CN204481760U - 一种简易型太阳能集热发电组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易型太阳能集热发电组件，属于太阳能利用领域。本实用新型的集热发电组件包括边框、光伏组件、集热水箱和光伏热电组件，光伏组件中的背板通过导热胶贴附在集热水箱上表面，EVA填充层设置在上玻璃盖板与背板之间，太阳能电池片均匀分布在EVA填充层中；光伏热电组件包括下光伏组件和温差发电片，温差发电片被下光伏组件中的背板压靠在集热水箱下表面，并在温差发电片两侧填充导热胶；通过边框将光伏组件、集热水箱、温差发电片和下光伏组件层压固定。本实用新型简化了集热发电组件的结构，通过各个装置有机组合，实现了光伏发电、温差发电和光能制热的功能，增加了太阳能利用率，提高了集热发电效率。

Description

一种简易型太阳能集热发电组件

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，更具体地说，涉及一种简易型太阳能集热发电组件。

背景技术

太阳能集热技术不断发展创新，在国民经济的各个领域中广泛应用，特别在民用领域，太阳灶的应用已经得到人们的认可，给人们的生活带来了实实在在的方便。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。

跟随国家政策的发展趋势，民用的太阳能光伏发电系统将会成为常见的普通家电，且太阳能光伏发电系统会朝着发电、热水、煮饭等多元化发展。目前，现有的太阳能光伏发电系统已具有同时进行发电和热水的功能，但缺少与其他太阳能利用装置的有效组合，不能最大限度的将太阳能使用到生活中，例如中国专利申请号：201320450118.5，申请日：2013年7月26日，发明创造名称为：一种太阳能光伏-光热-热电综合利用系统，该申请案公开了一种太阳能光伏-光热-热电综合利用系统，包括集热器、光热保温桶组件和光伏热电控制电路，集热器中的玻璃盖板、EVA填充层、背板、第一传热板、热电芯片、第二传热板、绝热材料层通过铝合金边框层压固定；光热保温桶组件包括第一水泵、第二水泵、第一级保温桶、水位兼温度传感器、温控装置、电磁阀、第二级保温桶和辅助加热装置，第二级保温桶内部设置有辅助加热装置；集热器中的太阳能电池片与热电芯片并联后连接至控制器，控制器分别与蓄电池、逆变器相连接，逆变器与负载相连。该专利方案能够同时进行发电和热水，但是系统结构复杂，缺少聚光设备，对太阳能的利用有限，而且热水传输过程中散失热量较多。

又如中国专利申请号：201420221311.6，申请日：2014年4月30日，发明创造名称为：一种太阳灶聚光式光伏光热发电综合利用装置，该申请案包括光伏光热温差发电锅炉、聚光式太阳灶和太阳灶及锅炉支架组件，聚光式太阳灶将收集到的太阳光反射给光伏光热温差发电锅炉；顶部光伏发电组件和底部光伏发电集热器分别位于炉体的顶端和底端，底部光伏发电集热器与炉体之间还设置有温差发电片，均用于太阳能光伏发电。该专利方案将集热器与炉体结合，并利用太阳灶聚集光能。但该方案中的光伏组件直接固定在锅炉的上下端，受锅炉自身高度影响，热水在锅炉内部循环效率较低。

此外，本方案申请人在2015年1月28日所提交的申请号为2015100446498的专利方案中也涉及到太阳能光伏-光热-热电技术的应用，但经过发明人的多次探索，发现该方案仍存在以下缺点：1)集热水管与温差发电片接触面积有限，温差发电效率低，同时水管不能最大限度的吸收热量；2)所使用的绝热材料阻挡热量向外部散失，但集热水管单位时间内所吸收热量有限，剩余热量留存在集热器组件内部使组件温度升高，会对集热器组件产生降效减寿的副作用。基于上述原因，本方案发明人对原方案进行多次探索改进，以求太阳能得到更好的利用。

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装置的集热发电组件结构复杂、发电集热效率低的不足，提供了一种简易型太阳能集热发电组件，本实用新型的技术方案，简化了集热发电组件的内部构造和系统组成，通过各部分的有机组合，实现了光伏发电、温差发电和光能制热的功能，增加了太阳能利用率，提高了集热发电效率，降低了成本。

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：

本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件，包括集热发电组件，所述集热发电组件包括边框、光伏组件、集热水箱和光伏热电组件，其中：

