CN211084467U - 能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，涉及太阳能光伏光热综合利用技术领域，解决了现有技术中存在的光伏光热设备和辐射制冷设备占用建筑物屋顶面积较大，屋顶利用率较低的技术问题。该能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置包括箱体、能量转换组件以及热交换组件；其中，所述能量转换组件设置在所述箱体的内部或者顶部；所述热交换组件设置在所述箱体内，所述热交换组件包括气体通道以及集热板，所述气体通道设置在所述能量转换组件和所述集热板之间。本实用新型用于提供一种可以提高建筑物屋顶利用率，保温性能较好，结构牢固的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置。

Description

能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏光热综合利用技术领域，尤其是涉及一种能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置。

背景技术

太阳能光伏是利用半导体界面产生的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术，其关键元件是太阳能电池；太阳能光热是利用太阳能产生热量来加热工作介质等。目前，为了提升能源的利用率，一种太阳能光伏光热综合利用技术(PT/V)应运而生，光伏光热一体化设备一方面可以将太阳能转化为电能，另一方面也可以吸收太阳能产生的热量对工作介质能进行加热。辐射制冷是指完全以辐射方式将热量释放到宇宙空间的制冷方式，辐射制冷设备采用辐射制冷原理，是一种无能耗、无污染的建筑物空调手段，大大节约了能源。

本申请人发现，光伏光热一体化设备只能在白天工作，夜间即进入闲置状态，而辐射制冷设备只能在夜间工作，白天即进入闲置状态；若将其二者同时布置于建筑物的屋顶，占用面积较大，屋顶利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，以解决现有技术中存在的光伏光热设备和辐射制冷设备占用建筑物屋顶面积较大，屋顶利用率较低的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，包括箱体、能量转换组件以及热交换组件；其中，

所述能量转换组件设置在所述箱体的内部或者顶部；所述热交换组件设置在所述箱体内，所述热交换组件包括气体通道以及集热板，所述气体通道设置在所述能量转换组件和所述集热板之间。

在优选或可选的实施例中，所述箱体顶部敞口设置，所述能量转换组件设置于所述箱体顶部敞口处。

在优选或可选的实施例中，所述能量转换组件包括选择性透过膜以及光伏电池，所述光伏电池与所述选择性透过膜的下表面相连接。

在优选或可选的实施例中，所述光伏电池与所述选择性透过膜之间通过热熔胶相连接。

在优选或可选的实施例中，所述能量转换组件、所述集热板以及所述箱体的壁面合围的空间形成所述气体通道，所述箱体上设置有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气体通道相连通。

在优选或可选的实施例中，所述热交换组件还包括液体通道，所述液体通道外壁面与所述集热板表面相连接。

在优选或可选的实施例中，所述液体通道包括至少两根流通管，每根所述流通管外壁面的至少部分区段为平面，所述流通管的平面处与所述集热板表面相连接。

在优选或可选的实施例中，所述液体通道与所述集热板之间通过热熔胶相连接。

在优选或可选的实施例中，所述液体通道还包括两根集液管，每根所述流通管的两端分别与一根所述集液管相连通；其中之一的集液管一端伸出所述箱体形成进液口，其中另一的集液管的一端伸出所述箱体形成出液口。

在优选或可选的实施例中，所述能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置还包括保温层，所述保温层填充于所述集热板与所述箱体壁面合围成的空间内并包覆在所述液体通道外。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，包括箱体、能量转换组件以及热交换组件，所述能量转换组件设置在所述箱体内部或者顶部可以将部分太阳辐射能转化为电能输出；所述热交换组件包括气体通道以及集热板，在白天，所述集热板吸收太阳的热量对所述气体通道内的气体进行加热，在夜间，所述气体通道中的热空气将热量传至所述集热板和所述光伏电池，所述集热板和所述光伏电池通过辐射制冷的方式将热量辐射至大气层和外太空，所述气体通道内的气体得以降温，该装置将能量转化、制热以及制冷多种功能集于一体，提高了建筑物屋顶的利用率；所述气体通道设置在所述能量转换组件和所述集热板之间，可以在所述气体通道内形成温室效应，阻止集热板在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热，提高了装置的保温性能，减少了热损失。

