TW201425837A - 太陽能系統及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一種太陽能系統，其包含有一光電模組、一儲水單元、一泵浦以及一溫差控制單元。該光電模組具有一太陽光電板，一導熱單元設於該太陽光電板的一面，以及至少一導管設於該導熱單元遠離該太陽光電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端；該儲水單元係耦接該導管之出水端；該泵浦係分別耦接該儲水單元與該導管之入水端；該溫差控制單元係電性耦接該泵浦，該溫差控制單元具有複數個感應器，該些感應器係分別設於該光電模組與該儲水單元中。

Description

太陽能系統及其使用方法

本揭露係一種太陽能裝置及其使用方法，尤指一種利用光電模組產生熱水與電能的裝置及其方法。

近年環保意識的高漲，其係造成綠色能源廣泛地被人們所討論與應用，特別是太陽能。

現今太陽能的應用約略可分為太陽光電與太陽熱能，而該二種應用為單一發電應用或單一熱能應用，而至今仍未見有將二應用結合的裝置或方法被揭露。

另外，太陽能光電模組的溫度每升高1℃，該模組的整體效率係降低0.3至0.5%，目前則是以自然對流方式解決該模組的散熱問題，但自然對流方式仍有其瓶頸所在，即無法及時提供散熱效果。

綜合上述，現有太陽能於應用上仍屬無法整合的狀態，而且太陽能光電模組的散熱效果亦不佳，故如何整合太陽能的應用與改善該模組的散熱仍有可以討論的空間。

於一實施例，本揭露之技術手段在於提供一種太陽能系統，其包含有：一光電模組，其具有：一太陽光電板；一導熱單元，其係設於該太陽光電板的一面；以及 至少一導管，其係設於該導熱單元遠離該太陽光電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端；一儲水單元，其係耦接該導管之出水端；一泵浦，其係分別耦接該儲水單元與該導管之入水端；以及一溫差控制單元，其係電性耦接該泵浦，該溫差控制單元具有複數個感應器，該些感應器係分別設於該光電模組與該儲水單元中。

於一實施例，本揭露復提供一種太陽能系統的使用方法，其包含有：提供一種太陽能系統，其包含有：一光電模組，其具有：一儲水單元，其係耦接該導管之出水端；一泵浦，其係分別耦接該儲水單元與該光電模組；以及一溫差控制單元，其係電性耦接該泵浦，該溫差控制單元具有複數個感應器，該些感應器係分別設於該光電模組與該儲水單元中；該光電模組具有一光電模組溫度，該儲水單元具有一水溫，若該光電模組溫度超過該水溫於一第一設定溫度，則該儲水單元提供一冷卻水給該光電模組；以及若該水溫大於一預定高水溫，則排出該儲水單元中之水，直至該水溫小於該預定高水溫。

於一實施例，本揭露復提供一種光電模組，其具有：一太陽光電板； 一導熱單元，其係設於該太陽光電板的一面；以及至少一導管，其係設於該導熱單元遠離該太陽光電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端。

以下係藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本揭露。

請配合參考圖1、圖4及圖5所示，本揭露係一種太陽能系統，其具有一光電模組1、一泵浦20、一溫差控制單元21與一儲水單元22。

請配合參考圖2及圖5所示，光電模組1具有一太陽光電板10、一導熱單元11、至少一導管12與一隔熱材料13。

太陽光電板10係能夠電性耦接一電力調節單元23，電力調節單元23係能夠進一步電性耦接一負載24。

導熱單元11係設於太陽光電板10的一面，導熱單元11具有相互疊設的一導熱膠110與一導熱板111，導熱板111例如為一金屬板，該金屬板可為一銅板、一鋁板或一不鏽鋼板。

導管12係設於導熱單元11遠離太陽光電板10的一面，導管12係貼附於導熱板111，導管12例如為一扁管或一圓管，導管12之材質例如為一銅管、一鋁管或一不鏽鋼管；該導管12具有一入水端120與一出水端121。

請再配合參考圖2所示，該導管12例如係為一板管， 該板管係為複數個並聯的管件，並且該並聯的管件係具有較大的接觸面積，其係為了能夠增大該板管與導熱單元11之間的接觸面積，以提升熱交換的效率，該導管12的材質可為鋁、銅或不銹鋼，該導管12與導熱板111例如係以焊接方式結合，該焊接方式為超音波焊接或氬焊。

在另一實施例中，該導管12係為至少一扁平管，該扁平管係能夠增大與導熱單元11之間的接觸面積，以提升熱交換的效率，該扁平管的材質，以及與導熱板111結合方式係如上述。

