CN204787333U - 家用太阳能热电联产机组 - Google Patents

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张吉礼
周超
梁若冰
马志先
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Abstract

一种家用太阳能热电联产机组，主要利用的是太阳能光热技术和光伏发电技术，主要组成部件为PVT光电热太阳能板。PVT光电热太阳能板由太阳能集热管(工质管)、电池片、金属板和保温层、绝缘层等结构部分组成。在太阳光的照射下，最外层的电池片利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，输出到蓄电池中，向外部供电；下层的金属板内纵贯的工质管作为太阳能集热管收集太阳光的能量和电池片发热产生的热量并将其转化为工质的热能输出，从而在最大程度上提高能量利用效率，实现热电联产。本实用新型可广泛应用于能源动力、供热空调、社会生活、航天、化工等领域。

Description

家用太阳能热电联产机组
技术领域
本发明涉及一种带PVT光电热太阳能板的利用太阳能光伏发电技术和光热技术实现太阳能热电联产的家用太阳能热电联产机组。
背景技术
太阳能集热器目前已经在能源动力、制冷空调、社会生活、航天科技等领域中有着十分广泛的应用，但是对太阳能能源的利用也存在诸多问题，太阳能利用率较低是目前太阳能能源利用的瓶颈，其原因不仅与当前的发展技术有关，而且还与其对太阳能使用的单一性有关。太阳能热电联产同时利用了太阳能光热技术和光伏发电技术，实现了一机多用，能够在最大程度上提高对太阳能能量的利用效率。因此，发明一种结构简单、能量利用率高的可以实现太阳能热电联产的家用机组具有较大的实用价值。
发明内容
本发明提供了一种同时利用了太阳能光热技术和光伏发电技术、能量利用效率更高的、实现了太阳能热电联产的家用太阳能热电联产机组，可以将太阳能同时转化为热能和电能输出利用，实现了热电联产的效果，能够满足家庭的部分用热和用电需求，可以极大提高太阳能的利用效率，解决了太阳能利用形式单一的问题。
上述目的通过以下技术方案实现：
家用太阳能热电联产机组主要利用的是太阳能光热技术和光伏发电技术，包括下联箱、壳体、冷凝管和PVT光电热太阳能板，主要组成部件为PVT光电热太阳能板；PVT光电热太阳能板是由玻璃盖板层、太阳能集热管(工质管)、空气绝缘层、电池片、金属板和保温层等结构部分组成，自上而下分别为：玻璃盖板层+EVA胶膜；空气绝缘层；光伏电池片；绝缘膜+EVA胶膜；金属板内通太阳能集热管；保温层。太阳能集热管(工质管)根据内部工质的流动方向分为工质上升管、工质下降管，工质上升管和工质下降管联箱构成循环。位于金属板中间的工质上升管，其内部热水向上流动，称为工质上升管；位于金属板两侧的工质管其内部热水向下流动，称工质下降管
EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在夹胶玻璃中间。由于EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，在组件中对电池片，玻璃和背板起粘附和保护作用，而且具有较高的透光性，稳定性和绝缘性。
太阳光照射到PVT光电热太阳能板上，在最外层的电池片利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，输出到蓄电池内，作为一个小型“电厂”向外部供电，电池片上下层的空气层和膜片层起到绝缘效果。
金属板内纵贯有工质管，内部流通循环工质，热能的来源一部分是工质管作为太阳能集热管收集太阳光的能量，另一部分来自于电池片在发电过程中发出的热量，将这两部分热量转化为工质的热能，通过不断的循环将热能输出，作为一个小型供热“锅炉”提供热源。
家用太阳能热电联产机组在工作时，太阳光照射到PVT光电热太阳能板上，在最外层的电池片利用光伏发电原理产生电能，输出到蓄电池内，作为一个小型“电厂”向外部供电，电池片上下层的空气层和膜片层起到绝缘效果。金属板内纵贯有工质管，内部流通循环工质，工质管作为太阳能集热管收集太阳光的能量和电池片发出的热量并将其转化为工质的热能，通过不断的循环将热能输出，作为一个小型供热“锅炉”提供热源。
