CN219264595U - 一种储能式光伏光热屋顶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能式光伏光热屋顶，包括屋顶板、保温水箱、光热板、光电板、第一循环泵、第二循环泵、蓄电池、电热水装置以及相变储能装置；第一循环泵的进液口与保温水箱的内腔接通，第一循环泵的出液口与光热板的进液口接通，相变储能装置的进液口分别与光热板(6)的出液口以及电热水装置的出液口接通，相变储能装置的出液口与保温水箱的内腔接通；电热水装置的进液口与第二循环泵的出液口接通，第二循环泵的进液口与保温水箱的内腔接通；蓄电池的电极与光电板的输出端电连接；本实用新型利用储能装置与光伏光热板结合构成新型屋顶，充分利用有限屋顶面积的光伏光热，达到完全满足建筑用能和不占地面空间及开发了建筑屋顶利用空间目的。

Description

一种储能式光伏光热屋顶

技术领域

本实用新型涉及能源存储、供能系统技术及屋顶结构技术等技术领域，具体涉及一种储能式光伏光热屋顶。

背景技术

太阳能可提供光电和光热来解决建筑物供电、供热水、供暖、烘干等问题，而仅靠现有的建筑屋顶所覆盖太阳能发电或集热是无法满足建筑用能，同时太阳能受建筑场地面积和环境气候的制约，不能持续供能，再者并网输出既增大电力公司压力，外输出又存在电量损耗；市面上的光伏光热发电供热又未解决受气侯影响这一短板，市面光伏发电大部分在于电并网；市面采用太阳能热水器等，受气候夜晚影响严重，全年不能持续为用户供热水，更不能满足供暖及烘干需求。

每个建筑物体的屋顶面积是有限的，不能满足建筑物本身光伏供热的供给量。而市面大部分光伏电池板和光热板是架设在屋顶上，无论是在平面屋面还是斜屋面上均占用屋顶大量面积，影响采光、破坏原有防水和保温，支架于屋顶上建设增大建设成本，还不符合建筑规范要求，严重影响建筑和城乡美观。

实用新型内容

为了解决现有技术中，在建筑的有限范围屋顶设置光电板和光热板所提供的太阳能不能满足建筑用能需求，太阳能又不能持续供能，太阳能供能设备占用的地表空间较大，屋顶被闲置等技术问题，本实用新型提供一种储能式光伏光热屋顶。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种储能式光伏光热屋顶，包括屋顶板，所述屋顶板包括基层板、电热水装置以及相变储能装置，所述基层板上设置有内部呈空腔结构的保温水箱，所述保温水箱的底端与所述基层板固定连接，所述保温水箱的顶端铺设有光热板以及光电板；还包括第一循环泵、第二循环泵以及蓄电池；所述第一循环泵的进液口与所述保温水箱的内腔接通，所述第一循环泵的出液口与所述光热板的进液口接通，所述相变储能装置的进液口分别与所述光热板的出液口以及所述电热水装置的出液口接通，所述相变储能装置的出液口与所述保温水箱的内腔接通；所述电热水装置的进液口与所述第二循环泵的出液口接通，所述第二循环泵的进液口与所述保温水箱的内腔接通；所述蓄电池的电极与所述光电板的输出端电连接。

本实用新型的有益效果是：通过储能装置和太阳能板形成新型结构屋顶替代传统屋顶，用于在新建或改建屋顶以及现有平房屋顶上再行架设轻钢房屋的屋顶上，有益于充分利用有限屋顶面积的光伏光热与谷电有机结合使用，达到完全满足建筑用能和不占地面空间及开发了建筑屋顶利用空间目的。同时，将光热板以及光电板作为建筑屋顶结构的部分，充分利用屋顶太阳能绿色资源优势，与传统将太阳能电池板或者光热板作为附加装置设置在屋顶上相比，能够在有限屋顶上规范又得体地铺设光热板以及光电板。电热水装置能够利用谷电对保温水箱内的液体进行加热，由于蓄电池所存储的电能还能够用于为建筑供电，根据建筑供电、供热水、供暖气、烘干等用能实际需要在建筑屋顶同时辅设合理的光电板与光热板，有益于平衡建筑用电和用热需求，充分利用屋顶太阳能，不造成能源浪费。将光伏板与光热板铺于建筑屋顶表面有利于减少支架投资成本，改变传统屋顶上架设光电板和光热板，丑陋难看，将光伏光热板融于建设屋顶表面，与屋顶完美契合，具有建筑美学、安全、节能、产能、环保健康等优势，平衡屋顶的功能和美观，既满足光伏发电集热的功能要求，同时兼顾建筑的基本功能需求，实现光伏光热方阵与建筑一体化集成，有益于美化建筑和城市风景。通过在保温水箱内设置相变储能装置，能够利用相变储能装置中的相变材料存储所述光热板和所述电热水装置加热的液体热能，还能够利用相变储能装置中的相变材料存储的热量对保温水箱内的液体加热。在保温水箱内设置电热水装置能够利用谷电对保温水箱内的液体进行加热，通过电热储能以及相变储能与市电结合起来有益于储存光伏光热产生的热量和光电、谷电转换的热量，形成自我消纳，互补使用，有利于完全满足建筑供热水、供暖气、烘干等绿色用能需求，有利于不占用建筑地表面积和使用空间，同时也起到夏天隔热冬天保温的作用。

