CN204349914U - 一种发电集热幕墙及采用该幕墙的太阳能发电集热系统 - Google Patents

一种发电集热幕墙及采用该幕墙的太阳能发电集热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种发电集热幕墙及采用该幕墙的太阳能发电集热系统，其中发电集热幕墙包括框架本体，以及安装在框架本体前后两侧的前玻璃和后玻璃。在前玻璃的背面设置有呈阵列式分布的硅晶发电片，硅晶发电片的背面贴合有微孔超导片，在硅晶发电片与微孔超导片之间还装设有换热流道。此外，太阳能发电集热系统包括若干个上述发电集热幕墙，储热水箱，设置在储热水箱内的换热盘管，设置在储热水箱上的进水口和出水口，以及用于连接换热盘管、换热流道的循环管路。本实用新型解决现有幕墙仅为采光，或有光伏发电效率不高，以及现有系统不能兼顾发电和供热的问题，与现有的玻璃幕墙相比，其光电转换效率最大可达17％，集热效率不少于25％，比光电或光热单一利用综合效率最大可以提高到50％。

Description

一种发电集热幕墙及采用该幕墙的太阳能发电集热系统
技术领域
本实用新型属于平板型太阳能集热器领域，尤其是涉及一种发电集热幕墙及采用该幕墙的太阳能发电集热系统。
背景技术
玻璃幕墙作为一种美观新颖的建筑墙体装饰方式，普遍应用于城市的高层建筑中。现有的发电式玻璃幕墙大多采用玻璃与硅晶片的组合形式，除了具有一定的装饰效果外，还能满足日常的供电需求。其原理是利用硅晶片在太阳光的照射下，使其产生电子空穴对，并在PN结上产生光电流和光电压，实现太阳能的光电转换。但是在上述过程中，随着工作时间的延长硅晶片所处的环境温度越来越高，势必导致其发电效率的降低。因此，如何对硅晶片进行有效的散热以提高玻璃幕墙的发电效率已然成为本技术领域亟待解决的技术问题。
此外，现有的太阳能发电或供热设备往往只能实现单一的功能，尤其在夏季，由发电时集聚的热量要缩短硅晶片使用寿命，还将要影响玻璃幕墙的隔热功能，而额外增加室内降温成本。如何兼顾发电和供热，并使硅晶片在发电时基本保持低温以确保其发电效率，也是本领域亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了克服上述技术问题，本实用新型的目的之一是提供一种发电集热幕墙，解决现有幕墙发电效率不高的问题。
此外，本实用新型的另一个目的是提供一种太阳能发电集热系统，解决现有系统不能兼顾发电和供热的问题。
针对发电集热幕墙这一主题，本实用新型所采用的技术方案是：一种发电集热幕墙，包括框架本体，以及安装在框架本体前后两侧的前玻璃和后玻璃。其中，在前玻璃的背面设置有呈阵列式分布的硅晶发电片，其排列和密度需兼顾采光发电需要两者平衡选择。硅晶发电片的背面贴合有微孔超导片，在硅晶发电片与微孔超导片之间还装设有换热流道。微孔超导片的上下两端端部密封，其内部设置有一组竖直排列的超导液微孔通道，超导液微孔通道内密封灌有超导液；该微孔超导片上还设有与换热流道相适配的微孔超导片弯曲段，该微孔超导片弯曲段包住换热流道的外部。在硅晶发电片的布置上需要兼顾幕墙的透光性，因此优选为竖直间隔排布。换热流道的材质优选为铝管。采用上述技术方案，通过在硅晶发电片的背面紧贴有微孔超导片，换热流道优选设置在微孔超导片的上端，使得硅晶发电片工作时产生的热量被超导液吸收，此吸热过程中超导液微孔通道内部的超导液发生相变并迅速地将热量传递至与其相连的换热流道，由于换热流道内部初始时为较冷介质，因此热量又再次被换热流道内的较冷介质吸收并转变成较热介质，热量汇流传递到储热水箱下部盘管进行热交换，而换热流道的传导介质被冷却后又重新相变回液体状态，等待重新被汽化，如此循环以实现对硅晶发电片的持续散热降温，所收集的热能可供生活热水，进而提高幕墙的发电兼集热的综合效率。
作为本实用新型的进一步改进，上述换热流道呈U形，并且其两端贯穿后玻璃突出设置，在换热流道与后玻璃的连接处还设有防止换热流道晃动并提高密封性能的密封胶圈。当然，换热流道的形状不限于U形，也可以为直线形，S形等其他形状。
进一步的，硅晶发电片竖直间隔排列。微孔超导片中超导液微孔通道的截面呈圆形、方形或椭圆形。在前玻璃与后玻璃之间还设置有用于隔热的抽真空区域。
为了防止换热流道暴露在外部影响美观，在硅晶发电片的上下两端横向间隔设有一组盖板，该盖板优选为硅晶片盖板。