所述光伏组件包括太阳能电池片、EVA填充层、上玻璃盖板和背板，所述背板通过导热胶贴附在集热水箱上表面，EVA填充层设置在上玻璃盖板与背板之间，太阳能电池片均匀分布在EVA填充层中；所述光伏热电组件包括下光伏组件和温差发电片，其中，下光伏组件与光伏组件结构相同，温差发电片被下光伏组件的背板压靠在集热水箱下表面，并在温差发电片两侧填充导热胶；通过边框将光伏组件、集热水箱、温差发电片和下光伏热电组件层压固定。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的集热水箱进水端设有上水位传感器，并在集热水箱进水端输水管上设置进水电磁阀；集热水箱排水端设有温度兼下水位传感器，并在集热水箱排水端输水管上设置排水电磁阀，所述的进水电磁阀、排水电磁阀、上水位传感器和温度兼下水位传感器均与系统中的控制装置电连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述温差发电片在集热水箱下表面呈阵列分布，且各温差发电片串联后连接至蓄电系统。

作为本实用新型更进一步的改进，所述集热水箱为不锈钢材质。

作为本实用新型更进一步的改进，所述输水管外表面包裹有保温材料层。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件，在集热发电组件中部以集热水箱代替传统的锅炉和集热水管，既增加了集热水箱与温差发电片的接触面积，又增加了集热水箱自身受热面积，加快了热循环，因而使本组件具有更高的发电、集热效率；

(2)本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件，集热水箱上侧设置有光伏组件，集热水箱下侧设置有光伏热电组件，光伏热电组件包括下光伏组件和温差发电片，使本装置能同时进行光伏发电、温差发电和光能制热，增加了太阳能的利用率；

(3)本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件，在集热水箱的进水端设有上水位传感器和进水电磁阀，在集热水箱的排水端设有温度兼下水位传感器和排水电磁阀，将进水端与自来水供水系统相连，使其能够根据设定温度自行工作，无需水泵供水，自动化程度高；

(4)本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件，其集热水箱和背板均为不锈钢材质，不锈钢热传导效率高，并采用具有黑色涂层的背板吸收热量，进一步提高了本组件的集热、发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种简易型太阳能集热发电组件的侧视结构示意图；

图2为本实用新型的集热发电组件的内部结构示意图；

图3为本实用新型中光伏热电组件中太阳能电池片和温差发电片的分布示意图。

示意图中的标号说明：2、集热发电组件；2-1、边框；2-2、太阳能电池片；2-3、EVA填充层；2-4、上玻璃盖板；2-5、背板；2-6、温差发电片；2-7、集热水箱；5-1、排水电磁阀；5-2、进水电磁阀；6-1、温度兼下水位传感器；6-2、上水位传感器。

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

参看图1和图2，本实施例的一种简易型太阳能集热发电组件，包括集热发电组件2，本实施例中的关键点在于采用了新型的集热发电组件2，并根据该集热发电组件2的结构特点对其相应部件进行优化。所述集热发电组件2包括边框2-1、光伏组件、集热水箱2-7和光伏热电组件，通过边框2-1将光伏组件、集热水箱2-7和光伏热电组件压紧固定，其中：

光伏组件包括太阳能电池片2-2、EVA填充层2-3、上玻璃盖板2-4和背板2-8，上述背板2-8通过导热胶贴附在集热水箱2-7上表面，EVA填充层2-3设置在上玻璃盖板2-4与背板2-8之间，太阳能电池片2-2均匀分布在EVA填充层2-3中，且太阳能电池片2-2输出端连接至蓄电系统。

所述光伏热电组件中的下光伏组件与光伏组件结构相同，温差发电片2-6被下光伏组件的背板2-5压靠在集热水箱2-7下表面，且温差发电片2-6在集热水箱2-7下表面呈阵列分布，各温差发电片2-6串联后连接至蓄电系统。此外，在温差发电片2-6两侧填充导热胶，确保温差发电片2-6两侧分别与集热水箱2-7、背板2-5紧密接触，使温差发电片2-6能够快速感测到两边的温度差，当温差达到一定范围时便可利用温差发电片2-6发电。为了快速传递热量，集热水箱2-7采用不锈钢材质，具有更好的导热效果，进一步提高了本系统集热、发电效率。

本实施例中的集热水箱2-7的进水端设有上水位传感器6-2，并在集热水箱2-7的进水端输水管上设置进水电磁阀5-2；集热水箱2-7排水端设有温度兼下水位传感器6-1，并在集热水箱2-7排水端输水管上设置排水电磁阀5-1，其中的进水电磁阀5-2、排水电磁阀5-1、上水位传感器6-2和温度兼下水位传感器6-1均与系统中的控制装置电连接。

现有技术中具有光伏、光热、热电功能的太阳能综合利用装置多是采用太阳灶式结构，利用太阳灶的聚光作用为集热发电组件2，经过研究发现，太阳灶的聚光作用较强，工作时其聚光点多是位于集热发电组件2上的同一位置，常常会导致集热发电组件2光热疲劳受损，降低了集热发电组件2的使用寿命。而本实施例中的集热发电组件2使用时与平面镜聚光装置结合，平面镜聚光装置将光照汇聚，但不产生聚焦现象，而是利用平行光的叠加达到汇聚光线的作用，光热更均匀，对集热发电组件2的损害小。