进一步，还包括空气能热水装置以及第三循环泵，所述空气能热水装置的出液口与所述相变储能装置的进液口接通，所述空气能热水装置的进液口与所述第三循环泵的出液口接通，所述第三循环泵的进液口与所述保温水箱的内腔接通。

采用上述进一步方案的有益效果是，经过空气能加热的液体进入电加热器设备，有益于将未达到所需温度的液体再行加热，并使液体有快速升温的作用；有益在光热不足时，用谷电或储存电通过空气能获取空气中的热量进行互补。通过在屋顶结构中设置储热式保温水箱，能够将光热、光电储能装置融于屋顶建筑结构中，形成新的一种屋顶结构模式，结合空气能有益于储存光热、谷电、多余光电产生的热量和空气中的热量，不占用建筑地表面积和使用空间，进一步，提高建筑利用空间。

进一步，还包括逆变器以及配电箱，所述逆变器的输入端与所述蓄电池的电极电连接，所述逆变器的输出端与所述配电箱输入端电连接；所述配电箱用于利用电网的谷电以及所述逆变器逆变的交流电为所述电热水装置、所述空气能热水装置以及建筑提供电能。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过利用谷电为电热水装置供电，能够减少峰电时段的用电，电热水装置利用谷电将保温水箱内的液体加热，并通过相变储能装置对热能进行存储提高低峰谷时间段电能的利用率，提高能源利用率。保温水箱里的液体是光热光电谷电转换热量的载体，也是储存材料存储和释热量的载体物，也能够起到一定存储热能的作用。

进一步，所述保温水箱的外壁涂覆有防锈隔热漆。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过在保温水箱外涂覆防锈隔热漆能够进一步降低保温水箱的热量流失，提高保温水箱的保温效果。

进一步，所述保温水箱上设置有顺水条层，所述顺水条层的底端与所述保温水箱的顶端固定连接，所述光热板的底端以及所述光电板的底端均与所述顺水条层的顶端固定连接。

进一步，所述顺水条层上设置有防腐木桂瓦条层，所述防腐木桂瓦条层的底端与所述顺水条层的顶端固定连接，所述光热板的底端以及所述光电板的底端均与所述防腐木桂瓦条层的顶端固定连接。

进一步，所述基层板为混凝土层或钢架结构层。

进一步，所述电热水装置为电磁能热水装置或电阻式热水装置或超声波热水装置或半导体热水装置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为保温水箱与光热板的连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-基层板，2-保温水箱，3-顺水条层，4-防水透水膜层，5-防腐木桂瓦条层，6-光热板，7-光电板，8-第一循环泵，9-第二循环泵,10-配电箱，11-蓄电池，12-逆变器,13-相变储能装置，14-电热水装置，15-第一进液口，16-第一出液口，17-补水口，18-第二出液口,19-第二进液口,20-第三出液口，21-空气能热水装置，22-第三循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例提供一种储能式光伏光热屋顶，包括屋顶板，所述屋顶板包括基层板1、电热水装置14、相变储能装置13、空气能热水装置21、第三循环泵22、逆变器12以及配电箱10，所述基层板1上设置有内部呈空腔结构的保温水箱2，所述保温水箱2的底端与所述基层板1固定连接，所述保温水箱2的顶端铺设有光热板6以及光电板7；还包括第一循环泵8、第二循环泵9以及蓄电池11；所述第一循环泵8的进液口与所述保温水箱2的内腔接通，所述第一循环泵8的出液口与所述光热板6的进液口接通，所述相变储能装置13的进液口分别与所述光热板6的出液口以及所述电热水装置14的出液口接通，所述相变储能装置13的出液口与所述保温水箱2的内腔接通；所述电热水装置14的进液口与所述第二循环泵9的出液口接通，所述第二循环泵9的进液口与所述保温水箱2的内腔接通；所述蓄电池11的电极与所述光电板7的输出端电连接。