再者，該導管12亦能夠為一蛇管，該蛇管係沿著導熱單元11的區域彎折，增大與導熱單元11之間的接觸面積，該蛇管的材質，以及與導熱板111結合方式係如上述。

請再配合參考圖5所示，導管12的又一實施例，導管12為複數個扁平管或圓管(以下稱為管體)，該些管體係分別構成複數組管體，各組管體的各管體的兩端係分別以一管體耦接，當水進入各管體時，水可為一環繞進水與出水方式或單一管體進水與出水方式，前述之進水方式與出水方式係為提升水與來自導熱單元11的熱能之接觸機率。

承上所述，如圖5所示，各管體係平行設置，故各組管體係呈一平板狀之設計，該設計係提升各組管體與導熱單元11的接觸面積。

當導管12為複數組管體所構成時，其一組管體可耦接泵浦20，另一組管體可耦接儲水單元22，各組管體係相互耦接，來自泵浦20的水流入其一組管體時，該其一組管體可為一流入組管體，另一組管體係可將水流入儲水單元 22，該另一組管體可為流出組管體。

隔熱材料13係包覆導管12與導熱單元11設有導管12的一面，隔熱材料13可為岩棉或聚氨酯發泡材(Polyurethane，PU)。

儲水單元22具有一冷水出口220、一熱水入口221、一熱水出口222與一冷水入口223。

熱水入口221係耦接之出水端121，冷水入口223係耦接一水源，熱水出口222係耦接一使用端，如浴室、廚房或任何可提供熱水洗滌的場所。

儲水單元22例如為一儲水槽。在一實施例中，該儲水槽更具有一內槽，該內槽包覆有一隔熱材料。

泵浦20係分別耦接儲水單元22之冷水出口220與導管12之入水端120。

溫差控制單元21係電性耦接泵浦20，溫差控制單元21具有複數個感應器210，該些感應器210係分別設於光電模組1與儲水單元22中，該些感應器210係分別感測光電模組1的溫度或儲水單元22的水溫，溫差控制單元21例如為一可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，溫差控制單元21具有至少二輸入溫度值及一個輸出端泵浦控制訊號，該輸入溫度值為光電模組1之溫度與儲水單元22之水溫，溫差控制單元21係依據溫度量測之溫差，而設定泵浦啟動條件及停止條件，以使儲水單元22可自動循環儲熱水，其係詳見下述之太陽能的應用方法。

一第一閥體25係設於泵浦20與導管12之入水端120 之間，並且分別耦接泵浦20與導管12之入水端120，第一閥體25的開度係控制泵浦20送入導管12的水量。

一第二閥體26係設於泵浦20與儲水單元22之間，第二閥體26係分別耦接泵浦20與儲水單元22之冷水出口220，第二閥體26係控制儲水單元22流至泵浦20的水量。

在另一實施例中，可更包含一第三閥體27設於儲水單元22與導管12之出水端121之間，第三閥體27係分別耦接儲水單元22與導管12之出水端121，第三閥體27係控制導管12流入至儲水單元22的水量。

第一閥體25、第二閥體26與第三閥體27能夠為一電磁閥或一多通閥，並且第一閥體25、第二閥體26與第三閥體27係分別電性耦接溫差控制單元21。

另外，若儲水單元22的水溫超過一預定高水溫，則將儲水單元22中的水自熱水出口222排出。

請配合參考圖3所示，一輔助加熱器28係耦接熱水出口222，若來自熱水出口222的熱水的溫度略低，則輔助加熱器28係適時加熱該熱水。

請再配合參考圖1與圖3所示，光電模組1之太陽光電板10經過接收太陽光後，太陽光電板10係能夠產生一電能，該電能係傳送至電力調節器23，以提供電力給負載24使用。

若光電模組1的溫度高過一設定溫度，則泵浦20係由儲水單元22將冷卻水送入光電模組1中，以降低光電模組1的溫度，藉以提升光電模組1的效率。

該冷卻水係經過光電模組1而升溫形成一熱水，該熱 水係由該出水端121流出，並由熱水入口221回到儲水單元22中。

若有使用熱水的需求時，熱水係經由熱水出口222提供給一使用端。

若儲水單元22的水量低於一設定水量值，則水源係提供一水給儲水單元22，該水係由冷水入口223進入儲水單元22，直至儲水單元22的水量達到該設定水量值。

請參考圖3所示，本揭露係一種太陽能系統的使用方法，其具有：如圖1、圖2及圖5所示，提供一太陽能系統，其包含有一光電模組1、一泵浦20、一溫差控制單元21與一儲水單元22。

