CN208487677U - 一种光伏光热一体机系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种光伏光热一体机系统，包括：太阳能电池组件、驱动单元、设置在所述太阳能电池组件内用于吸收热量的风管，所述风管的两端分别与房间内部连通，所述驱动单元与所述风管连接以驱动所述风管内的气体流动。本申请将太阳能电池组件发电时产生的热量通过风管送入室内进行采暖或烘干，并在风管与室内形成循环气流，在不影响太阳能电池组件工作的情况下，同时实现太阳能发电与利用余热采暖。只需在现有太阳能电池组件处设置风管吸收热量并引入室内形成循环即可，对现有太阳能电池组件改动较小，易于实现。

Description

一种光伏光热一体机系统

技术领域

本申请涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种光伏光热一体机系统。

背景技术

随着世界工业的发展，石油、天然气、煤炭等资源在一天天的枯竭，人类对资源的思考使得太阳能利用技术得到很大的发展。太阳能电池组件作为太阳能光伏发电最重要的光电器件，在光伏发电，光伏建筑一体化的实践中占有重要地位。

现有太阳能电池组件在发电过程中是自然冷却的，太阳能电池组件发电过程中产生的热量直接释放到大气中，因此太阳能没有得到充分利用。而现有技术以制取热水形式加以利用，但是整体效果不是很理想。这是由于水的比热较大，冬季室外环境温度较低，利用太阳能电池组件余热制取的生活热水温度较低，不能满足生活热水标准要求。

此外，对于利用太阳能电池组件的余热制取热水的结构，需要预留安装位置及孔洞，对于已经建设完成的建筑，其安装比较困难，同时施工量大，建筑结构改动较大，其经济性不好。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种光伏光热一体机系统。

本申请提供了一种光伏光热一体机系统，包括：太阳能电池组件、驱动单元、设置在所述太阳能电池组件内用于吸收热量的风管，所述风管的两端分别与房间内部连通，所述驱动单元与所述风管连接以驱动所述风管内的气体流动。

可选的，还包括控制器，所述驱动单元与所述控制器电连接。

可选的，所述风管的两端分别为进风口和回风口，所述风管内的气体经所述进风口进入房间、并经所述回风口回到所述风管内以形成循环。

可选的，在所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管内、以及室内均设有传感器组件，所述传感器组件分别与所述控制器电连接；

所述传感器组件用于检测风管内气体的温度、流速、压力，以及用于检测室内气温、送风量、送风压力。

可选的，所述传感器组件为温度传感器和/或风速传感器。

可选的，在所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有加热器，所述加热器与所述控制器电连接。

可选的，所述太阳能电池组件具有蓄电池，所述蓄电池通过逆变器分别与所述驱动单元、加热器连接。

可选的，所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有换热水箱，所述换热水箱连接在所述风管的主管路上、或连接在与所述风管的主管路连通的支路上。

可选的，所述驱动单元包括至少一台风机，所述风机位于所述风管的管路上或位于所述风管的端部。

可选的，所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有储能元件。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请将太阳能电池组件发电时产生的热量通过风管送入室内进行采暖或烘干，并在风管与室内形成循环气流，在不影响太阳能电池组件工作的情况下，同时实现太阳能发电与利用余热采暖；只需在现有太阳能电池组件处设置风管吸收热量并引入室内形成循环即可，对现有太阳能电池组件改动较小，易于实现。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述光伏光热一体机系统的结构示意图。

其中，1、房间；2、进风口；3、加热器；4、风机；5、逆变器；6、蓄电池；7、太阳能电池组件；8、风管；9、回风口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请一种光伏光热一体机系统，包括：太阳能电池组件7、驱动单元、设置在太阳能电池组件7内用于吸收热量的风管8，风管8的两端分别与房间1内部连通，驱动单元与风管8连接以驱动风管8内的气体流动。通过在现有太阳能电池组件7内增设风管8以吸收太阳能电池组件7发电过程中产生的余热，然后通过驱动单元带动风管8内的热空气进入房间1内，实现室内采暖或烘干；气体在室内放热后再回到风管8内，参与下次吸热循环；即将太阳能电池组件7发电时产生的热量通过风管8送入室内进行采暖、烘干或加热生活用水，并在风管8与室内气流形成循环，在不影响太阳能电池组件7工作的情况下，同时实现太阳能发电与利用余热采暖；只需在现有太阳能电池组件7处设置风管8吸收热量并引入室内形成循环即可，对现有太阳能电池组件7改动较小，易于实现。

