CN204555372U - 一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，属于太阳能利用领域。本实用新型包括支撑架、聚光装置、集热发电组件和热水收集装置，所述的聚光装置和集热发电组件安装在支撑架上，聚光装置中装有平面反光镜，所汇聚光线照射在集热发电组件外表面，集热发电组件中设有集热水箱，该集热水箱通过输水管与热水收集装置连通。本实用新型简化了集热发电组件的内部构造和系统组成，用集热水箱代替传统的集热水管来吸收热量，能量吸收更充分，并通过弧形结构的下玻璃盖板增加光照面积，提高了集热发电效率，自动化程度高。

Description

一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统

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，涉及一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统。

背景技术

太阳能是一种清洁、经济、无污染的能源，随着经济的发展和科学技术的不断进步，太阳能的利用受到人们越来越多的关注。太阳能集热技术也不断发展创新，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。太阳能的开发利用潜力十分巨大，太阳能热水利用转化率约为60％～85％，太阳能光伏的转换效率6％～18％，太阳能集热器能将光伏和光热有机的结合起来，实现功能的扩充，发挥光热系统高效率和成本优势，克服光伏组件的低效率成本劣势，使之性价比最高。

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。而太阳能集热器则可以很好的吸收这部分未被转化的热量，并将吸收的热量对水加温，实现太阳能的综合利用。现有的家用太阳能集热器多是与太阳灶配合使用，以增加光照强度，但是太阳能集热器受热面积有限，集热器内部水管不能充分吸收内部热量，在单位时间内所吸收转化的能量有限，因此，如何提高太阳能集热器对光电、光热的转化效率，对太阳能综合利用技术的发展有重要意义。

经过检索发现，现有技术中已有相关的技术方案公开，，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。

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结构复杂、发电集热效率低的不足，提供了一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，本实用新型简化了集热发电组件的内部构造和系统组成，用集热水箱代替传统的集热水管来吸收热量，能量吸收更充分，并通过弧形结构的下玻璃盖板增加光照面积，提高了集热发电效率，自动化程度高。

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：

本实用新型的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，包括支撑架、聚光装置、集热发电组件和热水收集装置，所述的聚光装置和集热发电组件安装在支撑架上，聚光装置所汇聚光线照射在集热发电组件外表面；所述的集热发电组件包括边框、太阳能电池片、EVA填充层、上玻璃盖板、下玻璃盖板、集热水箱和背板，所述背板通过导热胶固定在集热水箱两侧，集热水箱上侧的背板与上玻璃盖板之间设置有EVA填充层，在EVA填充层内均匀分布有太阳能电池片；集热水箱下侧的背板与下玻璃盖板之间设置有EVA填充层，所述下玻璃盖板为中部下凸的弧形结构，太阳能电池片沿下玻璃盖板的弧形面设置在EVA填充层中，并通过边框将集热水箱及其两侧的光伏组件层压固定；所述热水收集装置中设有保温桶，该保温桶通过输水管与集热水箱连通。

作为本实用新型更进一步的改进，所述集热水箱进水端设有上水位传感器，并在集热水箱与储水管道之间设置进水电磁阀；集热水箱排水端设有温度兼下水位传感器，并在集热水箱与热水收集装置之间设置排水电磁阀，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，所述的支撑架包括顶部固定框、固定框支架、第一角度调节架、第二角度调节架和底部框架，所述集热发电组件固定在顶部固定框上，该顶部固定框设置在固定框支架顶端，固定框支架与底部框架中部铰接，所述第一角度调节架和第二角度调节架相配合以调节固定框支架的倾斜角度。

作为本实用新型更进一步的改进，所述聚光装置包括上部反光镜和下部反光镜，上部反光镜设置在顶部固定框两端，下部反光镜包括平面镜、第一伸缩拉杆和第二伸缩拉杆，3块平面镜相排列铰接形成平面镜组，该平面镜组设置在固定框支架两侧，所述平面镜组的内侧平面镜与固定框支架的底杆铰接，平面镜组的外侧平面镜的侧边连接有第一伸缩拉杆，平面镜组的中间平面镜的侧边连接有第二伸缩拉杆，所述第一伸缩拉杆和第二伸缩拉杆的另一端与固定框支架相连。

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。

作为本实用新型更进一步的改进，所述平面镜主要由反光镜、白铁层、三合板和镜框组成。

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)本实用新型的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其下玻璃盖板为中部下凸的弧形结构，并将太阳能电池片沿下玻璃盖板的弧形面设置在EVA填充层中，增加了光照面积，太阳能电池片对光能转化率提高；此外，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，增加了集热水箱自身受热面积，加快了热循环，因而使该集热发电组件具有更高的发电、集热效率；