該光電模組1具有一太陽光電板10、一導熱單元11與至少一導管12。

該導熱單元11係設於該太陽光電板10的一面。

該導管12係設於該導熱單元11遠離該太陽光電板10的一面，該導管12具有一入水端120與一出水端121。

該儲水單元22係耦接該導管12之出水端121。

該泵浦20係分別耦接該儲水單元22與該導管12之入水端120。

該溫差控制單元21係電性耦接該泵浦20，該溫差控制單元21具有複數個感應器210，該些感應器210係分別設於該光電模組1與該儲水單元中22。

光電模組1具有一光電模組溫度T_P，儲水單元22具有一水溫T_W。

感應器210係分別感測光電模組1之溫度與儲水單元22的水溫，並將該些溫度或水溫回傳給溫差控制單元21，若光電模組1之溫度超過儲水單元22的水溫於一第一設定溫度，則溫差控制單元21係控制第二閥體26與泵浦20，第一閥體25與第二閥體26係開啟，泵浦20係將儲水單元22的水送入光電模組1中，以降低光電模組1的溫度，該第一設定溫度例如為5至8℃，在一實施例中可為5℃。

若光電模組1之溫度低過儲水單元22的水溫於一第二設定溫度，則停止提供儲水單元22的水給光電模組1，即泵浦20停止作動，第一閥體25與第二閥體26係關閉，該第二設定溫度例如為1至3℃，在一實施例中可為2℃。

若儲水單元22的水溫T_W大於一預定高水溫，溫差控制單元21則將儲水單元22中的水自熱水出口222排出。水源係可適時將水補入儲水單元22中，直至T_W小於預定高水溫，該預定高水溫例如為40至50℃，在一實施例中可為45℃。

請參考圖3，儲水單元22例如為複數個、並且每一儲水單元22分別具有連結於導管12之出水端121之間的第三閥體27，每一該第三閥體27係分別耦接各儲水單元22之熱水入口221與導管12之出水端121，該複數個第三閥體27係可用以控制導管12流入至各儲水單元22的水量。

為了便於說明，以下係以第一儲水單元、第二儲水單元、第三儲水單元至第N儲水單元稱呼之，各儲水單元分別具有一第一水溫T_W1、一第二水溫T_W2、一第三水溫T_W3至第N水溫T_WN。

當T_W1大於預定高水溫，溫差控制單元21係使第一儲水單元開始將其內部的水排出至外部，水源係提供水給第一儲水單元，直至T_W1小於預定高水溫。

如上所述，若T_W2、T_W3至T_WN之任一水溫大於預定高水溫，則對應該水溫的儲水單元係進行排水的動作，水源係水補充給該排水的儲水單元，直至該水溫低於預定高水溫。

在另一實施例中，當T_W1大於預定高水溫，可關閉連結第一儲水單元與導管12之出水端121之間的該第三閥體27，使得來自出水端121之熱水不再進入第一儲水單元，而為進入第二儲水單元、第三儲水單元至第N儲水單元其中之一或其組合。

同理，當任一儲水單元的水溫T_W大於一預定高水溫時，可透過關閉連結該儲水單元與出水端121之間的該第三閥體27，使得來自出水端121之熱水不再進入該儲水單元。

綜合上述，本揭露係利用導管，而將太陽能面板、泵浦與儲水單元相結合，而使光電模組得以散熱，並使儲水單元能夠儲存熱水，以滿足同時提供電力及熱水之太陽能的綠能系統。

另外，本揭露係利用一溫差控制單元控制泵浦與各閥體，以使光電模組得以散熱，以及儲水單元的水溫維持於一恆溫，藉以使得光電模組能夠維持於一定的發電效率，並能提供熱水。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離本揭露上揭之 精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧光電模組

10‧‧‧太陽光電板

11‧‧‧導熱單元

110‧‧‧導熱膠

111‧‧‧導熱板

12‧‧‧導管

120‧‧‧入水端

121‧‧‧出水端

13‧‧‧隔熱材料

20‧‧‧泵浦

21‧‧‧溫差控制單元

22‧‧‧儲水單元

210‧‧‧感應器

220‧‧‧冷水出口

221‧‧‧熱水入口

222‧‧‧熱水出口

223‧‧‧冷水入口

23‧‧‧電力調節單元

24‧‧‧負載

25‧‧‧第一閥體

26‧‧‧第二閥體

27‧‧‧第三閥體

圖1為本揭露之一種太陽能系統之示意圖。

圖2為一光電模組之局部示意圖。

圖3為一太陽能系統之示意圖。

圖4為一太陽能系統之立體外觀圖。

圖5為一太陽能系統之立體分解圖。

1‧‧‧光電模組

120‧‧‧入水端

121‧‧‧出水端

20‧‧‧泵浦

21‧‧‧溫差控制單元

22‧‧‧儲水單元

210‧‧‧感應器

220‧‧‧冷水出口

221‧‧‧熱水入口

222‧‧‧熱水出口

223‧‧‧冷水入口

23‧‧‧電力調節單元

24‧‧‧負載

25‧‧‧第一閥體

26‧‧‧第二閥體

27‧‧‧第三閥體

Claims (28)