可选的，本申请还包括控制器，驱动单元与控制器电连接。通过控制器可控制驱动单元的工作状态，比如在风管8内气温偏高时减小进风量，减小室内温度的波动。

进一步的，如图1所示，风管8的两端分别为进风口2和回风口9，风管8内的气体经进风口2进入房间1、并经回风口9回到风管8内以形成循环。进风口2是热空气进入室内的风口，可以采用散流器、百叶窗等等结构形式，此处优选方形四出口散流器。回风口9是室内空气排向风管8的风口，可以采用百叶窗等形式风口。

可选的，在进风口2与太阳能电池组件7之间的风管8内、以及室内均设有传感器组件，传感器组件分别与控制器电连接；传感器组件用于检测风管8内气体的温度、流速、压力，以及用于检测室内气温、送风量、送风压力。传感器组件可以配置出多种功能且可根据实际需要进行配置，方便通过控制器对整个气流循环进行监控和自动调节。

可选的，传感器组件为温度传感器和/或风速传感器。室内设置温度传感器与风速传感器时，可以随时监控室内温度与送风风速，并在温度出现波动或气流速度异常时，通过控制器进行及时调节，维持室内温度和送风稳定。进风口2与太阳能电池组件7之间的风管内可设置温度传感器，避免送入室内的气体温度过高，保障安全；当然如果需要，也可以设置风速传感器进行监控。

可选的，在进风口2与太阳能电池组件7之间的风管8上设有加热器3，加热器3与控制器电连接。设置加热器3是为了在风管8内气体温度偏低时加热气体，以免大量温度相对较低的气流送入室内导致室内温度降低，维持室内温度稳定；通过控制器可灵活控制加热器3的开关状态以及加热温度，满足不同环境下维持室内温度稳定的使用需求。加热器3作为辅助热源，阳光辐照较低或阴天时，热量不能满足室内热量需求，加热器3启动加热空气，满足采暖/烘干需求。

可选的，进风口2为多个且均通过管路相互连通。室内面积较大时，为实现均匀送风，可设置多个进风口2，同时可降低单个进风口2处的风速，提升使用舒适度。

进一步的，太阳能电池组件7具有蓄电池6，蓄电池6通过逆变器5分别与驱动单元、加热器3连接。即利用太阳能电池组件7本身的蓄电池6为驱动单元和加热器3供电，无需单独提供供电设备，节约成本，安装方便。蓄电池6可以存储部分电量，用于处理停电时的用电需求。

进风口2与太阳能电池组件7之间的风管8上设有换热水箱，换热水箱连接在风管8的主管路上、或连接在与风管8的主管路连通的支路上。这里可以将换热水箱直接连接在接入室内的风管8上，这里称为主管；也可以引出一根支管接换热水箱；或者在主管上并联支管，换热水箱设置在支管上。让热空气进入室内之前，先部分或全部经过换热水箱与冷水进行热交换，热空气进入换热水箱与冷水进行热交换，从而提供生活热水；换热后的气体直接排掉，或者不进入室内直接引至回风口9一侧，也可以送入室内继续参与循环。当与太阳能电池组件7换热后的气体温度偏高时，热气直接进入换热水箱降温；与太阳能电池组件7换热后的气体温度不太高时，让部分热空气进入换热水箱降温，降温后的气体可排出、引至回风口9一侧、或继续送入室内。

具体的，驱动单元包括至少一台风机4，风机4位于风管8的管路上或位于风管8的端部。比如将风机4设置在进风口2，则风机4的出口就是进风口2；比如将风机4设置在回风口9，则风机4的入口就是回风口9；当然也可以在房间1与太阳能电池组件7之间的风管8上设置风机4，实现驱动；如有必要，也可以设置多个风机4，比如如图1所示在进入太阳能电池组件7与离开太阳能电池组件7的风管8上分别设置风机4，使气体能够顺利循环，满足使用需求。

优选的，风管8外侧设有翅片。翅片是一种换热结构，具有较大的换热面积，换热效率高。

优选的，风管8的管壁为波纹结构，波纹结构的波纹沿风管8的周向延伸。即风管8的横截面为波纹状的闭环结构，设置成波纹结构可以增大换热面积，而且波纹结构的波纹沿风管8的周向延伸，不会造成气流波动，噪音小。

