CN216048424U - 一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，包括底座支架和底座支架上的集热器和保温水箱以及安装在底座支架上的光伏组件，在集热器上设置有顺次连接且用于输送水体的水源管、降温管和导入管，降温管紧贴光伏组件安装，降温管内的冷水给光伏组件散热，在降温管和导入管之间设置有返流管，返流管用于将降温管中吸热升温后的部分水体分流引回至冷水源临存箱中，本实用新型通过设置降温管和返流管，降温管内的冷水给光伏组件降温，冷水被预热后再被热水器中加热，提高热水器的制热效果，返流管与冷水管道和降温管形成低温范围的降温水循环，提高光伏组件光电转换效率的稳定性，实现太阳能和光伏组件的结合互利。

Description

一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器和太阳能光伏发电分属于太阳能应用的光热转换和光电转换领域。光电转换效率是光伏发电组件的重要性能之一，光电转换效率与太阳能组件中的光伏电池温度直接相关，且光伏电池的输出功率随环境温度升高而下降。给光伏电池散热是维持光伏发电组件稳定的光电转换效率的关键点之一。

通常使用辐射或对流散热方式来冷却光伏发电组件，如添加辐射图层或采用散热片散热或铺设空气对流制冷循环系统降温，都需要较高的成本和能耗，不利于推广使用，因此，急需切低成本、高效散热的方案解决光伏发电组件的散热问题，以维持光伏发热组件稳定的光电转化效率。

光伏发电组件需要降低运行温度，而太阳能热水器则需要更多的热量为冷水加热。若将光伏发电组件与太阳能热水器结合在一起，利用太阳热水器的冷水给光伏发电组件降温，带走的热量同时加热热水器的冷水，实现两种太阳能应用设备的“互补双赢”效果。

现有技术中，如公开号为CN102412333A的专利公开了一种光伏发电与太阳能热水器联合应用装置，就提出了一种用水带走光伏组件的热量同时将水加热供利用的方案，此方案的不足之处在于：若产生的热水温度过高，则冷却光伏组件的作用降低，甚至有可能会加热光伏组件，影响光伏组件正常光电转换，若产生的热水温度过低，则不利于热水器的热水使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，以解决现有技术中光伏组件和热水器结合应用时，给光伏组件降温的水体不能持续保持在合适的低温范围的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型具体提供下述技术方案：

一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，包括底座支架和设置在所述底座支架上的集热器和保温水箱，并且在所述底座支架上通过铰接件安装有光伏组件，在所述集热器侧面设置有顺次连接有导入管、降温管和水源管，所述水源管连接有冷水源临存箱，并将冷水导入顺次通过降温管和导入管输入所述集热器；

其中，所述降温管固定贴合安装在所述光伏组件的背面，流经所述降温管的冷水吸收光伏组件的热量以给所述光伏组件散热，在所述降温管和所述冷水源临存箱之间还连接有返流管，所述返流管用于将所述降温管中吸热升温后的部分水体分流引回至所述冷水源临存箱中中和再次流入所述降温管内形成冷却循环。

进一步地，所述降温管包括降温管体和形成于所述降温管体内的降温水腔，所述降温管体的入水口与所述水源管连接，所述降温管体的出水口与所述导入管连接；

在所述降温管体上交错设置有多个隔片将所述降温水腔分隔成回形以延长冷却水的流通路径。

进一步地，所述底座支架和所述光伏组件之间还通过用于调节所述底座支架和所述光伏组件之间夹角的液压伸缩杆连接。

进一步地，所述导入管外表面包裹有保温棉层，且在所述水源管和所述降温管均由热的良导体制成。

本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

本实用新型通过在热水器供水管上设置降温管和返流管，流经降温管的冷水给光伏组件降温，冷水被预热后再流入热水器中加热，提高热水器的制热效果，返流管与冷水管道和降温管形成降温水循环，并且水循环能够保持在低温范围，提高光伏组件光电转换效率的稳定性，实现太阳能光电转换和光热转换的结合互利。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本实用新型实施例提供的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光伏组件连接关系结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的降温管的结构连接示意图；

图中的标号分别表示如下：

1-冷水源临存箱；2-水源管；3-降温管；4-导入管；5-返流管；6-光伏组件；7-集热器；8-保温水箱；9-底座支架；10-液压伸缩杆；

31-降温管体；32-降温水腔；33-隔片。

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，本领域普通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。

现有技术中，将太阳能利用中的光热转换和光电转换结合在一起，先将冷水给光伏组件降温再输送到集热器中加热，实现两种应用的互惠互利。

但是若单向降温：直接将冷水输送至光伏发热组件中，再输送到热水器中，由于热水器储水有限，不能持续供应冷水降温，制冷效果不持久；若将冷水先输送至光伏发热组件再输送到热水器的集热器，再由集热器输送回光伏发热组件，形成水循环，水体吸收散热再经集热器加热后，水温只会越来越高，降温效果越来越差，甚至还会加热光伏组件。

保持光伏组件的环境温度才能稳定保持光伏组件的光电转换效率，因此只有保持经过光伏发热组件的水体温度较低，才能达到较好的效果。本实用新型主要是将冷水分批次经过光伏组件散热，并分批次输入集热器，避免用于降温的水体温度过高，在给光伏发热组件降温的同时，提高热水器的加热效果。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，包括底座支架9和设置在所述底座支架9上的集热器7和保温水箱8，并且在所述底座支架9上通过铰接件安装有光伏组件6，所述底座支架9和所述光伏组件6之间还通过用于调节所述底座支架9和所述光伏组件6之间夹角的液压伸缩杆10连接。

