程中，随着热能的增加，电池温度不断升高，除了光电转换效率大大降低外，太阳能电池的使用寿命也将缩短。为使太阳能电池组件能长久地正常工作，现有技术中，在框体外加设散热装置(类似于水冷、气冷等散热系统，通过循环水或循环气吸热，达到散热目的)。但热能亦是太阳能电池组件吸收太阳辐射能源的一部分，若能将该部分能源取出并收集，加以利用，而非将其视为需消散的有害热量，便能达到充分利用能源的目的，且拓宽了太阳能电池组件的使用功能。为尽可能使电池效率保持在较高水平，充分利用吸收的太阳辐射能源，同时避免热量对组件光电转换效率的影响，延长电池组件的使用寿命，可以通过在太阳能电池组件上设置导热层，将光电转换过程中产生的热能吸收传导，并由其连接的导热元件导出组件结构，由外界取热管路收集，提供给后续热能设备使用。根据其布置的位置在太阳能组件密封件内或密封件外，导热层选择绝缘材料或是高导热材料制成。导热元件可以是具有高导热能力的金属类元件，或是导热能力高于金属类元件的热管等。太阳能光伏光热综合利用的复合组件目前也有研究，大多是将集热管用超声波焊到集热板上，集热板与太阳能光伏组件相贴合，或者将集热管固定连接在太阳能光伏组件的背光面，再在集热管下面安装隔热保温板构成。集热管是固定设置在光伏组件背面，与光伏组件和隔热保温板是硬接触。由于太阳能光伏光热组件一般都在户外使用，而且在运输和安装过程中集热管或集热板与光伏组件及集热管与隔热保温背板之间是硬接触，电池片易被碰碎，而且光伏组件被光面不是完全平整的，与集热管的接触不好，影响传热效率，经集热管吸热传递用于加热循环水时，热水的产出率不高，在夏天时，这一弊端还不是很明显，可以满足人们日常生活中对于热水的使用需求，但是当天气变冷或处于阴雨天时，。太阳能光伏光热综合利用的复合组件中对于太阳热能的利用效率就会大大降低，产出的热水也很少，不能满足人们的使用需求。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种太阳能光热复合利用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006] 太阳能光热复合利用装置，包括热水器保温水箱和与热水器保温水箱连接的太阳能光伏光热复合组件，太阳能光伏光热复合组件包括光伏组件和光热组件，所述光伏组件包括从上到下依次设置的透明树脂防护层、EVA胶膜层、太阳能光伏电池片、ETFE膜层、柔性石墨板和导热底板，太阳能光伏电池片的上表面依次粘接设置有EVA胶膜层和透明树脂防护层；太阳能光伏电池片的下表面依次粘接设置有四氟乙烯ETFE膜层和导热底板，所述四氟乙烯ETFE膜层与导热底板之间设置柔性石墨板；所述光热组件包括设置于导热底板背面的集热管，所述集热管外侧设置有隔热保温背板，在集热管与隔热保温背板之间设置橡塑保温层；热水器保温水箱的下端与所述的集热管连通；集热管的下端穿出光热组件并且管路连接一无泵循环电充热装置，所述无泵循环电充热装置包括一电加热器以及一由进水管、回水管、换热管、单向阀组成的循环回路，所述电加热器安装在循环回路中，所述回水管的进水口伸出光热组件外，所述进水管与回水管通过换热管在光热组件下端内部连通，所述进水管与回水管上分别安装有单向阀，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和电加热器均安装在进水管上，所述第二单向阀安装在回水管上，所述进水管的进水口连接电加热器的出水口，所述电加热器的进水口连接第一单向阀的出水口，所述回水管的出水口连接第二单向阀的进水口。
[0007] 进一步的，所述的ETFE膜层将太阳能光伏电池片的下端包覆在内。
[0008] 进一步的，在所述热水器保温水箱的侧壁上设有温度液位探头和热水器上下水管，所述温度液位探头设置在所述热水器保温水箱的侧壁顶部，所述热水器上下水管设置在所述热水器保温水箱的侧壁底部；在热水器保温水箱内设有溢流排气管。
[0009] 与现有技术相比，本实用新型提高了太阳能光伏组件和光热组件的使用寿命，结构简单、安装方便、成本较低的光伏光热一体化组件，该光伏光热一体化组件可以增加光伏电池的转换效率，以及光热与光电的转换性能，增加单位面积上太阳能转换效率，增加太阳能利用效率，实现太阳能发电热水同体同步，节省空间资源；同时，本实用新型还能够在光照条件不足时实现对光热组件的热能补充，进一步增加了本实用新型的适用性。
附图说明
[0010] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0011] 图2为本实用新型中太阳能光伏光热复合组件的结构示意图。
[0012] 图中:1_热水器保温水箱，2-太阳能光伏光热复合组件，21-透明树脂防护层，22-太阳能光伏电池片，23-EVA胶膜层，24-柔性石墨板，25-导热底板，26-集热管，27-隔热保温背板，28-橡塑保温层，29-ETFE膜层，3-换热管，4-回水管，5-电加热器，6-第二单向阀，8-第一单向阀，9-吸热管层，10-进水管。
具体实施方式