以上给出的是两种优选的实施例以供参考，其他能够实现换热的结构也属于本申请的保护范围；实际上风管8还可以采用其他结构，比如：圆形、矩形风管8等，还可以外加保温层，保温层可以是岩棉、聚氨酯发泡、聚苯保温等材料，此处优选圆形风管8加岩棉保温形式。

可选的，进风口2与太阳能电池组件7之间的风管8上设有储能元件。储能元件可以在风管8温度偏高时吸热存储，在风管8温度偏低时放热，进一步降低能耗，提高发电量及节能减排效果；同时实现自动维持风管8第一端处气体温度稳定的目的，降低室内气温波动的风险，提升使用舒适度。

优选的，通过控制器可以调节太阳能电池组件7内各太阳能电池的工作状态。可以理解为，当需要调节风管8内气体温度时，通过控制器关闭部分太阳能电池、切换太阳能电池之间的串并联状态、调节与风管8接触的太阳能电池的启动数量等等，从而实现调节风管8内气体温度的目的，防止室内温度剧烈波动，尤其是防止过高温度的气体直接进入室内。进一步的，进风口2与太阳能电池组件7之间的风管8内设有温度传感器，温度传感器与控制器电连接。设置温度传感器就可以实时检测风管8内气体温度，温度偏高时及时通过控制器调节太阳能电池组件7内各太阳能电池的工作状态，将风管8内的气体温度维持在一定的范围内。

比如在太阳能电池组件7内组成太阳能电池矩阵：太阳能电池通过串并联形式，满足室内采暖需求，同时太阳能电池的布置不会影响发电的串并联关系，满足发电需求。太阳能电池的安装形式可以是紧贴坡面屋顶安装、立面墙体安装、坡面屋顶支架安装，此处优选紧贴坡面屋顶安装形式；左右相邻的太阳能电池之间并联，上下相邻的太阳能电池之间串联，可以通过改变太阳能电池的串并联关系调整所需热空气的温度；当然，太阳能电池之间的连接关系并不限于上述组合方式，可以根据需要进行串并联连接。

利用太阳能电池串并联实现风管内空气温度控制的同时，可以保证太阳能电池组件7的发电量。将空气温度控制在35-45℃范围内，从而提高整体的太阳能利用率。同时使用新能源作为采暖方式，提高节能效果，达到减排环保要求。可以改变组件的串并联关系，调节空气的最高温度，满足不同场合需求。

总体来说，本申请的采暖原理如下：

1)太阳能电池组件7发电时，待温度传感器检测到温度满足设定值时，风机4启动将空气送入室内；

2)上午及下午阳光辐照不足时，太阳能电池组件7发电用于加热器3的电加热，辅助实现室内采暖需求；

3)短时间阳光不足时，蓄电池6给风机4和加热器3供电，满足室内采暖需求；

4)阴雨天气时，可借用电网电源向电加热及风机4供电，满足室内采暖需求；

5)根据阳光辐照情况，太阳能电池组件7可以直接发电，供给各种负载使用，同时各个负载可以与电网相连，满足没有光照时的采暖需求。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光伏光热一体机系统，其特征在于，包括：太阳能电池组件、驱动单元、设置在所述太阳能电池组件内用于吸收热量的风管，所述风管的两端分别与房间内部连通，所述驱动单元与所述风管连接以驱动所述风管内的气体流动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制器，所述驱动单元与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述风管的两端分别为进风口和回风口，所述风管内的气体经所述进风口进入房间、并经所述回风口回到所述风管内以形成循环。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管内、以及室内均设有传感器组件，所述传感器组件分别与所述控制器电连接；

所述传感器组件用于检测风管内气体的温度、流速、压力，以及用于检测室内气温、送风量、送风压力。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述传感器组件为温度传感器和/或风速传感器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有加热器，所述加热器与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述太阳能电池组件具有蓄电池，所述蓄电池通过逆变器分别与所述驱动单元、加热器连接。

8.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有换热水箱，所述换热水箱连接在所述风管的主管路上、或连接在与所述风管的主管路连通的支路上。

9.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述驱动单元包括至少一台风机，所述风机位于所述风管的管路上或位于所述风管的端部。

10.根据权利要求3-7任一项所述的系统，其特征在于，所述进风口与所述太阳能电池组件之间的所述风管上设有储能元件。