(2)本实用新型的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，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；

(3)本实用新型的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，在支撑架上设置有上部反光镜和下部反光镜，使集热发电组件有上下两个光热采集面，其聚光效果好，集热水箱上下两侧分别设置光伏组件和热电组件，能同时进行光伏发电和光能制热，提高了太阳能的利用率；

(4)本实用新型的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，简化了集热发电组件的内部构造和系统组成，通过各个装置有机组合，实现了光伏发电和光能制热的功能，结构简单合理。

附图说明

图1为本实用新型的太阳能利用系统的结构示意图；

图2为本实用新型中集热发电组件的内部结构示意图；

图3为本实用新型中集热发电组件的侧视结构示意图；

图4为本实用新型中支撑架的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、保温桶；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、下玻璃盖板；2-6、集热水箱；2-7、背板；3-1、上部反光镜；3-2、下部反光镜；3-2-1、平面镜；3-2-2、第一伸缩拉杆；3-2-3、第二伸缩拉杆；4-1、顶部固定框；4-2、固定框支架；4-3、第一角度调节架；4-4、第二角度调节架；4-5、底部框架；5、输水管；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至图4，本实施例的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，包括支撑架、聚光装置、集热发电组件2和热水收集装置，所述的聚光装置和集热发电组件2安装在支撑架上，聚光装置所汇聚光线照射在集热发电组件2外表面，为发电和集热提供能量，并通过输水管5将集热发电组件2内的热水输送到热水收集装置。

参看图2，本实施例中的集热发电组件2包括边框2-1、太阳能电池片2-2、EVA填充层2-3、上玻璃盖板2-4、下玻璃盖板2-5、集热水箱2-6和背板2-7，背板2-7通过导热胶固定在集热水箱2-6两侧，集热水箱2-6上侧的背板2-7与上玻璃盖板2-4之间设置有EVA填充层2-3，在EVA填充层2-3内均匀分布有太阳能电池片2-2，形成上光伏组件。集热水箱2-6下侧的背板2-7与下玻璃盖板2-5之间设置有EVA填充层2-3，并在其EVA填充层2-3中设置太阳能电池片2-2，形成下光伏组件，并通过边框2-1将上光伏组件、集热水箱2-6和下光伏组件层压固定。为了提高集热发电组件2的发电效率，本实施例中的下玻璃盖板2-5为中部下凸的弧形结构，并将太阳能电池片2-2沿下玻璃盖板2-5的弧形面设置，有助于增加其受光面积，提高发电效率。

参看图1和图3，本实施例中的集热水箱2-6进水端设有上水位传感器6-2，并在集热水箱2-6与储水管道之间设置进水电磁阀5-2；集热水箱2-6排水端设有温度兼下水位传感器6-1，并在集热水箱2-6与热水收集装置之间设置排水电磁阀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均与系统中的控制装置电连接。此外，在热水收集装置中设有保温桶1，该保温桶1通过输水管5与集热水箱2-6连通，用于收集加热后的热水。为了减少热量散失，在输水管5外表面包裹有保温材料层。

参看图4，本实施例中的支撑架包括顶部固定框4-1、固定框支架4-2、第一角度调节架4-3、第二角度调节架4-4和底部框架4-5，所述集热发电组件2固定在顶部固定框4-1上，该顶部固定框4-1设置在固定框支架4-2顶端。为了得到更多的光照，固定框支架4-2与底部框架4-5中部铰接，并在固定框支架4-2上连接第一角度调节架4-3和第二角度调节架4-4，第一角度调节架4-3与固定框支架4-2的底杆相连，第二角度调节架4-4与固定框支架4-2的顶杆相连，通过第一角度调节架4-3和第二角度调节架4-4的伸缩配合来调节固定框支架4-2的倾斜角度。