所述空气能热水装置21的出液口与所述相变储能装置13的进液口接通，所述空气能热水装置21的进液口与所述第三循环泵22的出液口接通，所述第三循环泵22的进液口与所述保温水箱2的内腔接通。经过空气能加热的液体进入电加热器设备，有益于将未达到所需温度的液体再行加热，并使液体有快速升温的作用；有益在光热不足时，用谷电或储存电通过空气能获取空气中的热量进行互补。通过在屋顶结构中设置储热式保温水箱2，能够将光热、光电储能装置融于屋顶建筑结构中，形成新的一种屋顶结构模式，结合空气能有益于储存光热、谷电、多余光电产生的热量和空气中的热量，不占用建筑地表面积和使用空间，进一步，提高建筑利用空间。

所述逆变器12的输入端与所述蓄电池11的电极电连接，所述逆变器12的输出端与所述配电箱10输入端电连接；所述配电箱10用于利用电网的谷电以及所述逆变器12逆变的交流电为所述电热水装置14、所述空气能热水装置21以及建筑提供电能。

所述保温水箱2用于存储液体，该液体可以是水及防冻液等液体；所述第一循环泵8用于将所述保温水箱2内的液体输送至所述光热板6；所述光热板6用于利用光能将输送至所述光热板6的液体加热，并将加热后的液体通过所述相变储能装置13后返回所述保温水箱2内；所述光电板7用于将光能转换成电能；所述蓄电池11用于存储所述光电板7所转换的电能以及电网的谷电；所述逆变器12将所述蓄电池11所存储的电能逆变成交流电，并利用所述交流电为建筑提供电能；所述第二循环泵9用于将所述保温水箱2内的液体输送至所述电热水装置14的进液口；所述电热水装置14用于利用所述逆变器12逆变的交流电和/或电网的谷电将输送至所述电热水装置14进液口的液体进行加热，并将加热后的液体经过所述相变储能装置13输送至所述保温水箱2内；所述相变储能装置13用于存储通过相变储能装置13的液体的热能。所述配电箱10用于利用电网的谷电以及所述逆变器12逆变的交流电为所述电热水装置14及建筑提供电能。

光电板7也可以选用光伏瓦，为光伏板或光伏瓦或碲化镉发电玻璃等光电装置，电热水装置14可以为电磁能热水装置、电阻式热水装置、超声波热水装置以及半导体热水装置等。

所述保温水箱2上设置有顺水条层3，所述顺水条层3的底端与所述保温水箱2的顶端固定连接，所述顺水条层3上设置有防腐木桂瓦条层5，所述防腐木桂瓦条层5的底端与所述顺水条层3的顶端固定连接，所述光热板6的底端以及所述光电板7的底端均与所述防腐木桂瓦条层5的顶端固定连接。

所述保温水箱2的外壁涂覆有防锈隔热漆。通过在保温水箱2外涂覆防锈隔热漆能够进一步降低保温水箱2的热量流失，提高保温水箱2的保温效果。所述基层板1为混凝土层或钢屋架层。

如图2所示，所述保温水箱2的内部呈空腔结构；相变储能装置13固定设置于所述保温水箱2的内腔内；相变储能装置13内的相变材料用于在相变周期内吸收所述光热板6和所述电热水装置14加热的液体的热量，同时在，在相变周期内相变储能装置13内的相变材料还能够释放所吸收的热量，对液体进行加热。保温水箱2里的液体是光热、光电以及谷电转换热量重要的载体，也是与相变储能装置13内的相变材料进行能量传递的载体，也有益于起到储能的作用。通过电热储能、相变储能或水储能与市电结合起来有益于储存光伏光热产生的热量和光电、谷电转换的热量，形成自我消纳，互补使用，有利于完全满足建筑供热水、供暖气、烘干等绿色用能需求，有利于不占用建筑地表面积和使用空间，同时也起到夏天隔热冬天保温的作用。

具体地，在保温水箱2上开设第一进液口15、第一出液口16、补水口17、第二出液口18、第二进液口19以及第三出液口20；第一进液口15、第一出液口16、补水口17、第二出液口18、第二进液口19以及第三出液口20均与保温水箱2的内腔接通；光热板6的出液口与第一进液口15通过管道接通，第一进液口15与相变储能装置13的进液口通过管道接通，或者直接将光热板6的出液口与相变储能装置13的进液口通过管道接通，光热板6与相变储能装置13的连接管道通过第一进液口15，光热板6与相变储能装置13的连接管道上至少设置一个阀门；第一出液口16与第一循环泵8的进液口通过管道接通，第一循环泵8的出液口与光热板6的进液口通过管道接通；第二出液口18与第二循环泵9的进液口通过管道接通，第二循环泵9的出液口与第二进液口19通过管道接通，第二进液口19与电热水装置14的进液口接通，或者，第二循环泵9的出液口直接与电热水装置14的进液口通过管道接通，第二循环泵9与电热水装置14之间的连接管道通过第二进液口19，第二循环泵9与电热水装置14之间的连接管道上设置有阀门；电热水装置14的出液口与相变储能装置13的进液口通过管道接通，电热水装置14与相变储能装置13的连接管道上设置有阀门；相变储能装置13的出液口与保温水箱2的内腔接通或者直接将相变储能装置13的出液口布设于保温水箱2的内腔内；补水口17用于与自来水管接通，便于补充自来水。第三出液口20用于与用水管道接通，为建筑用户提供热水供给。

