CN211018760U - 光伏光热一体化利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光伏光热一体化利用装置，其包括支架、低温水箱、高温水箱、扁盒式集热器、连接架、支撑块、光伏电池组件、聚光器，低温水箱和高温水箱通过连接架相连接，扁盒式集热器连通低温水箱和高温水箱，光伏电池组件通过导热硅胶粘在扁盒式集热器上，支架抬高低温水箱，使得低温水箱与高温水箱形成高度差，低温水箱中的水经过扁盒式集热器流入高温水箱，扁盒式集热器用来给光伏电池组件降温，收集热水；本实用新型主要用于工程，多个光伏光热一体化利用装置集群布置在一起，光伏电池组件产生电能统一聚集到能源站提供工程用电，高温水箱提供工程用热水，本实用新型节约能源，绿色环保，经济效益好。

Description

光伏光热一体化利用装置

技术领域

本实用新型涉及光伏光热一体化利用装置领域，特别涉及光伏光热一体化利用装置。

背景技术

光伏电池工作原理为太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置。光伏和光热技术充分体现了利用太阳能的有益效果，本领域的技术人员一直尝试将上述两种技术进行组合，以便于更大的发挥太阳能的优势，但是现有技术仅仅是将上述两种组件进行简单的组合，这种方案不但成本昂贵，而且效果可能相互抑制:即当光伏发电的太阳能转换效率高时，可能会降低太阳能集热的转换效率，反之亦然，充分的发挥光伏和光热两种技术的优势，让其同时产生最大转换效率，在有限的建筑安装面积上最大限度地把太阳能的能量转换和利用起来是非常迫切的。

目前工程用电量较高，使用新能源供电能有效降低运行成本，主要是将光伏光热一体化利用装置集群部署在一起统一利用，传统装置利用制冷剂给光伏电池组件降温，降温管道存在供冷不均匀，降温效果不明显，增加了能源消耗，冷却光伏组件装置与流体接触面积小，结构组成太多，还要设置输送冷却装置。故需要提供一种光伏光热一体化利用装置来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种光伏光热一体化利用装置，其通过使用工程供水管连通高温水箱和低温水箱，中间使用扁盒式集热器收集热水，给光伏组件降温，以解决现有技术中的光伏光热一体化利用装置多存在降温不均匀，增加能源消耗，以及各个部件的分布不够合理的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种光伏光热一体化利用装置，包括：

支架，起支撑作用；

低温水箱，设置在支架上方，用于储存冷水；

高温水箱，用于提供工程热水；

连接架，连接在所述低温水箱和所述高温水箱上，用于连接支撑；

支撑块，设置在连接架上，用于支撑限位；

扁盒式集热器，呈弯曲波浪形状，设置在所述支撑块上，并与所述低温水箱与高温水箱相连通，用于收集热量；

光伏电池组件，设置在扁盒式集热器上表面，用于将光能转换为电能，多组所述光伏电池组件并联后接入能源站提供工程用电；

聚光器，铝板制成底部截断式的复合抛物面聚光结构，设置在所述支撑块上，聚光器底部位置与扁盒式集热器对应，用于给所述光伏电池组件聚集光源。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述支架包括两根可以升降的竖杆和一条横杆，横杆焊接在竖杆中间部分，呈“H”形，竖杆的上方焊接在低温水箱下方。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述支架升降到最高位置时，所述连接架所在的面与地面夹角成45°，所述支架升降到最低位置时，所述连接架所在的面与地面夹角成20°。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述连接架包括四根钢管，两水平方向钢管焊接在两竖直方向钢管中间部分，两竖直钢管两端焊接在低温水箱下方位置和高温水箱上方位置。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述支撑块包括七根三棱柱形状的木条和一个长方体木板，长方体木板覆盖在连接架上，并将连接架完全遮住，所述木条水平均匀固定在长方体木板上，木条的一个侧面与木板的上表面紧贴，每两个木条与木板上表面中间形成一个凹槽。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述扁盒式集热器设置在所述支撑块凹槽底部，所述聚光器设置在所述支撑块凹槽两个侧面上。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述扁盒式集热器包括六根长条铝板、六根短条铝板和一根铝管，所述铝板都有三个流道，六根长条铝板水平均匀摆放在所述支撑块凹槽底部，任意相邻三根长条铝板和两根短条铝板焊接呈“S”形通道，上方短条铝板焊接在低温水箱下部位置，下方铝管焊接在扁盒式集热器下方长条铝板一端和高温水箱上部。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述扁盒式集热器连通高温水箱的铝管上设置有节流阀，节流阀有三个档位，用来控制流量大小，节流阀档位最大时，所述扁盒式集热器中流量最大，节流阀档位最低时，所述扁盒式集热器中流量最小。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述光伏电池组件包括超白钢化玻璃、EVA、光伏电池片、EVA、TPT、吸热铝板，所述光伏电池组件的断层结构从上至下依次为：超白钢化玻璃、EVA、光伏电池片、EVA、TPT、吸热铝板，光伏电池组件吸热铝板侧通过导热硅胶粘接在所述扁盒式集热器的长条铝板上表面。

