CN217685922U - 一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置，属于太阳能光伏光热技术领域。包括集热机构、矩形框架、上盖板调节机构和下盖板调节机构；集热机构包括光伏电池、集热板、换热铜管和集管；改进在于：集热板固定设于矩形框架内；上盖板调节机构的高透过率柔性盖板或收卷在上卷轴上；或展开密封住与光伏电池对应的矩形框架的顶面；下盖板调节机构的低导热率柔性盖板或收卷在下卷轴上；或展开密封住与换热铜管对应的矩形框架的底面。在冬季，高透过率柔性盖板、低导热率柔性盖板展开分别密封住集热板的上方和下方，实现保温；在夏季，高透过率柔性盖板、低导热率柔性盖板通过卷轴收起，集热板暴露于环境空气之中，实现降温。

Description

一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏光热技术领域，具体涉及一种可调节得热量的太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置。

背景技术

“双碳”目标下，利用可再生能源为建筑供能是未来建筑领域的重要发展方向之一。太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置可以实现在同一块装置中同时为建筑提供电能和热能，减少了太阳能利用装置的占地面积，从而易于与建筑相结合。然而，不同季节，PV/T装置收集热量的能力有所不同，建筑对于热量的需求也有所不同。夏季，环境温度高，太阳辐照度强，PV/T装置能够收集大量的热量，但此时建筑对于热量的需求小，这导致PV/T装置收集的热量不能被建筑所完全消耗，未被消耗的热量会堆积在PV/T装置内，使得光伏电池的温度持续升高。温度越高，光伏电池的光电转换效率越低，严重的还会导致光伏电池发生不可恢复的断裂和破损。

实用新型内容

为了改善太阳能光伏光热装置与建筑相结合中存在集热性能与建筑热量需求相矛盾的问题，同时解决夏季热量堆积造成光伏电池光电转换效率低下的问题，本实用新型提供一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置。

一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置包括集热机构，所述集热机构包括十块以上的光伏电池5、集热板4、四根以上的换热铜管10、集管11、进水管2和出水管3；十块以上的光伏电池5均布设于集热板4的顶面；四根以上的换热铜管10平行排列，且一端分别固定连通着集管11，集管11的两端封闭；四根以上的换热铜管10中，一半数量的换热铜管10另一端连通着进水管2的一端，另一半数量的换热铜管10另一端连通着出水管3的一端；四根以上的换热铜管10固定设于集热板4的底面，改进在于：

还包括矩形框架、上盖板可调节机构和下盖板可调节机构；

所述集热机构的集热板4固定设于矩形框架内；进水管2的另一端和出水管3的另一端分别伸至矩形框架的一侧边框的外部；

上盖板可调节机构包括高透过率柔性盖板6和上卷轴8，所述高透过率柔性盖板6宽度方向的一端固定连接着上卷轴8；所述上卷轴8的两端活动设于矩形框架长度方向的一端；

所述高透过率柔性盖板6或收卷在上卷轴8上；或展开密封住与十块以上的光伏电池5对应的矩形框架的顶面；

下盖板可调节机构包括低导热率柔性盖板9和下卷轴1，所述低导热率柔性盖板9宽度方向的一端固定连接着下卷轴1；所述下卷轴1的两端活动设于矩形框架长度方向的另一端；

所述低导热率柔性盖板9或收卷在下卷轴1上，或展开密封住与四根以上的换热铜管10对应的矩形框架的底面。

所述高透过率柔性盖板6实现透过0.3～2.5μm太阳辐射，在冬季，高透过率柔性盖板6展开密封住集热板4的顶面，实现保温；在夏季，通过上卷轴8将柔性盖板卷收在上卷轴8上，实现降低光伏电池5表面的温度；

所述低导热率柔性盖板9实现具有良好的保温能力，在冬季，低导热率柔性盖板9展开密封住集热板4的底面，实现保温；在夏季，通过下卷轴1将低导热率柔性盖板9卷收在下卷轴1上，实现降低光伏电池5背部的温度。

进一步的技术方案如下：

所述上卷轴8的一端或下卷轴1的一端均设有旋钮7。顺时针方向转动旋钮7对应实现卷轴的展开，逆时针方向转动对应实现卷轴的卷收。

所述换热铜管10共六根，沿长度方向平行固定设于集热板4底面上；六根换热铜管10的一端分别固定连通着集管11，集管11垂直于换热铜管10；三根换热铜管10的另一端分别连通着出水管3的一端，另三根换热铜管10的另一端分别连通着进水管2的一端。

与十块以上的光伏电池5对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有上导向槽；所述高透过率柔性盖板6长度方向的两侧边与矩形框架的上导向槽对应配合，高透过率柔性盖板6沿着矩形框架的一对上导向槽展开；

与四根以上的换热铜管10对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有下导向槽；所述低导热率柔性盖板9长度方向的两侧边与矩形框架的下导向槽对应配合；低导热率柔性盖板9沿着矩形框架的一对下导向槽展开。