针对太阳能发电集热系统这一主题，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能发电集热系统，其包括储热水箱，设置在储热水箱内部的换热盘管，在储热水箱上设置有进水口和出水口，还包括与换热盘管两端通过循环管路相连的发电集热器。具体的，发电集热器包括并联设置的一组前述发电集热幕墙，当然实际使用时，发电集热幕墙的连接方式也可以采用混联的方式为最佳，换热盘管两端的管路分别对应连接在换热流道的两端。在前述管路上还设有一循环泵，以实现上述换热流道、管路和换热盘管内部介质的循环。如前面所述，初始状态时换热流道的一端通过冷水管道与换热盘管的一端相连，经过微孔超导片的热传递后，其另一端经热水管道连至换热盘管的另一端，实现对换热盘管热源的循环供应，与此同时换热盘管对储热水箱内部的水源进行加热，实现热量的收集。优选的，可以在储热水箱和出水口上均包覆一层保温棉，以防止热量的流失。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过在硅晶发电片的背面设置封闭的微孔超导片，并在微孔超导片的内部灌注超导液，使得硅晶发电片在工作中产生的热能可以被微孔超导片吸收，进而保证了硅晶发电片始终处于一个较低的温度环境，提高了发电效率，还能有效阻止硅晶片高温老化而显著延长使用寿命；与此同时，微孔超导片将热量传递至换热流道，该换热流道与换热盘管相连通，并通过换热盘管对储热水箱内部的水源进行加热，进而实现热量的收集。本实用新型兼有发电和供热两大功能，且两者相辅相成，在提高了发电效率的同时，对热量进行收集利用，与现有的玻璃幕墙相比，其光电转换效率最大可达17％，集热效率不少于25％。比光电或光热单一利用综合效率最大可以提高到近50％。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型中发电集热幕墙的主视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为图3的局部放大图。
图5为微孔超导片的立体图。
图6为微孔超导片的侧视图。
图7为图5的A-A的剖视图。
图8为本实用新型中太阳能发电集热系统的结构示意图。
图中，1、框架本体；2、前玻璃；3、后玻璃；4、硅晶发电片；5、微孔超导片；51、微孔超导片弯曲段；6、换热流道；7、超导液微孔通道；8、密封胶圈；9、抽真空区域；10、盖板；101、储热水箱；102、换热盘管；103、进水口；104、出水口；105、管路；1051、冷水管道；1052、热水管道；106、循环泵；107、发电集热器。
具体实施方式
实施例1，
请一并参阅图1至7，一种发电集热幕墙，其包括框架本体1，安装在框架本体1前侧的前玻璃2，安装在框架本体1后侧的后玻璃3，以及设置在前玻璃2与后玻璃3之间的抽真空区域9。
其中，在前玻璃2的背面设置有硅晶发电片4，该硅晶发电片4呈五列十行阵列分布，并且各列之间间隔分布。
在对应硅晶发电片4的背面贴合有微孔超导片5，该微孔超导片5的上下两端密封，其内部设置有一组竖直布置的超导液微孔通道7，超导液微孔通道7内密封有可相变的超导液。超导液微孔通道7的截面呈方形。
在硅晶发电片4与微孔超导片5之间还装设有换热流道6，该换热流道6设置于框架本体1的上部，且呈U形，其两端贯穿后玻璃3突出设置，形成换热流道的进口和出口。在换热流道6与后玻璃3的连接处还设有密封胶圈8。微孔超导片5上还设有与换热流道6相适配的微孔超导片弯曲段51。
为了防止换热流道暴露在玻璃的可视范围内影响美观，在硅晶发电片4的上下两端横向间隔设有一组盖板10，以保持外观上的上下对称。
其工作原理如下：
工作时，太阳光透过前玻璃2照射到硅晶发电片上，硅晶发电片4将太阳能转换为电能，过程中同时产生热能，随着时间的推移，硅晶发电片4的温度越来越高，热能通过热传递被微孔超导片5吸收，超导液微孔通道7内的超导液发生相变并转换为气态上升，所带热能通过热传递被上部换热流道6内的较冷介质吸收，并转变成较热介质经换热流道6的出口输出，而超导液被冷却后又重新相变回液体状态下降到超导液微孔通道下部，等待重新被汽化，如此循环以实现对硅晶发电片4的散热，进而提高幕墙的发电效率和热量的收集。
实施例2，
请参阅图8，一种太阳能发电集热系统，包括储热水箱101，设置在储热水箱101上的进水口103和出水口104，以及设置在储热水箱101内部的换热盘管102。换热盘管102的两端设有管路105，具体的，管路105由冷水管道1051与热水管道1052组成。冷水管道1051与换热流道6的进口相连接，热水管道1052与换热流道6的出口相连接。在冷水管道1051上还设有一循环泵106，以实现上述换热流道6、管路105和换热盘管102内部介质的循环。在储热水箱101和出水口104上均包覆一层保温棉。还包括与换热盘管102两端通过管路105相连的发电集热器107，该发电集热器107包括并联设置的一组实施例1所述的发电集热幕墙。
其工作原理如下：
工作中，换热流道6的进口通过冷水管道1051与换热盘管102的一端相连，其出口经热水管道1052连至换热盘管102的另一端，经过微孔超导片5的热传递后，实现对换热盘管102热源的循环供应，与此同时换热盘管102对储热水箱101内部的水源进行加热，实现热量的收集，需要时，可从出水口104输出，以满足生活或工业需求。
以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变换，这些变换均应视为落入要求保护的本实用新型范围之内。