本实用新型所述的光伏光热一体化利用装置中，所述低温水箱表面涂白色，所述高温水箱表面涂黑色，低温水箱外接工程冷水管，高温水箱外接工程热水管。

本实用新型相较于现有技术，其有益效果为：本实用新型可持续发展，绿色环保，经济效益好，传热效果好，结构简单，组装方便，整体重量轻，方便搬运。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本实用新型的部分实施例相应的附图。

图1是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的结构示意图。

图2是延图1中箭头A的方向的向视图。

图3是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的扁盒式集热器的结构示意图。

图4是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的单组光伏电池组件、聚光器、支撑块和扁盒式集热器相互连接的结构截面示意图

图5是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的扁盒式集热器中铝板截面示意图。

其中，1、支架，2、低温水箱，3、连接架，4、支撑块，5、聚光器，6、高温水箱，7、扁盒式集热器，8、光伏电池组件，9、长条铝板，10、短条铝板，11、节流阀，12、铝管

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本实用新型术语中的“第一”“第二”等词仅作为描述目的，而不能理解为指示或暗示相对的重要性，以及不作为对先后顺序的限制。

如下为本实用新型提供的一种能解决以上技术问题的光伏光热一体化利用装置的优选实施例。

请参照图1和图2，其中，图1是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的结构示意图，图2是延图1中箭头A的方向的向视图。

本实用新型提供的光伏光热一体化利用装置的一实施例为：一种光伏光热一体化利用装置，其包括支架1、低温水箱2、高温水箱6、连接架3、支撑块4、扁盒式集热器7、光伏电池组件8和聚光器5。支架1用于起支撑作用，低温水箱2为中空铁制圆柱体，上方设置了开口，方便外接工程供水管，设置在支架1上方，用于储存冷水，高温水箱6为中空铁制圆柱体，用于提供工程热水，下方设置有出水口，出水口设置有开关，出水口连通工程供水管，连接架3连接在低温水箱2和高温水箱6上，用于连接支撑。

支撑块4设置在连接架上，用于支撑限位，扁盒式集热器7呈弯曲波浪形状，设置在支撑块4上，并与低温水箱2与高温水箱6相连通，用于收集热量，光伏电池组件8设置在扁盒式集热器上表面，用于将光能转换为电能，多组光伏电池组件8并联后接入能源站提供工程用电。

聚光器5设置在支撑块4上，为采用全反射率为0.88的镜面铝板制成底部截断式的复合抛物面聚光(CPCcompoundparabolicconcentrator)结构，将入射到其表面的大部分太阳光反射到聚光器底部的光伏电池组件8上，其几何聚光比为2.44，是一种非成像低聚焦度聚光结构，它根据边缘光线原理设计，可将给定接收角范围内的入射光线按理想聚光比收集到光伏电池组件8上，此类聚光器5的结构比较简单，对聚光面型加工精度要求不严格，成本较低，聚光器5有较大的接收角，故在运行时不需要连续跟踪太阳，只需要每年按不同季节调整倾角若干次就可以有效的工作。

在支架1上设置了低温水箱2，低温水箱2和高温水箱通过连接架3相连接，支撑块4设置在连接架3上，支架1包括两根可以升降的竖杆和一条横杆，横杆焊接在竖杆中间部分，呈“H”形，竖杆的上方焊接在低温水箱下方，竖杆包括一根中空管和一根实心管，实心管下端插在中空管中，实心管上端焊接在低温水箱2下方，中空管管壁上不同高度设置有垂直中空管方向的通孔，中空管管壁上通孔位置焊接有内螺纹直径小于通孔直径的螺母，通过给中空管管壁上不同高度的螺母拧上螺丝，控制实心管插入深度，从而达到调节竖杆升降功能，支架1升降到最高位置时，连接架3所在的面与地面夹角成45°，支架1升降到最低位置时，连接架3所在的面与地面夹角成20°，连接架3包括四根钢管，两水平方向钢管焊接在两竖直方向钢管中间部分，两竖直钢管一端焊接在低温水箱2下方，与支架1的位置靠近，另一端焊接在高温水箱6上方。