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

1.本实用新型的太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置实现根据建筑对于热量的需求来对PV/T装置进行调节。通过控制PV/T装置上表面的高透过率柔性盖板和PV/T装置下表面的低导热率柔性盖板的开启或关闭，在建筑需要供暖时，为建筑供暖和供电；在建筑热量需求较少时，减少PV/T装置热量收集输运，降低光伏电池温度，避免了装置中堆积的废热造成光伏电池的电效率下降或永久物理损坏。

2.本实用新型的太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置相较于现有PV/T装置性能方面有明显优势，在冬季时，上下柔性盖板均处于关闭的状态，此时PV/T装置可以提供45℃以上的热水，为建筑提供热量；在夏季时，上下柔性盖板均处于开启的状态下，光伏电池的温度可以下降10-15℃，有效地降低了光伏电池的温度，避免了装置内多余热量的堆积。

3.本实用新型的太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置可通过控制PV/T装置上下两侧柔性盖板打开或关闭对PV/T实现多种功能的切换，当矩形框架上表面高透过率柔性盖板打开时，光伏电池上表面暴露于环境空气当中，通过与空气之间直接对流换热，降低光伏电池的温度；当矩形框架下表面低导热率柔性盖板打开时，集热板背部表面暴露于环境空气当中，通过与空气之间直接对流换热，带走集热板内部收集到的热量，以此降低光伏电池的温度，提高光伏电池的电效率。当上下柔性盖板同时关闭时，上下柔性盖板与集热板之间的密闭空气层是减少PV/T装置热量损失绝佳的保温层，对于提高集热板在冬季的热利用效率有很大作用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为集热结构的横截示意图。

图3为集热板背部换热铜管结构示意图。

图4为下盖板可调节结构示意图。

图5为高透过率柔性盖板展开状态示意图。

图6为低导热率柔性盖板展开状态示意图。

图7为高透过率柔性盖板收起状态示意图。

图8为低导热率柔性盖板收起状态示意图。

上图中序号：下卷轴1、进水管2、出水管3、集热板4、光伏电池5、高透过率柔性盖板6、旋钮7、上卷轴8、低导热率柔性盖板9、换热铜管10、集管11。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。

参见图1，一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置包括集热机构。集热机构包括十块以上的光伏电池5、集热板4、四根以上的换热铜管10、集管11、进水管2和出水管3。参见图2，十块以上的光伏电池5均布安装于集热板4的顶面。参见图3，六根换热铜管10平行排列，且一端分别固定连通着集管11，集管11的两端封闭；六根换热铜管10中，三根换热铜管10的另一端连通着进水管2的一端，另三根换热铜管10的另一端连通着出水管3的一端；六根换热铜管10固定安装于集热板4的底面。

改进在于：还包括矩形框架、上盖板可调节机构和下盖板可调节机构。

参见图2，集热机构的集热板4固定安装于矩形框架内，与十块以上的光伏电池5对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有上导向槽，与四根以上的换热铜管10对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有下导向槽；进水管2的另一端和出水管3的另一端分别伸至矩形框架的一侧边框的外部。

参见图1和图5，上盖板可调节机构包括高透过率柔性盖板6和上卷轴8。高透过率柔性盖板6宽度方向的一端固定连接着上卷轴8，长度方向的两侧边与矩形框架的上导向槽对应配合；上卷轴8的两端活动安装于矩形框架长度方向的一端。上卷轴8的一端固定安装有旋钮7。顺时针方向转动旋钮7对应实现卷轴的展开，逆时针方向转动对应实现卷轴的卷收。

参见图7，高透过率柔性盖板6或收卷在上卷轴8上；参见图5，或沿着矩形框架的一对上导向槽展开，密封住与十块以上的光伏电池5对应的矩形框架的顶面。

参见图1和图4，下盖板可调节机构包括低导热率柔性盖板9和下卷轴1。低导热率柔性盖板9宽度方向的一端固定连接着下卷轴1，长度方向的两侧边与矩形框架的下导向槽对应配合；下卷轴1的两端活动安装于矩形框架长度方向的另一端。下卷轴1的一端同样固定安装有旋钮7。顺时针方向转动旋钮7对应实现卷轴的展开，逆时针方向转动对应实现卷轴的卷收。

参见图8，低导热率柔性盖板9或收卷在下卷轴1上；参见图6，或沿着矩形框架的一对下导向槽展开时，密封住与四根以上的换热铜管10对应的矩形框架的底面。

本实用新型的工作原理详细说明如下：

参见图5和图6，在冬季，太阳辐射弱，环境温度低，此时建筑需要供暖，为利用集热板4收集到更多的热量，此时顺时针方向转动两个旋钮7，两个旋钮7分别带动上卷轴8和下卷轴1将高透过率柔性盖板6与低导热率柔性盖板9沿着矩形框架的上表面和下表面展开，覆盖住矩形框架的上下表面，将光伏电池5的顶面与集热板4的底面与环境中的冷空气分隔。此时太阳光照透过高透过率柔性盖板6到达光伏电池5，一部分太阳辐射被光伏电池5转换成电能并输出，另一部分太阳辐射被光伏电池5和集热板4吸收转换成热能。此时本实用新型太阳能光伏光热综合利用装置（PV/T）通过集热板4和光伏电池5上表面热损被高透过率柔性盖板6与低导热率柔性盖板9阻止。通过打开进水管2和出水管3进入换热铜管10，流经集热板4时，将集热板4所吸收的太阳辐射转换成的热量转移到水中，被加热的水通过出水管3进入水箱，用于为建筑供暖。

