保溫集熱光伏電池板採暖系統的製作方法

2024-01-24 17:34:15

本實用新型涉及到一種保溫集熱光伏電池板採暖系統，屬於太陽能發電、太陽能熱利用與建築一體化技術領域。

背景技術：

目前，普通光伏電池板是直接收集太陽輻射能量，通過電池板中的半導體PN結將太陽輻射能轉化成電能輸出。光伏電池板在接收太陽輻射正常工作時，背板的表面溫度可以達到70℃以上,而此時電池的PN結溫度可以超過100℃。

通常情況隨PN結溫度升高，光伏電池板輸出功率會下降。所以光伏電池板的降溫，歷來是光伏發電過程需要解決的關鍵問題。曾經有人提出了利用光伏電池背板散發熱量進一步熱利用的技術方案，但是並沒有解決與建築結合問題和太陽能綜合利用的各個關鍵實施問題。

在國內北方推廣的戶用太陽能採暖系統，面臨兩個問題必須解決。一是原有建築保溫普遍不行，如不增加保溫設施，即使供暖能力翻倍，也無法保證採暖指標。在我國北方應用太陽能採暖時，牆體保溫費用普遍高於太陽能集熱系統費用。

二是為滿足夜間或陽光不足時的全天候採暖要求，太陽能採暖系統必須配備輔助供熱設備。如果標準採暖面積為60m2，太陽能集熱面 積一般要20m2左右，如用普通太陽能採暖系統必須加裝7-9kw輔助供暖裝備才能確保全天採暖要求。

技術實現要素：

本實用新型提出一種將光伏電池板與散熱換熱系統結合製成保溫牆體的技術方案，以解決光伏電池板的散熱和熱利用問題

本實用新型的技術方案是這樣實現的：這種保溫集熱光伏電池板採暖系統，由集熱光伏電池保溫板與換熱設備連接構成，其中集熱光伏電池保溫板結構包括保溫層和玻璃蓋板，在保溫層內設置光伏電池板，光伏電池板的背板緊密貼合微通道換熱扁管，微通道換熱扁管並排設置，其通道與保溫框架內設置的上、下集管連通，上集管連通換熱設備的進水管，下集管連通換熱設備的回水管。

所述保溫集熱光伏電池採暖系統，還設置有空氣源熱泵輔助供暖，空氣源熱泵的出水管與換熱設備進水管經三通閥門連通，空氣源熱泵的回水管與換熱設備回水管連通。

所述保溫集熱光伏電池採暖系統中集熱光伏電池保溫板的換熱設備還通過三通閥門與沐浴系統通,不需要採暖時作為熱水器使用。

所述保溫集熱光伏電池採暖系統，所述集熱光伏電池保溫板包括牆板與屋頂板，其中屋頂板在保溫層外設置安裝框架。

所述保溫集熱光伏電池板採暖系統，微通道換熱扁管與上集管和下集管的連接方式為粘接或焊接。

所述保溫集熱光伏電池板採暖系統，集熱光伏電池保溫板的保溫層壓製成型時，預留凹槽安裝微通道換熱扁管和光伏電池板，然後把 玻璃蓋板用玻璃粘合劑粘接在壓制保溫層凸出的周邊平面上；

所述保溫集熱光伏電池板採暖系統，集熱光伏電池保溫板的牆板用螺栓、密封壓條、扣插件安裝在牆體上單片使用或由多片串聯或並聯組成系統使用，單片的光伏電池板輸出電線在牆板一個側面引出；保溫集熱光伏電池板的屋頂板，用支架安裝在房頂單片使用或由多片串聯或並聯組成系統使用。

本實用新型利用光伏電池板散發熱量為熱源通過熱交換系統冬天為室內供暖，夏天則提供沐浴的熱水。選擇空氣源熱泵作為輔助供暖裝備，用光伏電池提供的電力運行熱泵和室內電器。同時本實用新型將保溫板、光伏電池板、微通道散熱器集成在一起，構成保溫、發電、採暖一體化裝配式牆板，在外牆施工同時安裝在外牆上或屋頂上，外觀與普通保溫裝飾板一樣，在建築外牆安裝方式也與普通保溫裝飾板相同，能與建築形成一體化無縫連接；節省50％太陽能集熱和光伏電池兩套系統的安裝面積和一套邊框及支架系統；大幅降低了安裝太陽能集熱和光伏電池兩套系統的成本。保證了建築物的外觀不變，建築物外牆沒有突出物，避免了破壞、墜落等事故，提高了安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型保溫集熱光伏電池牆板主視圖