集热器组件(即本实施例中的集热发电组件2)是整个系统的核心部件，决定了天阳能综合利用装置的综合性能，而现有技术中的集热器组件存在较多缺陷。一方面，普通集热器组件多是单面同时设置电池发电片和温差发电片，这种结构不利于温差发电片的工作，工作一段时间后集热器组件内的温度升高，导致温差发电片两侧温差不明显，发电效率降低；另一方面，传统的锅炉式储水集热装置因其自身高度的影响，锅炉内部的水热循环较慢，难以快速加热；盘管式储水集热装置因管体的结构原因，与温差发电片的接触面较小，温差发电效率低，而且盘管受热面积有限。本实施例中的集热发电组件2将光伏组件设置在集热水箱2-7上表面，热电组件设置在集热水箱2-7下表面，光伏组件和热电组件分别单独设置，两者互不影响；采用扁平状集热水箱2-7作为储水集热装置，使集热水箱2-7上下两侧的受热面积更大，表面的热量分布更均匀，水热循环更快；此外，平面结构有助于集热水箱2-7下表面和温差发电片2-6完全贴合，进一步提高了发电效率。

为了避免能量损失，节约成本，本实施例的热水传输管路也被简化，通过设置的进水电磁阀5-2、排水电磁阀5-1、上水位传感器6-2和温度兼下水位传感器6-1能直接控制集热水箱2-7内的冷热水的更换。工作时，将集热水箱2-7的进水端输水管与自来水供水系统相连通，控制装置控制进水电磁阀5-2打开，集热水箱2-7内开始进水，当集热水箱2-7内水位达到指定位置时，上水位传感器6-2将信号传递给控制装置，控制装置调整进水电磁阀5-2关闭；工作一段时间后，集热水箱2-7内水温上升，并利用温度兼下水位传感器6-1进行温度检测判断，当水温达到要求后，温度兼下水位传感器6-1将该信号传递到控制装置，则控制装置驱动排水电磁阀5-1打开，开始排出热水；当温度兼下水位传感器6-1检测到热水被排完时，信号被传递到控制装置，则控制装置驱动排水电磁阀5-1关闭，然后打开进水电磁阀5-2，进行下一次的进水与加热，整个过程高效简单，热量损失少。

本实施例的集热发电组件2，以更简单的结构进行光伏发电、温差发电和光能制热工作，使太阳能在生活中得到有效利用，增加了太阳能利用率，提高了集热发电效率，降低了成本。

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 (5)

1.一种简易型太阳能集热发电组件，包括集热发电组件(2)，其特征在于：所述集热发电组件(2)包括边框(2-1)、光伏组件、集热水箱(2-7)和光伏热电组件，其中：

所述光伏组件包括太阳能电池片(2-2)、EVA填充层(2-3)、上玻璃盖板(2-4)和背板(2-5)，所述背板(2-5)通过导热胶贴附在集热水箱(2-7)上表面，EVA填充层(2-3)设置在上玻璃盖板(2-4)与背板(2-5)之间，太阳能电池片(2-2)均匀分布在EVA填充层(2-3)中；所述光伏热电组件包括下光伏组件和温差发电片(2-6)，其中，下光伏组件与光伏组件结构相同，温差发电片(2-6)被下光伏组件的背板(2-5)压靠在集热水箱(2-7)下表面，并在温差发电片(2-6)两侧填充导热胶；通过边框(2-1)将光伏组件、集热水箱(2-7)、温差发电片(2-6)和下光伏热电组件层压固定。

2.根据权利要求1所述的一种简易型太阳能集热发电组件，其特征在于：所述的集热水箱(2-7)进水端设有上水位传感器(6-2)，并在集热水箱(2-7)进水端输水管上设置进水电磁阀(5-2)；集热水箱(2-7)排水端设有温度兼下水位传感器(6-1)，并在集热水箱(2-7)排水端输水管上设置排水电磁阀(5-1)，所述的进水电磁阀(5-2)、排水电磁阀(5-1)、上水位传感器(6-2)和温度兼下水位传感器(6-1)均与集热发电组件(2)中的控制装置电连接。

3.根据权利要求2所述的一种简易型太阳能集热发电组件，其特征在于：所述温差发电片(2-6)在集热水箱(2-7)下表面呈阵列分布，且各温差发电片(2-6)串联后连接至蓄电系统。

4.根据权利要求3所述的一种简易型太阳能集热发电组件，其特征在于：所述集热水箱(2-7)为不锈钢材质。

5.根据权利要求4所述的一种简易型太阳能集热发电组件，其特征在于：所述输水管外表面包裹有保温材料层。