支撑块4放置在连接架3上，支撑块4包括七根三棱柱形状的木条和一个长方体木板，木条水平均匀摆放在长方体木板上，木条的一个侧面放置在木板的上表面上，木条与木板之间通过钢钉连接，每两个木条与木板中间形成一个凹槽，总共有六个凹槽，整个支撑块4构成一个搓衣板形状，扁盒式集热器7设置在支撑块4凹槽底部，聚光器5设置在支撑块4凹槽两个侧面上，支撑块4的凹槽可以用来支撑，也可以用来限制扁盒式集热器7的位置。

请参照图2和图3，图2是延图1中箭头A的方向的向视图，图3是本实用新型的一种光伏光热一体化利用装置的扁盒式集热器的结构示意图，扁盒式集热器7包括六根长条铝板9、六根短条铝板10和一根铝管12，铝板都有三个流道，六根长条铝板9水平均匀摆放在支撑块4凹槽底部，长条铝板9和短条铝板10两端切出45°切口，长条铝板9上表面呈平行四边形，短条铝板10上表面呈等腰梯形，任意相邻三根长条铝板9和两根短条铝板10的切口焊接呈“S”形通道，整个扁盒式集热器7呈现蛇形，焊接要保证三个流道通畅，整个扁盒式集热器7内部流道呈蛇形，上方短条铝板10焊接在在低温水箱2下部位置，上方短条铝板10伸入低温水箱2中的部分切除，并将低温水箱2内部与短条铝板10接触位置打磨平整，保证短条铝板10的三个流道通畅，下方铝管12焊接在扁盒式集热器7下方长条铝板9一端和高温水箱6上部。

扁盒式集热器7连通高温水箱6的铝管12上设置有节流阀11，节流阀11设置有三个档位，节流阀11档位调至最大时，此时低温水箱2流向高温水箱6中的水流流量最大，节流阀11档位调至中间档位时，此时低温水箱2流向高温水箱6中的水流流量最小，节流阀11档位调至最低档位，此时低温水箱2流向高温水箱6中的水流被阻断。

光伏电池组件8包括超白钢化玻璃、EVA、光伏电池片、EVA、TPT、吸热铝板，光伏电池组件8的断层结构从上至下依次为：超白钢化玻璃(3.2mm)+EVA(O.5mm)+光伏电池片(O.2mm)+EVA(0.5mm)+TPT(0.35mm)+吸热铝板(0.5mm)。结合光伏组件封装工艺，该结构中采用吸热铝板直接为光伏组件背板，在真空高温下与光伏电池组件层压在一起，其中最上层的超白钢化玻璃的功能是支撑整个组件使其达到所需强度，它与下层的光伏电池之间通过EVA胶膜紧密粘结，这与传统太阳能集热器中玻璃盖板起隔热目的不同，光伏电池组件8吸热铝板侧通过导热硅胶粘接在扁盒式集热器7的长条铝板9上表面。

低温水箱2表面涂白色，所述高温6水箱表面涂黑色，低温水箱2外接工程冷水管，高温水箱6外接工程热水管。

本实用新型工作原理：工程供水管给低温水箱2加满水，支架1将低温水箱2抬高，使得低温水箱2与高温水箱6之间形成高度差，低温水箱2中的水流入扁盒式集热器7的三个流道中，经过节流阀11流入高温水箱6，调节节流阀11控制流量，使得低温水箱2中的水全部流入高温水箱6时间大致一天。当太阳光照在复合抛物面聚光(CPCcompoundparabolicconcentrator)结构的聚光器5上，聚光器5将光能聚集到光伏电池组件8上表面超白钢化玻璃上，透过超白钢化玻璃传递到光伏电池组件8中光伏电池片上，一部分光能通过光伏电池组件8中的光伏电池片转换为电能，多组光伏电池组件8并联后接入能源站提供工程用电；一部分光能转换为热能储存在光伏电池组件8中，光伏电池组件8向周围散热，光伏电池组件8热量通过导热铝板传递到下方导热硅胶中，再传递到扁盒式集热器7的长条铝板9上表面，低温水箱2中的水流经过长条铝板9的三个流道，长条铝板9内部如果只有一个流道，水流从低温水箱流入时，只是集结在长条铝板9下部位置，流体与长条铝板上表面接触面积小，降温效果不明显，三个流道使得流体与吸热表面的接触面积大，水流与铝板接触并吸收长条铝板9上表面的热量增温，增温后的水流入高温水箱6储存，高温水箱6外接工程热水管，提供工程用水；