现有技术中具有光伏、光热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提供光照，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。参看图1，本实施例中的聚光装置包括上部反光镜3-1和下部反光镜3-2，上部反光镜3-1设置在顶部固定框4-1两端，下部反光镜3-2包括平面镜3-2-1、第一伸缩拉杆3-2-2和第二伸缩拉杆3-2-3。所述平面镜3-2-1主要由反光镜、白铁层、三合板和镜框组成，3块平面镜3-2-1相排列铰接形成平面镜组。该平面镜组设置在固定框支架4-2两侧，所述平面镜组的内侧平面镜3-2-1与固定框支架4-2的底杆铰接。平面镜组的外侧平面镜3-2-1的侧边连接有第一伸缩拉杆3-2-2，平面镜组的中间平面镜3-2-1的侧边连接有第二伸缩拉杆3-2-3，所述第一伸缩拉杆3-2-2和第二伸缩拉杆3-2-3的另一端与固定框支架4-2相连。通过改变第一伸缩拉杆3-2-2和第二伸缩拉杆3-2-3的长度，可以调整平面镜组中三个平面镜3-2-1的反光角度，使光线汇聚到顶部固定框4-1的底面，为集热发电组件2底面提供光照，使集热发电组件2上下两侧能够同时进行光伏发电和光能制热。该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。

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2-6内的冷热水的更换。工作时，将集热水箱2-6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2-6内开始进水，当集热水箱2-6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2-6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，开始向保温桶1内排水；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，无需使用水泵加水，自动化程度高，热量损失少。

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 (6)

1.一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，包括支撑架、聚光装置、集热发电组件(2)和热水收集装置，其特征在于：所述的聚光装置和集热发电组件(2)安装在支撑架上，聚光装置所汇聚光线照射在集热发电组件(2)外表面；所述的集热发电组件(2)包括边框(2-1)、太阳能电池片(2-2)、EVA填充层(2-3)、上玻璃盖板(2-4)、下玻璃盖板(2-5)、集热水箱(2-6)和背板(2-7)，所述背板(2-7)通过导热胶固定在集热水箱(2-6)两侧，集热水箱(2-6)上侧的背板(2-7)与上玻璃盖板(2-4)之间设置有EVA填充层(2-3)，在EVA填充层(2-3)内均匀分布有太阳能电池片(2-2)；集热水箱(2-6)下侧的背板(2-7)与下玻璃盖板(2-5)之间设置有EVA填充层(2-3)，所述下玻璃盖板(2-5)为中部下凸的弧形结构，太阳能电池片(2-2)沿下玻璃盖板(2-5)的弧形面设置在EVA填充层(2-3)中，并通过边框(2-1)将集热水箱(2-6)及其两侧的光伏组件层压固定；

所述热水收集装置中设有保温桶(1)，该保温桶(1)通过输水管(5)与集热水箱(2-6)连通。

2.根据权利要求1所述的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其特征在于：所述集热水箱(2-6)进水端设有上水位传感器(6-2)，并在集热水箱(2-6)与储水管道之间设置进水电磁阀(5-2)；集热水箱(2-6)排水端设有温度兼下水位传感器(6-1)，并在集热水箱(2-6)与热水收集装置之间设置排水电磁阀(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)均与系统中的控制装置电连接。

3.根据权利要求1所述的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其特征在于：所述的支撑架包括顶部固定框(4-1)、固定框支架(4-2)、第一角度调节架(4-3)、第二角度调节架(4-4)和底部框架(4-5)，所述集热发电组件(2)固定在顶部固定框(4-1)上，该顶部固定框(4-1)设置在固定框支架(4-2)顶端，固定框支架(4-2)与底部框架(4-5)中部铰接，所述第一角度调节架(4-3)和第二角度调节架(4-4)相配合以调节固定框支架(4-2)的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其特征在于：所述聚光装置包括上部反光镜(3-1)和下部反光镜(3-2)，上部反光镜(3-1)设置在顶部固定框(4-1)两端，下部反光镜(3-2)包括平面镜(3-2-1)、第一伸缩拉杆(3-2-2)和第二伸缩拉杆(3-2-3)，3块平面镜(3-2-1)相排列铰接形成平面镜组，该平面镜组设置在固定框支架(4-2)两侧，所述平面镜组的内侧平面镜(3-2-1)与固定框支架(4-2)的底杆铰接，平面镜组的外侧平面镜(3-2-1)的侧边连接有第一伸缩拉杆(3-2-2)，平面镜组的中间平面镜(3-2-1)的侧边连接有第二伸缩拉杆(3-2-3)，所述第一伸缩拉杆(3-2-2)和第二伸缩拉杆(3-2-3)的另一端与固定框支架(4-2)相连。

5.根据权利要求4所述的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其特征在于：所述输水管(5)外表面包裹有保温材料层。

6.根据权利要求4所述的一种采用弧形结构集热发电组件的太阳能利用系统，其特征在于：所述平面镜(3-2-1)主要由反光镜、白铁层、三合板和镜框组成。