在所述集热器7侧面设置有顺次连接有导入管4、降温管3和水源管2，所述水源管2连接有冷水源临存箱1，导入管4与集热器7的进水口连接，其中，降温管3紧贴光伏组件6背部安装，流经降温管3的冷水吸收发热组件发热热量以给光伏组件6散热。

现有常用热水器主要是将冷水输送到热水器的集热器中加热，加热后的水体输送到保温水箱中贮存待用。太阳能需要热量加热水体，光伏组件工作需要散热，本实施例将热水器和光伏组件结合，使热水器的冷水源临存箱进入集热器之前先流经光伏组件背部的降温管，冷水吸收光伏组件工作产生的热量以给光伏组件散热，水体给光伏组件散热的过程也是热水器冷水源临存箱预热升温的过程，预热后的水体进入集热器加热，加热效果会更好。

但是，光伏组件需要持续散热才能保持较好的转换效率，就需要有持续的冷水经过，但是太阳能热水器进水、储水量有限，这种单向水流、有限存储的方式不能满足一直给光伏组件供应冷水的条件。

本实施例采用水循环降温方式，其动力源依靠水源管的动力以及水因为温度发生密度变化而导致的流动。

若直接将从集热器流出的水引回降温管3，由于每经过集热器，水体都会增热升温，这种循环模式会导致水温越来越热，后期不仅不能给光伏组件6散热，还会给光伏组件6加热。

在所述降温管3和所述冷水源临存箱1之间还连接有返流管5，所述返流管5用于将所述降温管3中吸热升温后的部分水体分流引回至所述冷水源临存箱1中中和再次流入所述降温管3内形成冷却循环。这样，给光伏组件6散热的水体，在散热后，一部分流入集热器继续加热，另一部分则返回冷水源临存箱1和冷水混合，重新变成冷水被输送到水管中循环。

因此本实施方式在降温管3和导入管4之间设置有返流管5，返流管5的一端与降温管3下游管体连通，返流管5的另一端连接在冷水源临存箱1上，返流管5用于将降温管3中吸热升温后的部分水体分流引回至冷水源临存箱1中。

本实施方式中的冷水源临存箱1供应的水体能够一直保持冷水状态。例如，采用带浮阀的水箱，冷水实时补充，返流管5中的水体进入冷水水箱，再次变成冷水，流出的水体一直是冷水状态。

其中：所述导入管4外表面包裹有保温棉层，从而使得被加热过的水减少热量损失而进入集热管内，由于返流的水需要降温以便下一个巡回对光伏组件降温，因此，在所述水源管2和所述降温管3均由热的良导体制成，如铁、铝等其他金属或者非金属的热的良导体均可以。

具体地，降温管3包括降温管体31和形成与降温管体31内的降温水腔32，降温管体31的入水口连接水源管2，降温管体31的出水口连接导入管4。

在所述降温管体31上交错设置有多个隔片33将所述降温水腔32分隔成回形以延长冷却水的流通路径，隔片33用于将降温水腔32分隔为两个管腔，水源管2用于将冷水输送至降温水腔32中以便给光伏组件6散热，导入管4将从降温水腔32中流出的部分水体输送至集热器，同时，出水和进水管腔管径较大，管腔仅通过隔片33隔开，水体紧贴光伏组件6的流动面积较大，提高降温效果。

从降温管3分流出去的两部分水体一部分到集热器中继续加热，冷水经吸热升温预热，到集热器中再加热，加热效果更好，另一部分与冷水混合降温继续投入到水循环中，能够保持较长的冷水降温循环时间。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，其特征在于，包括底座支架(9)和设置在所述底座支架(9)上的集热器(7)和保温水箱(8)，并且在所述底座支架(9)上通过铰接件安装有光伏组件(6)，在所述集热器(7)侧面设置有顺次连接有导入管(4)、降温管(3)和水源管(2)，所述水源管(2)连接有冷水源临存箱(1)，并将冷水导入顺次通过降温管(3)和导入管(4)输入所述集热器；

其中，所述降温管(3)固定贴合安装在所述光伏组件(6)的背面，流经所述降温管(3)的冷水吸收光伏组件(6)的热量以给所述光伏组件(6)散热，在所述降温管(3)和所述冷水源临存箱(1)之间还连接有返流管(5)，所述返流管(5)用于将所述降温管(3)中吸热升温后的部分水体分流引回至所述冷水源临存箱(1)中中和再次流入所述降温管(3)内形成冷却循环。

2.根据权利要求1所述的一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，其特征在于，所述降温管(3)包括降温管体(31)和形成于所述降温管体(31)内的降温水腔(32)，所述降温管体(31)的入水口与所述水源管(2)连接，所述降温管体(31)的出水口与所述导入管(4)连接；

在所述降温管体(31)上交错设置有多个隔片(33)将所述降温水腔(32)分隔成回形以延长冷却水的流通路径。

3.根据权利要求1所述的一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，其特征在于，所述底座支架(9)和所述光伏组件(6)之间还通过用于调节所述底座支架(9)和所述光伏组件(6)之间夹角的液压伸缩杆(10)连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用光伏发热组件热能的太阳能热水器，其特征在于，所述导入管(4)外表面包裹有保温棉层，且在所述水源管(2)和所述降温管(3)均由热的良导体制成。

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