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置结构示意图；

图2为图1所示的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置横截面剖视图。

图中，1、箱体；2、能量转换组件；21、选择性透过膜；22、光伏电池； 3、热交换组件；31、气体通道；32、集热板；33、液体通道；331、流通管； 332、集液管；333、进液口；334、出液口；4、进气口；5、出气口；6、保温层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种可以提高建筑物屋顶利用率，保温性能较好的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置。

下面结合图1～图2对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图2所示，本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，包括箱体1、能量转换组件2以及热交换组件3；其中，

能量转换组件2设置在箱体1的内部或者顶部；热交换组件3设置在箱体 1内，热交换组件3包括气体通道31以及集热板32，气体通道31设置在能量转换组件2和集热板32之间。

本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，包括箱体1、能量转换组件2以及热交换组件3，能量转换组件2设置在箱体1内部或者顶部可以将部分太阳辐射能转化为电能输出；热交换组件3包括气体通道31以及集热板32，在白天，集热板32吸收太阳的热量对气体通道31内的气体进行加热，在夜间，气体通道31中的热空气将热量传至集热板32和光伏电池22，集热板32和光伏电池22通过辐射制冷的方式将热量辐射至大气层和外太空，气体通道31内的气体得以降温，该装置将能量转化、制热以及制冷多种功能集于一体，提高了建筑物屋顶的利用率；气体通道31设置在能量转换组件2的集热板32之间，可以在气体通道31内形成温室效应，阻止集热板32在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热，提高了装置的保温性能，减少了热损失。

作为优选或可选的实施方式，箱体1顶部敞口设置，能量转换组件2设置于箱体1顶部敞口处。

具体地，能量转换组件2覆盖在箱体1顶部的敞口处，可以减小装置的厚度，从而降低装置的的重量和体积。

作为优选或可选的实施方式，能量转换组件2包括选择性透过膜21以及光伏电池22，光伏电池22与选择性透过膜21的下表面相连接。

具体地，选择性透过膜21在0.2μm-3μm的太阳辐射波段和8μm-13μm 的大气窗口波段内的透过率均为85％-90％；光伏电池22可以为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池或其他高效太阳能电池等。将光伏电池22紧贴选择性透过膜21，可以使太阳辐射透过选择性透过膜21直接到达光伏电池22，减少了能量损失，提高了辐射能的利用效率，提高了装置的发电效率。

作为优选或可选的实施方式，光伏电池22与选择性透过膜21之间通过热熔胶相连接。

具体地，光伏电池22上下通过TPT层封装，然后和选择性透过膜21通过热熔胶连接，最后封装在箱体1的框架中。

作为优选或可选的实施方式，能量转换组件2、集热板32以及箱体1的壁面合围的空间形成气体通道31，箱体1上设置有进气口4和出气口5，进气口 4和出气口5均与气体通道31相连通。

具体地，集热板32可以是铝板，能量转换组件2、集热板32以及箱体1 的壁面合围的空间形成气体通道31，可以使集热板32上的热量直接与气体通道31之间实现热交换，热交换效率较高；将气体通道31两端分别连通进气口 4和出气口5可以使气体从进气口4进入气体通道31并在其内实现热交换后从出气口5流出。

作为优选或可选的实施方式，热交换组件3还包括液体通道33，液体通道 33外壁面与集热板32表面相连接。

具体地，液体通道33内可以流通待冷却或者待加热液体，可以是水或者冷却液等，将液体通道33外壁面与集热板32表面相连接可以使集热板32与液体通道33之间直接换热，提高换热效率。

作为优选或可选的实施方式，液体通道33包括至少两根流通管331，每根流通管331外壁面的至少部分区段为平面，流通管331的平面处与集热板32 表面相连接。

具体地，液体通道33可以是细密排列的若干流通管331，流通管331可以是扁平管，其上下表面为平面，流通管331的平面处于集热板32表面相连接，可以使二者之间为面接触连接，连接更加牢固，且面接触增加了换热接触面积，进一步强化的传热；流通管331的当量直径在10μm-1000μm之间。