[0013] 下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0014] 请参阅图1〜2，太阳能光热复合利用装置，包括热水器保温水箱I和与热水器保温水箱I连接的太阳能光伏光热复合组件2，太阳能光伏光热复合组件2包括光伏组件和光热组件，所述光伏组件包括从上到下依次设置的透明树脂防护层21、EVA胶膜层23、太阳能光伏电池片22、ETFE膜层29、柔性石墨板24和导热底板25，太阳能光伏电池片22的上表面依次粘接设置有EVA胶膜层23和透明树脂防护层21 ;太阳能光伏电池片22的下表面依次粘接设置有四氟乙烯ETFE膜层29和导热底板25，ETFE膜层29将太阳能光伏电池片22的下端包覆在内，所述四氟乙烯ETFE膜层29与导热底板25之间设置柔性石墨板24 ;透明树脂防护层21设置于最上层用于吸收太阳光，ETFE膜层29其透光性和耐候性好，具有表面不容易存留附着物，透明度高，轻量化，反粘性强，耐穿透等机械强度优异的特点，而且其耐放射线性良，能够有效地提高抗老化性、耐腐蚀性，实现环保的目的，从而延长了抗老化型太阳能电池组件的使用寿命，提高抗老化型太阳能电池组件的工作效率；柔性石墨板5用于导热并起缓冲作用，避免太阳能光伏电池片22与导热底板25的硬性接触而产生磨损或损坏，同时提高密封性能，还可避免导热底板25的温度过高以提高光电转化；所述光热组件包括设置于导热底板25背面的集热管26，所述集热管26外侧设置有隔热保温背板27，在集热管26与隔热保温背板27之间设置橡塑保温层28 ;隔热保温背板27用于支撑集热管26，橡塑保温层28起到衬垫的作用，避免集热管26与隔热保温背板27的硬性接触而损伤，同时橡塑保温层28可起到进一步加强隔热保温的作用。
[0015] 在所述热水器保温水箱I的侧壁上设有温度液位探头和热水器上下水管，所述温度液位探头设置在所述热水器保温水箱I的侧壁顶部，所述热水器上下水管设置在所述热水器保温水箱的侧壁底部，在热水器保温水箱内设有溢流排气管；热水器保温水箱I的下端与所述的集热管26连通；集热管26的下端穿出光热组件并且管路连接一无泵循环电充热装置，所述无泵循环电充热装置包括一电加热器5以及一由进水管10、回水管4、换热管3、单向阀组成的循环回路，所述电加热器5安装在循环回路中，所述回水管4的进水口伸出光热组件外，所述进水管10与回水管4通过换热管3在光热组件下端内部连通，所述进水管10与回水管4上分别安装有单向阀，所述单向阀包括第一单向阀8和第二单向阀6，所述第一单向阀8和电加热器5均安装在进水管10上，所述第二单向阀6安装在回水管4上，所述进水管10的进水口连接电加热器5的出水口，所述电加热器5的进水口连接第一单向阀8的出水口，所述回水管4的出水口连接第二单向阀6的进水口。
[0016] 本实用新型的工作原理是:水在电加热器处受热压力增加，然后热量传递给集热管，电加热器处的水流温度下降压力减小，形成压力差，推动水在单向循环回路中流动，从而在不需要水泵的情况下进行自动循环加热。当工作条件苛刻的情况下，也可以在单向导通元件一和单向导通元件二之间连接一个膨胀罐，以用于提高系统的稳定性；另外，本实用新型提高了太阳能光伏组件和光热组件的使用寿命，结构简单、安装方便、成本较低的光伏光热一体化组件，该光伏光热一体化组件可以增加光伏电池的转换效率，以及光热与光电的转换性能，增加单位面积上太阳能转换效率，增加太阳能利用效率，实现太阳能发电热水同体同步，节省空间资源。
[0017] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.太阳能光热复合利用装置，其特征在于，包括热水器保温水箱和与热水器保温水箱连接的太阳能光伏光热复合组件，太阳能光伏光热复合组件包括光伏组件和光热组件，所述光伏组件包括从上到下依次设置的透明树脂防护层、EVA胶膜层、太阳能光伏电池片、ETFE膜层、柔性石墨板和导热底板，太阳能光伏电池片的上表面依次粘接设置有EVA胶膜层和透明树脂防护层；太阳能光伏电池片的下表面依次粘接设置有四氟乙烯ETFE膜层和导热底板，所述四氟乙烯ETFE膜层与导热底板之间设置柔性石墨板；所述光热组件包括设置于导热底板背面的集热管，所述集热管外侧设置有隔热保温背板，在集热管与隔热保温背板之间设置橡塑保温层；热水器保温水箱的下端与所述的集热管连通；集热管的下端穿出光热组件并且管路连接一无泵循环电充热装置，所述无泵循环电充热装置包括一电加热器以及一由进水管、回水管、换热管、单向阀组成的循环回路，所述电加热器安装在循环回路中，所述回水管的进水口伸出光热组件外，所述进水管与回水管通过换热管在光热组件下端内部连通，所述进水管与回水管上分别安装有单向阀，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和电加热器均安装在进水管上，所述第二单向阀安装在回水管上，所述进水管的进水口连接电加热器的出水口，所述电加热器的进水口连接第一单向阀的出水口，所述回水管的出水口连接第二单向阀的进水口。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热复合利用装置，其特征在于，所述的ETFE膜层将太阳能光伏电池片的下端包覆在内。
3.根据权利要求1所述的太阳能光热复合利用装置，其特征在于，在所述热水器保温水箱的侧壁上设有温度液位探头和热水器上下水管，所述温度液位探头设置在所述热水器保温水箱的侧壁顶部，所述热水器上下水管设置在所述热水器保温水箱的侧壁底部；在热水器保温水箱内设有溢流排气管。
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