本实用新型的光伏光热一体化利用装置，扁盒式集热器7上表面平整光滑，与光伏电池组件5通过导热硅胶紧密粘接，扁盒式集热器7内部有三个流道，流体与吸热表面的接触面积大,传热效果好，给光伏电池组件5降温，提高光伏电池组件8光转电效率。

本实用新型的光伏光热一体化利用装置，热利用部分的水箱分为低温水箱2和高温水箱6，供水管接入低温水箱2提供工程冷水，低温水箱2和高温水箱6通过扁盒式集热器7相连通，利用高度差使得水流从低温水箱2流向高温水箱6，保证扁盒式集热器7对光伏电池组件8降温的稳定性，构成：工程冷水-低温水箱-扁盒式集热器-高温水箱-工程热水的循环系统。

本实用新型可持续发展，绿色环保，经济效益好，传热效果好，结构简单，组装方便，整体重量轻，方便搬运。

综上，虽然本实用新型已以优选实施例披露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，包括：

支架，起支撑作用；

低温水箱，设置在支架上方，用于储存冷水；

高温水箱，用于提供工程热水；

连接架，连接在所述低温水箱和所述高温水箱上，用于连接支撑；

支撑块，设置在连接架上，用于支撑限位；

扁盒式集热器，呈弯曲波浪形状，设置在所述支撑块上，并与所述低温水箱与高温水箱相连通，用于收集热量；

光伏电池组件，设置在扁盒式集热器上表面，用于将光能转换为电能，多组所述光伏电池组件并联后接入能源站提供工程用电；

聚光器，铝板制成底部截断式的复合抛物面聚光结构，设置在所述支撑块上，聚光器底部位置与扁盒式集热器对应，用于给所述光伏电池组件聚集光源。

2.根据权利要求1所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述支架包括两根可以升降的竖杆和一条横杆，横杆焊接在竖杆中间部分，呈“H”形，竖杆的上方焊接在低温水箱下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述支架升降到最高位置时，所述连接架所在的面与地面夹角成45°，所述支架升降到最低位置时，所述连接架所在的面与地面夹角成20°。

4.根据权利要求1所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述连接架包括四根钢管，两水平方向钢管焊接在两竖直方向钢管中间部分，两竖直钢管两端焊接在低温水箱下方位置和高温水箱上方位置。

5.根据权利要求1所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述支撑块包括七根三棱柱形状的木条和一个长方体木板，长方体木板覆盖在连接架上，并将连接架完全遮住，所述木条水平均匀固定在长方体木板上，木条的一个侧面与木板的上表面紧贴，每两个木条与木板上表面中间形成一个凹槽。

6.根据权利要求1或5所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述扁盒式集热器设置在所述支撑块凹槽底部，所述聚光器设置在所述支撑块凹槽两个侧面上。

7.根据权利要求6所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述扁盒式集热器包括六根长条铝板、六根短条铝板和一根铝管，所述铝板都有三个流道，六根长条铝板水平均匀摆放在所述支撑块凹槽底部，任意相邻三根长条铝板和两根短条铝板焊接呈“S”形通道，上方短条铝板焊接在低温水箱下部位置，下方铝管焊接在扁盒式集热器下方长条铝板一端和高温水箱上部。

8.根据权利要求7所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述扁盒式集热器连通高温水箱的铝管上设置有节流阀，节流阀有三个档位，用来控制流量大小，节流阀档位最大时，所述扁盒式集热器中流量最大，节流阀档位最低时，所述扁盒式集热器中流量最小。

9.根据权利要求1所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述光伏电池组件包括超白钢化玻璃、EVA、光伏电池片、EVA、TPT、吸热铝板，所述光伏电池组件的断层结构从上至下依次为：超白钢化玻璃、EVA、光伏电池片、EVA、TPT、吸热铝板，光伏电池组件吸热铝板侧通过导热硅胶粘接在所述扁盒式集热器的长条铝板上表面。

10.根据权利要求1所述的一种光伏光热一体化利用装置，其特征在于，所述低温水箱表面涂白色，所述高温水箱表面涂黑色，低温水箱外接工程冷水管，高温水箱外接工程热水管。

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