本实用新型实施例通过储能装置和太阳能板形成新型结构屋顶替代传统屋顶，用于在新建或改建屋顶以及现有平房屋顶上再行架设轻钢房屋的屋顶上，有益于充分利用有限屋顶面积的光伏光热与谷电有机结合使用，达到完全满足建筑用能和不占地面空间及开发了建筑屋顶利用空间目的。同时，将光热板6以及光电板7作为建筑屋顶结构的部分，充分利用屋顶太阳能绿色资源优势，与传统将太阳能电池板或者光热板作为附加装置设置在屋顶上相比，本实用新型能够在有限屋顶上规范合理又得体地铺设光热板6以及光电板7，根据建筑供电、供热水、供暖气、烘干等用能实际需要在建筑屋顶同时辅设合理的光电板与光热板，有益于平衡建筑用电和用热需求，充分利用屋顶太阳能，不造成能源浪费。将光伏板与光热板铺于建筑屋顶表面有利于减少支架投资成本，改变传统屋顶上架设光电板和光热板，丑陋难看，将光伏光热板融于建设屋顶表面，与屋顶完美契合，具有建筑美学、安全、节能、产能、环保健康等优势，平衡屋顶的功能和美观，既满足光伏发电集热的功能要求，同时兼顾建筑的基本功能需求，实现光伏光热方阵与建筑一体化集成，有益于美化建筑和城市风景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种储能式光伏光热屋顶，其特征在于：包括屋顶板，所述屋顶板包括基层板(1)、电热水装置(14)以及相变储能装置(13)，所述基层板(1)上设置有内部呈空腔结构的保温水箱(2)，所述保温水箱(2)的底端与所述基层板(1)固定连接，所述保温水箱(2)的顶端铺设有光热板(6)以及光电板(7)；还包括第一循环泵(8)、第二循环泵(9)以及蓄电池(11)；所述第一循环泵(8)的进液口与所述保温水箱(2)的内腔接通，所述第一循环泵(8)的出液口与所述光热板(6)的进液口接通，所述相变储能装置(13)的进液口分别与所述光热板(6)的出液口以及所述电热水装置(14)的出液口接通，所述相变储能装置(13)的出液口与所述保温水箱(2)的内腔接通；所述电热水装置(14)的进液口与所述第二循环泵(9)的出液口接通，所述第二循环泵(9)的进液口与所述保温水箱(2)的内腔接通；所述蓄电池(11)的电极与所述光电板(7)的输出端电连接，所述相变储能装置(13)固定设置于所述保温水箱(2)的内腔内。

2.根据权利要求1所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：还包括空气能热水装置(21)以及第三循环泵(22)，所述空气能热水装置(21)的出液口与所述相变储能装置(13)的进液口接通，所述空气能热水装置(21)的进液口与所述第三循环泵(22)的出液口接通，所述第三循环泵(22)的进液口与所述保温水箱(2)的内腔接通。

3.根据权利要求2所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：还包括逆变器(12)以及配电箱(10)，所述逆变器(12)的输入端与所述蓄电池(11)的电极电连接，所述逆变器(12)的输出端与所述配电箱(10)输入端电连接；所述配电箱(10)用于利用电网的谷电以及所述逆变器(12)逆变的交流电为所述电热水装置(14)、所述空气能热水装置(21)以及建筑提供电能。

4.根据权利要求1所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：所述保温水箱(2)的外壁涂覆有防锈隔热漆。

5.根据权利要求1所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：所述保温水箱(2)上设置有顺水条层(3)，所述顺水条层(3)的底端与所述保温水箱(2)的顶端固定连接，所述光热板(6)的底端以及所述光电板(7)的底端均与所述顺水条层(3)的顶端固定连接。

6.根据权利要求5所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：所述顺水条层(3)上设置有防腐木桂瓦条层(5)，所述防腐木桂瓦条层(5)的底端与所述顺水条层(3)的顶端固定连接，所述光热板(6)的底端以及所述光电板(7)的底端均与所述防腐木桂瓦条层(5)的顶端固定连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：所述基层板(1)为混凝土层或钢架结构层。

8.根据权利要求1至6任一项所述的储能式光伏光热屋顶，其特征在于：所述电热水装置(14)为电磁能热水装置或电阻式热水装置或超声波热水装置或半导体热水装置。

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