家用太阳能热电联产机组经过系统的模拟运行计算得出，PVT太阳能板吸收的全部太阳能转化的能量分配约为：75％的太阳能通过内部的工质换热管转换为热能输出，15％的太阳能通过内部的电池片转换为电能输出，另外有10％的能量损失。
附图说明
图1为家用太阳能热电联产机组的PVT光电热太阳能板材料结构图。
图2为家用太阳能热电联产机组侧视图。
图3为家用太阳能热电联产机组平面图。
图4为家用太阳能热电联产机组工作原理图。
图中：1玻璃盖板层+EVA，2空气绝缘层，3光伏电池片，4金属板，5工质上升管，6保温层，7膜+EVA，8工质下降管，9下联箱，10壳体，11冷凝管。
具体实施方式
家用太阳能热电联产机组的工作过程：太阳光照射到PVT光电热太阳能板上，位于最外层的电池片利用光伏发电原理产生电能，输出到蓄电池内，作为一个小型“电厂”向外部输出电能。在电池板发电的同时会产生大量热量，此时下层的金属板内纵贯的工质管，内部流通循环工质，工质管作为太阳能集热管一方面收集太阳光的能量，另一方面吸收电池板散发的热量，并将这两部分热量转化为工质的热能，通过不断的工质循环将热能输出到冷凝管中，在外部循环中将热量带走输出，因此可以作为一个小型供热“锅炉”提供热源。这样不仅可以将热量有效的利用，还可以给电池板起到降温的作用。
家用太阳能热电联产机组的光伏发电工作过程：太阳光照射到PVT光电热太阳能板上，电池片位于太阳能板最外层，在电池片上利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，通过小型变压器将电能输出到蓄电池内，一部分电能可以输出到机组本身的用电装置，另外大部分电能可以输出到家庭的用电设备中，解决部分家庭用电问题。
家用太阳能热电联产机组的光热工作过程：太阳光照射到PVT光电热太阳能板上，下层的金属板内纵贯有工质管，其内部流通有循环工质，工质管作为太阳能集热管，可以吸收太阳光的能量，但是最主要的能量来源是电池片发电过程中散发出的热量，在工质管内实现热量向工质的热能的传递，通过不断的工质循环可以将热能输出。机组上部的联箱中通有冷凝管用来连通外部热水循环，可以源源不断的输出热水。机组内的工质通过一根上升管，一个下降管，上下两个联箱构成循环。
家用太阳能热电联产机组不消耗任何常规能源，而是利用取之不尽、用之不竭的太阳能。家用太阳能热电联产机组安全可靠，没有爆炸、漏电、漏气等会造成人身伤害的危险，且自动运行，操作简单，无维修工作量。
家用太阳能热电联产机组没有固、液、气体排污，对环境无任何不利影响。该装置设有辅助加热设施和储热蓄电设施，即使夜间或阴雨天以及太阳被云层遮蔽时，可充分发挥其功能，也能全天候使用。
家用太阳能热电联产机组打破了传统太阳能集热器的单一运行模式，可以实现太阳能向热能和电能的转化，实现太阳能的多元化利用，能够显著提高太阳能的利用效率，最大程度上达到了节能减排的效果。具有极大的市场应用前景和推广价值。

Claims (1)

1.一种家用太阳能热电联产机组，包括下联箱、壳体、冷凝管和PVT光电热太阳能板；其特征在于，所述的PVT光电热太阳能板是由玻璃盖板层、太阳能集热管、空气绝缘层、电池片、金属板和保温层组成，自上而下分别为：玻璃盖板层+EVA胶膜；空气绝缘层；光伏电池片；绝缘膜+EVA胶膜；金属板内通太阳能集热管；保温层；太阳能集热管根据内部工质的流动方向分为工质上升管、工质下降管，工质上升管和工质下降管联箱构成循环管路；位于金属板中间的工质上升管，其内部热水向上流动，称为工质上升管；位于金属板两侧的工质管内部热水向下流动，称工质下降管；
最外层的电池片利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，输出到蓄电池；
金属板内的工质管，内部流通循环工质，热能的来源一部分是工质管作为太阳能集热管收集太阳光的能量，另一部分来自于电池片在发电过程中发出的热量，将这两部分热量转化为工质的热能，通过不断的循环将热能输出。
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