Claims (8)

1.一种发电集热幕墙，包括框架本体(1)，安装在框架本体(1)前后两侧的前玻璃(2)和后玻璃(3)，其特征在于：所述前玻璃(2)的背面设置有呈阵列式分布的硅晶发电片(4)，该硅晶发电片(4)的背面贴合有微孔超导片(5)，在硅晶发电片(4)与微孔超导片(5)之间还装设有换热流道(6)；所述微孔超导片(5)的上下两端密封，其内部设置有一组竖直排列的超导液微孔通道(7)，密封的超导液微孔通道(7)内灌有超导液；该微孔超导片(5)上还设有与换热流道(6)相适配的微孔超导片弯曲段(51)，换热流道(6)安置在微孔超导片弯曲段(51)内。
2.如权利要求1所述的发电集热幕墙，其特征在于：所述硅晶发电片(4)竖直间隔排列。
3.如权利要求1所述的发电集热幕墙，其特征在于：所述超导液微孔通道(7)的截面呈圆形、方形或椭圆形。
4.如权利要求1所述的发电集热幕墙，其特征在于：所述换热流道(6)设置于框架本体(1)的上部，该换热流道(6)呈U形，并且其两端贯穿后玻璃(3)伸出与外管连接，在换热流道(6)与后玻璃(3)的连接处还设有密封胶圈(8)。
5.如权利要求1所述的发电集热幕墙，其特征在于：所述前玻璃(2)与后玻璃(3)之间设置有抽真空区域(9)。
6.如权利要求1至5任一项所述的发电集热幕墙，其特征在于：所述硅晶发电片(4)的上下两端横向间隔设有一组盖板(10)。
7.一种太阳能发电集热系统，包括储热水箱(101)，设置在储热水箱(101)内部的换热盘管(102)，设置在储热水箱(101)上的进水口(103)和出水口(104)，以及分别安装在换热盘管(102)两端的循环管路(105)，其特征在于：还包括与换热盘管(102)两端通过循环管路相连的发电集热器(107)；该发电集热器(107)包括并联设置的一组如权利要求1至6任一项所述的发电集热幕墙。
8.如权利要求7所述的太阳能发电集热系统，其特征在于：所述循环管 路(105)上还设有一循环泵(106)。
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