1. 一種太陽能系統，其包含有：一光電模組，其具有：一太陽光電板；一導熱單元，其係設於該太陽光電板的一面；以及至少一導管，其係設於該導熱單元遠離該太陽光電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端；一儲水單元，其係耦接該導管之出水端；一泵浦，其係分別耦接該儲水單元與該導管之入水端；以及一溫差控制單元，其係電性耦接該泵浦，該溫差控制單元具有複數個感應器，該些感應器係分別設於該光電模組與該儲水單元中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其更包含有一第一閥體，其係設於該泵浦與該導管之入水端之間；以及一第二閥體，其係設於該泵浦與該儲水單元之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能系統，其中該溫差控制單元係電性耦接該第二閥體。
4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能系統，其中該儲水單元具有一冷水出口、一熱水入口、一熱水出口與一冷水入口，該冷水出口係耦接該第二閥體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能系統，其更包含有一輔助加熱器，該輔助加熱器係耦接該熱水出口。
6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其該光電模組更包含有一隔熱材料，該隔熱材料係包覆該導管與該導熱單元設有該導管的一面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其更包含有一電力調節單元，該電力調節單元係電性耦接該光電模組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其中該溫差控制單元為一可程式邏輯控制器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其中該儲水單元係為一儲水槽。
10. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能系統，其中該儲水槽更具有一內槽，該內槽包覆有一隔熱材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其中該導熱單元具有相互疊設的一導熱膠與一導熱板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其中該導管係為一板管、至少一扁平管或一蛇管。
13. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統，其更包含有一第三閥體，其係設於該儲水單元與該導管之出水端之間。
14. 如申請專利範圍第14項所述之太陽能系統，其中該溫差控制單元係電性耦接該第三閥體。
15. 一種太陽能系統的使用方法，其包含有：提供一太陽能系統，其包含有：一光電模組，其具有：一太陽光電板； 一導熱單元，其係設於該太陽光電板的一面；以及至少一導管，其係設於該導熱單元遠離該太陽光電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端；一儲水單元，其係耦接該導管之出水端；一泵浦，其係分別耦接該儲水單元與該導管之入水端；以及一溫差控制單元，其係電性耦接該泵浦，該溫差控制單元具有複數個感應器，該些感應器係分別設於該光電模組與該儲水單元中；該光電模組具有一光電模組溫度，該儲水單元具有一水溫，若該光電模組溫度超過該水溫於一第一設定溫度，則該儲水單元提供一冷卻水給該光電模組；以及若該水溫大於一預定高水溫，則排出該儲水單元中之水，直至該水溫小於該預定高水溫。
16. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中該排出該儲水單元中之水時，一水源係提供一水給該儲水單元。
17. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中該第一設定溫度為5至8℃。
18. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中若該光電模組溫度低過該水溫於一第二設定溫度，則停止提供該儲水單元的水給該光電模組。
19. 如申請專利範圍第19項所述之太陽能系統的使用方法，其中該第二設定溫度為1至3℃。
20. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中該預定高水溫為40至50℃。
21. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中若該水溫小於該預定高水溫，則停止排出該儲水單元中之水。
22. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能系統的使用方法，其中該儲水單元為複數個，該儲水單元係包含有一第一儲水單元至第N儲水單元，各該儲水單元分別具有一第一水溫T_W1至第N水溫T_WN。
23. 如申請專利範圍第23項所述之太陽能系統的使用方法，當T_W1至T_WN之任一水溫大於該預定高水溫，則對應該水溫的儲水單元係進行排水的動作。
24. 如申請專利範圍第23項所述之太陽能系統的使用方法，其中該複數個儲水單元分別具有連結於該導管之出水端的一第三閥體，每一該第三閥體係分別耦接各儲水單元與該出水端，當T_W1至T_WN之任一水溫大於該預定高水溫，則關閉對應該水溫的儲水單元與出水端之間的該第三閥體。
25. 一種光電模組，其具有：一太陽光電板；一導熱單元，其係設於該太陽光電板的一面；以及至少一導管，其係設於該導熱單元遠離該太陽光 電板的一面，該導管具有一入水端與一出水端。
26. 如申請專利範圍第26項所述之光電模組，其更包含有一隔熱材料，該隔熱材料係包覆該導管與該導熱單元設有該導管的一面。
27. 如申請專利範圍第26項所述之光電模組，其中該導熱單元具有相互疊設的一導熱膠與一導熱板。
28. 如申請專利範圍第26項所述之光電模組，其中該導管係為一板管、至少一扁平管或一蛇管。