参见图6和图7，在春季和秋季，太阳辐照时强时弱，环境温度有所提升，建筑对热量的需求相比于冬季有所减少。此时为了降低光伏电池5的温度，同时保障水箱中的水能够满足建筑用热需求，可通过逆时针方向转动旋钮7将高透过率柔性盖板6沿着矩形框架的上表面卷收在上卷轴8上，而低导热率柔性盖板9保持展开状态，密封住矩形框架的底面。此时，光伏电池5和集热板4的顶面暴露于空气当中，一小部分集热板4得到的热量通过空气与光伏电池5和集热板4的顶面发生对流换热而散失到环境当中，小部分热量散失能够保障在满足建筑供热需求上降低光伏电池5的温度，提升光伏电池5的光电转换效率。避免了本实用新型太阳能光伏光热（PV/T）综合利用装置中光伏电池5的效率受到较高环境温度和较高太阳辐射的影响。

参见图7和图8，在夏季，太阳辐射强，环境温度高，此时建筑对于的热量需求当属一年之中最小，为避免出现未被消耗的热量造成光伏电池5光电转换效率低下以及电池结构上的损伤。此时可以逆时针方向转动两个旋钮7，两个旋钮7分别带动上卷轴8和下卷轴1将高透过率柔性盖板6与低导热率柔性盖板9沿着矩形框架的上表面和下表面卷收起来，将光伏电池5的顶面与吸热板的底面都充分暴露于环境当中，利用空气的自然对流带走光伏电池5和集热板4得到的热量，此时本实用新型太阳能光伏光热综合利用装置（PV/T）相当于常规的光伏发电装置，光伏电池5的光电转换效率不会受到本实用新型太阳能光伏光热综合利用装置（PV/T）中集热板4吸收热量的影响。

Claims (4)

1.一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置，包括集热机构，所述集热机构包括十块以上的光伏电池（5）、集热板（4）、四根以上的换热铜管（10）、集管（11）、进水管（2）和出水管（3）；十块以上的光伏电池（5）均布设于集热板（4）的顶面；四根以上的换热铜管（10）平行排列，且一端分别固定连通着集管（11），集管（11）的两端封闭；四根以上的换热铜管（10）中，一半数量的换热铜管（10）另一端连通着进水管（2）的一端，另一半数量的换热铜管（10）另一端连通着出水管（3）的一端；四根以上的换热铜管（10）固定设于集热板（4）的底面，其特征在于：

还包括矩形框架、上盖板可调节机构和下盖板可调节机构；

所述集热机构的集热板（4）固定设于矩形框架内，进水管（2）的另一端和出水管（3）的另一端分别伸至矩形框架的一侧边框的外部；

上盖板可调节机构包括高透过率柔性盖板（6）和上卷轴（8），所述高透过率柔性盖板（6）宽度方向的一端固定连接着上卷轴（8）；所述上卷轴（8）的两端活动设于矩形框架长度方向的一端；

所述高透过率柔性盖板（6）或收卷在上卷轴（8）上；或展开密封住与十块以上的光伏电池（5）对应的矩形框架的顶面；

下盖板可调节机构包括低导热率柔性盖板（9）和下卷轴（1），所述低导热率柔性盖板（9）宽度方向的一端固定连接着下卷轴（1）；所述下卷轴（1）的两端活动设于矩形框架长度方向的另一端；

所述低导热率柔性盖板（9）或收卷在下卷轴（1）上，或展开密封住与四根以上的换热铜管（10）对应的矩形框架的底面。

2.根据权利要求1所述一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置，其特征在于：所述上卷轴（8）的一端或下卷轴（1）的一端均设有旋钮（7）；顺时针方向转动旋钮（7）对应实现卷轴的展开，逆时针方向转动对应实现卷轴的卷收。

3.根据权利要求1所述一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置，其特征在于：所述换热铜管（10）共六根，沿长度方向平行固定设于集热板（4）底面上；六根换热铜管（10）的一端分别固定连通着集管（11），集管（11）垂直于换热铜管（10）；三根换热铜管（10）的另一端分别连通着出水管（3）的一端，另三根换热铜管（10）的另一端分别连通着进水管（2）的一端。

4.根据权利要求1所述一种可调节得热量的太阳能光伏光热综合利用装置，其特征在于：与十块以上的光伏电池（5）对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有上导向槽；所述高透过率柔性盖板（6）长度方向的两侧边与矩形框架的上导向槽对应配合，高透过率柔性盖板（6）沿着矩形框架的一对上导向槽展开；

与四根以上的换热铜管（10）对应的矩形框架长度方向的两侧边框的内侧面分别开设有下导向槽；所述低导热率柔性盖板（9）长度方向的两侧边与矩形框架的下导向槽对应配合；低导热率柔性盖板（9）沿着矩形框架的一对下导向槽展开。

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