CN219960526U - 一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，包括框架体、固定于框架体顶部的菲涅尔透镜及固定在框架体底部的螺杆支架，螺杆支架上端安装有长方体水套，长方体水套上固定有散热平板，散热平板上设置有温差发电模块，温差发电模块上设置有带内反射镜球面罩，带内反射镜球面罩顶端穿插有光纤，框架体右侧固定安装有光伏板及分光镜框架，靠近带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上安装有呈倾斜状的分光镜，远离带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上且与分光镜相对应的位置上安装有呈倾斜状的反光镜，光伏板及分光镜框架下方靠近带内反射镜球面罩右侧的散热平板上铺设有光伏板，减小热损失，提高温差发电效率。

Description

一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统

技术领域

本实用新型属于建筑太阳能利用领域，涉及一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，尤其涉及一种具有菲涅尔透镜聚光+分光镜反射光+反射镜反射光的光伏发电系统，具有菲涅尔透镜聚光+分光镜透射光+光纤集光+带内反射镜照射的光热温差发电系统，以及由光伏板与温差发电器的散热水套组成的集热系统。

背景技术

建筑作为人类文明的重要载体，随着经济社会的发展而迅速壮大。据相关报道，我国建筑能耗约占全社会终端能耗的27.5％，而发达国家的占比达到40％以上。因此，双碳背景下建筑节能减排具有重要的意义。

高层建筑的向阳面墙体具有面积大、外形规则等特点，特别适用于太阳能利用。一般地，由于太阳能光伏具有较高的发电效率(～26％)，人们常常在在墙体或窗户玻璃上布置光伏发电。目前来看，纯太阳能光伏的能量利用效率已很难大幅提高。

考虑到可见光具有较高的光电转换效率，而红外线和紫外线的光电转换效率很低，人们提出太阳能光伏与光热温差的混合发电系统，即利用分光镜将太阳光中的可见光反射进行光伏发电，同时利用分光镜透射的红外线和紫外线直接照射温差发电模块进行光热温差发电。该方法一方面可以降低光伏板温度，有利于提高光伏发电效率，另一方面通过混合温差发电可以一定程度上提高系统发电效率。然而，这种利用分光镜透射光直接照射温差发电模块的方法热损失较大，温差发电模块热端温度较低，对系统总体发电效率及能量利用效率的提升较小。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为了解决现有技术利用太阳能温差发电模块的方法热损失较大，同时温差发电模块热端温度较低、温差发电效率较低、系统总体发电效率及能量利用效率低的问题，提供一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，包括框架体、固定于框架体顶部的菲涅尔透镜及固定在框架体底部的螺杆支架，螺杆支架上端安装有长方体水套，长方体水套上固定有散热平板，散热平板上设置有温差发电模块，温差发电模块上设置有带内反射镜球面罩，带内反射镜球面罩顶端穿插有光纤，框架体右侧固定安装有光伏板及分光镜框架，靠近带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上安装有呈倾斜状的分光镜，远离带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上且与分光镜相对应的位置上安装有呈倾斜状的反光镜，光伏板及分光镜框架下方靠近带内反射镜球面罩右侧的散热平板上铺设有光伏板。

本基础方案的有益效果在于：采用菲涅尔透镜聚光并用光纤传输可以提高光照强度，同时光纤在带内反射镜的密闭空间内照射温差发电模块热端，将温差发电器热端的辐射光反射回温差发电器热端，从而极大地减小温差发电器热端的辐射散热损失，提高温差发电效率；长方体水套可有效降低光伏板温度、提高光伏发电效率、增大温差发电模块温差、提高温差发电效率，同时产生大量生活用热水，显著提高太阳能的综合利用效率。

进一步，框架体由上下平行且大小相同的上端框架和下端框架以及连接上端框架和下端框架的四根上下端框架的支柱组成。

进一步，菲涅尔透镜通过螺栓固定在上端框架上。

进一步，光纤置于柔性包裹管内，光纤与柔性包裹管的下端插入带内反射镜球面罩中，带内反射镜球面罩顶端开设有与柔性包裹管相适配的孔。

进一步，螺杆支架有两根，分别平行安装在下端框架的内侧导轨上，且每根螺杆支架上固定安装有两根固定散热平板的螺杆。有益效果：可实现光纤、柔性包裹管、带内反射镜球面罩、紧固球面罩的螺杆及其连接头、温差发电模块、光伏板、散热平板、长方体水套的整体左右移动。

进一步，固定散热平板的螺杆依次上穿且贯穿长方体水套和散热平板，靠近散热平板底面的固定散热平板的螺杆上套设有固定散热平板的螺帽。有益效果：通过固定散热平板的螺帽，可以调整散热平板在竖直方向的位置。