作为优选或可选的实施方式，液体通道33与集热板32之间通过热熔胶相连接。

作为优选或可选的实施方式，液体通道33还包括两根集液管332，每根流通管331的两端分别与一根集液管332相连通；其中之一的集液管332一端伸出箱体1形成进液口333，其中另一的集液管332的一端伸出箱体1形成出液口334。

具体地，待加热或者待冷却液体从进液口333通入后流入每根流通管331 内，在流通管331内与集热板32进行换热，换热后的液体再从每根流通管331 中流入集液管332并从出液口334流出。

作为优选或可选的实施方式，能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置还包括保温层6，保温层6填充于集热板32与箱体1壁面合围成的空间内并包覆在液体通道33外。

具体地，保温层6可以是酚醛泡沫、岩棉、玻璃棉或者矿渣棉等。设置保温层6可以减小流通管331与外界的换热，仅仅与集热板32进行换热，提高装置的热交换效率。

本实用新型提供的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置的使用方法如下：

在白天制取热水模式时，打开进液口333和出液口334，关闭进气口4和出气口5。冷水从进液口333进入液体通道33吸收集热板32从太阳辐射能中中得到的热量，加热后的热水从出液口334流出，进入需提供热水的装置或场所；同时，光伏电池22将部分太阳辐射能转化为电能输出。

在白天制取热空气模式时，关闭进液口333和出液口334，打开进气口4 和出气口5。冷空气从进气口4进入气体通道31吸收来自太阳能的热量，加热后的热空气从出气口5流出，送入需要热空气的装置或者场所；同时，光伏电池22将部分太阳辐射转化为电能输出。

在夜间制取冷水模式时，打开进液口333和出液口334，关闭进气口4和出气口5,热水从进液口333进入液体通道33,将热量传递至集热板32，冷却后的冷水从出液口334流出，进入需提供冷水的装置或场所，集热板32和光伏电池22将热量传至大气层和外太空。

在夜间制取冷空气模式时，关闭进液口333和出液口334，打开进气口4 和出气口5。热空气从进气口4进入气体通道31将热量传递至集热板32和光伏电池22，冷却后的冷空气从出气口5流出，送入需要冷空气的装置或者场所，集热板32和光伏电池22将热量传至大气层和外太空。

在制取热空气或者热水时，也可以同时打开进液口333、出液口334、进气口4和出气口5，实现同时加热空气和水，但是这样总热量会被分散，水和空气的加热效果会受到影响，因此优选为单一加热水或者单一加热空气；同理，优选为单一制冷水或者单一制冷空气。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，包括箱体、能量转换组件以及热交换组件；其中，

所述能量转换组件设置在所述箱体的内部或者顶部；所述热交换组件设置在所述箱体内，所述热交换组件包括气体通道以及集热板，所述气体通道设置在所述能量转换组件和所述集热板之间。

2.根据权利要求1所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述箱体顶部敞口设置，所述能量转换组件设置于所述箱体顶部敞口处。

3.根据权利要求1所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述能量转换组件包括选择性透过膜以及光伏电池，所述光伏电池与所述选择性透过膜的下表面相连接。

4.根据权利要求3所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述光伏电池与所述选择性透过膜之间通过热熔胶相连接。

5.根据权利要求1所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述能量转换组件、所述集热板以及所述箱体的壁面合围的空间形成所述气体通道，所述箱体上设置有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气体通道相连通。

6.根据权利要求1所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述热交换组件还包括液体通道，所述液体通道外壁面与所述集热板表面相连接。

7.根据权利要求6所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述液体通道包括至少两根流通管，每根所述流通管外壁面的至少部分区段为平面，所述流通管的平面处与所述集热板表面相连接。

8.根据权利要求7所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述液体通道与所述集热板之间通过热熔胶相连接。

9.根据权利要求7所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述液体通道还包括两根集液管，每根所述流通管的两端分别与一根所述集液管相连通；其中之一的集液管一端伸出所述箱体形成进液口，其中另一的集液管的一端伸出所述箱体形成出液口。

10.根据权利要求6所述的能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，其特征在于，所述能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置还包括保温层，所述保温层填充于所述集热板与所述箱体壁面合围成的空间内并包覆在所述液体通道外。

Images