进一步，带内反射镜球面罩的外表面固定连接有紧固球面罩的螺杆及其连接头，紧固球面罩的螺杆及其连接头的螺杆部分下穿散热平板，并下穿后通过紧固球面罩的螺帽固定。

进一步，散热平板上开设有与紧固球面罩的螺杆及其连接头相适配的横向条状孔。有益效果：螺杆及其连接头可以在条状孔中移动，以实现光纤与分光镜的透射光具有较高的耦合效率。

进一步，长方体水套左侧设置有水套进水管，右侧设置有水套出水管。有益效果：通过冷却水降低光伏板温度，提高光伏板发电效率，增大温差发电模块温差。

进一步，长方体水套为多个，每个光伏板和温差发电模块与相邻单元的光伏板和温差发电模块均电路串联，相邻单元的水套进水管和水套出水管连接，形成水套串联。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所公开的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，采用菲涅尔透镜聚光并用光纤传输可以提高光照强度，同时光纤在带内反射镜的密闭空间内照射温差发电模块热端，将温差发电器热端的辐射光反射回温差发电器热端，从而极大地减小温差发电器热端的辐射散热损失，提高温差发电效率。

2、本实用新型所公开的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，通过长方体水套可有效降低温差发电器冷端的温度、增大温差发电模块温差，提高温差发电器发电效率，同时产生大量生活用热水，显著提高太阳能的综合利用效率。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统的结构爆炸图；

图2为本实用新型应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统装配后的结构示意图；

图3为本实用新型应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统的右视图；

图4为本实用新型应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统的正视图；

图5为本实用新型应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统的俯视图；

图6为本实用新型中太阳能热电联产系统多单元串联效果图。

附图标记：菲涅尔透镜1、螺栓2、上端框架3、光伏板及分光镜框架4、反光镜5、上下端框架的支柱6、温差发电模块7、散热平板8、下端框架9、分光镜10、光纤11、柔性包裹管12、带内反射镜球面罩13、固定散热平板的螺帽14、螺杆支架15、水套进水管16、水套出水管17、光伏板18、长方体水套19、紧固球面罩的螺杆及其连接头20、紧固球面罩的螺帽21、固定光伏板的螺帽22、固定光伏板的螺栓23、固定散热平板的螺杆24。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～5所示的一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，包括框架体、固定于框架体顶部的菲涅尔透镜1及固定在框架体底部的螺杆支架15，框架体由上下平行且大小相同的上端框架3和下端框架9以及连接上端框架3和下端框架9的四根上下端框架的支柱6组成，上下端框架支柱6为四根相同的空心圆柱，菲涅尔透镜1通过螺栓2固定在上端框架3上，菲涅尔透镜1与上端框架3可以为正方形、长方形或者圆形。

两根螺杆支架15分别平行安装在下端框架9的内侧导轨上，且每根螺杆支架15上固定安装有两根固定散热平板8的螺杆，可实现光纤11、柔性包裹管12、带内反射镜球面罩13、紧固球面罩的螺杆及其连接头20、温差发电模块7、光伏板18、散热平板8、长方体水套19的整体左右移动，螺杆支架15上端安装有长方体水套19，长方体水套19上固定有散热平板8，散热平板8的面积大于长方体水套19的面积，固定散热平板8的螺杆依次上穿且贯穿长方体水套19和散热平板8，靠近散热平板8底面的固定散热平板的螺杆24上套设有固定散热平板的螺帽14，通过固定散热平板的螺帽14，可以调整散热平板8在竖直方向的位置，散热平板8的四角处开设有与固定散热平板的螺杆24相适配的螺栓2孔。

长方体水套19左侧设置有水套进水管16，右侧设置有水套出水管17，冷却水从进水口进入，从出水口流出，通过水流降低光伏板18温度，提高光伏板18发电效率，增大温差发电模块7温差。

散热平板8上设置有温差发电模块7，且散热平板8的面积大于温差发电模块7的面积，温差发电模块7上设置有带内反射镜球面罩13，带内反射镜球面罩13顶端穿插有光纤11，光纤11置于柔性包裹管12内，光纤11与柔性包裹管12的下端插入带内反射镜球面罩13中，带内反射镜球面罩13顶端开设有与柔性包裹管12相适配的孔，带内反射镜球面罩13的内表面具有反光涂层，当温差发电模块7在水平面的投影为正方形或矩形时，则带内反射镜球面罩13为带内反射镜的四棱台空心罩。

带内反射镜球面罩13的外表面固定连接有紧固球面罩的螺杆及其连接头20，紧固球面罩的螺杆及其连接头20的螺杆部分下穿散热平板8，散热平板8上开设有与紧固球面罩的螺杆及其连接头20相适配的横向条状孔，紧固球面罩的螺杆及其连接头20下穿散热平板8后通过紧固球面罩的螺帽21固定，紧固球面罩的螺杆及其连接头20可以在条状孔中移动，以实现光纤11与分光镜10的透射光具有较高的耦合效率，紧固球面罩的螺杆及其连接头20有两根，且两根紧固球面罩的螺杆及其连接头20的之间呈180°夹角。

框架体右侧固定安装有光伏板及分光镜框架4，靠近带内反射镜球面罩13的光伏板及分光镜框架4上安装有呈倾斜状的分光镜10，远离带内反射镜球面罩13的光伏板及分光镜框架4上且与分光镜10相对应的位置上安装有呈倾斜状的反光镜5，光伏板及分光镜框架4下方靠近带内反射镜球面罩13右侧的散热平板8上铺设有光伏板18，通过四个相同的固定光伏板的螺帽22和四个相同的固定光伏板的螺栓23固定。

该应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统使用时，太空中的太阳光照射在菲涅尔透镜1上进行聚光，分光镜10和反光镜5将太阳光中的可见光反射至光伏板18进行光伏发电，分光镜10透射的红外线和紫外线通过光纤11集光，再在带内反射镜的封闭空腔内照射温差发电模块7的热端，利用带内反射镜封闭空腔将温差发电模块7热端的辐射光反射回温差发电模块7热端，从而极大地降低温差发电模块7热端的辐射热损失，显著提高温差发电模块7热端温度；同时冷却水从水套进水管16进入，在水套出水管17流出，通过流动的冷却水，可降低光伏板18温度，提高光伏发电效率，也能增大温差发电模块7温差、提高温差发电效率，从水套出水管17流出的热水，可用于生产和生活，提高太阳能的综合利用效率。

如图6所示的上述太阳能热电联产系统多单元串联，长方体水套19为多个，每个单元的光伏板18可以通过电路串联，每个单元的温差发电模块7也可以通过电路串联，相邻单元的水套进水管16和水套出水管17连接，形成水套串联。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，包括框架体、固定于框架体顶部的菲涅尔透镜及固定在框架体底部的螺杆支架，所述螺杆支架上端安装有长方体水套，所述长方体水套上固定有散热平板，所述散热平板上设置有温差发电模块，所述温差发电模块上设置有带内反射镜球面罩，所述带内反射镜球面罩顶端穿插有光纤，所述框架体右侧固定安装有光伏板及分光镜框架，靠近所述带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上安装有呈倾斜状的分光镜，远离所述带内反射镜球面罩的光伏板及分光镜框架上安装有反光镜，反光镜与分光镜位置相对应且相互平行，所述光伏板及分光镜框架下方靠近带内反射镜球面罩右侧的散热平板上铺设有光伏板。

2.如权利要求1所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述框架体由上下平行且大小相同的上端框架和下端框架以及连接上端框架和下端框架的四根上下端框架的支柱组成。

3.如权利要求2所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜通过螺栓固定在上端框架上。

4.如权利要求1所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述光纤置于柔性包裹管内，光纤与柔性包裹管的下端插入带内反射镜球面罩中，带内反射镜球面罩顶端开设有与柔性包裹管相适配的孔。

5.如权利要求1所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述螺杆支架有两根，分别平行安装在下端框架的内侧导轨上，且每根螺杆支架上固定安装有两根固定散热平板的螺杆。

6.如权利要求5所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述固定散热平板的螺杆依次上穿且贯穿长方体水套和散热平板，靠近散热平板底面的固定散热平板的螺杆上套设有用于固定散热平板的螺帽。

7.如权利要求1所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述带内反射镜球面罩的外表面固定连接有紧固球面罩的螺杆及其连接头，紧固球面罩的螺杆及其连接头的螺杆部分下穿散热平板，并下穿后通过紧固球面罩的螺帽固定。

8.如权利要求7所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述散热平板上开设有与紧固球面罩的螺杆及其连接头相适配的横向条状孔。

9.如权利要求1所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述长方体水套左侧设置有水套进水管，右侧设置有水套出水管。

10.如权利要求9所述的应用于建筑墙体的太阳能热电联产系统，其特征在于，所述长方体

水套为多个，每个光伏板和温差发电模块与相邻单元的光伏板和温差发电模块均电路串联，

相邻单元的水套进水管和水套出水管连接，形成水套串联。