圖2圖1的A-A剖視圖

圖3本實用新型保溫集熱光伏電池屋頂板主視圖

圖4是圖3的A-A剖視圖

圖5是本實用新型上下集管、微通道換熱扁管、光伏電池板連接示意 圖

圖6是圖5的B-B截面圖

圖7是本實用新型牆板安裝示意圖

圖8是本實用新型保溫集熱光伏電池板採暖系統安裝示意圖

圖中：

1、上集管 2、微通道換熱扁管 3、光伏電池板

4、玻璃蓋板 5、下集管 6、保溫層 7、光伏電池輸出線

8、背板 9、邊框 10、光伏電池電纜 11、空氣源熱泵

12、熱泵回水管 13、熱泵供水管 14、換熱設備 15、三通閥門

16、換熱設備回水管 17、換熱設備供水管 18、集熱光伏電池板

19、連接電網電纜 20、轉換開關 21、密封壓條 22、扣插件

23、螺栓 24、原有牆體 25、循環水泵 26、熱水閥門

27、洗浴設備 28、冷水供水管 29、冷水閥門 30、補水閥門

31、補水管道

具體實施方式

如圖8所示本實用新型保溫集熱光伏電池採暖系統：採暖系統由集熱光伏電池保溫板18與換熱設備14連接構成，創新點是把保溫板、光伏電池板、微通道散熱器集成在一起，構成保溫、發電、採暖一體化裝配式牆板，在外牆施工同時安裝在外牆上或屋頂上，外觀與普通保溫裝飾板一樣，在建築外牆安裝方式也與普通保溫裝飾板相同，能與建築形成一體化無縫連接；

其中：圖1、圖2、或圖3、圖4所示集熱光伏電池保溫板18結 構包括保溫層6和玻璃蓋板4，在保溫框架內設置光伏電池板3，光伏電池板的背板緊密貼合微通道換熱扁管2，微通道換熱扁管2並排設置，其通道與保溫框架內設置的上、下集管連通，圖8所示：上集管1連通換熱設備的進水管17，下集管5連通換熱設備的回水管16。

為滿足夜間或陽光不足時的全天候採暖要求，本實用新型選擇空氣源熱泵11為輔助供暖，空氣源熱泵的出水管13與換熱設備進水管17經三通閥門15連通，空氣源熱泵的回水管與換熱設備回水管連通。

本實用新型的技術方案技術和分布式併網發電技術結合，不需配置蓄電設備，採暖系統用電少或不用電時，光伏發電直接上網輸出，採暖系統用電時，與電網連通。

本實用新型安裝20m2一體化保溫集熱光伏電池牆板，平均輸出功率約2.4kw，按日上網供電6小時計算，每日可產電量14.4kwh。按每戶照明等其它日用電量0.5kwh計算，其餘13.9kwh電量可併網輸出。當輔助供暖裝備採用供熱能力為8kw的空氣源熱泵時，因為平均能效比等於4，耗電量僅有2kw/h，耗用13.9kwh電量，可維持熱泵運行7小時左右。因此輔助供暖裝備耗電完全可由本系統發電換取，不再需要另外消耗煤、電、氣、柴等其它能源。

夏天，本實用新型的保溫集熱光伏電池板採暖系統的換熱設備14還通過三通閥門26與沐浴系統27連通,不需要採暖時作為熱水器使用。

所述保溫集熱光伏電池板18包括牆板與屋頂板，其中屋頂板在 保溫層外設置安裝框架9。

本實用新型保溫集熱光伏電池採暖系統中採暖系統集熱光伏電池保溫板18的加工方法包括：

A、微通道換熱扁管2與上集管和下集管的連接方式為粘接或焊接；

粘接方法是在上集管和下集管外壁上，延軸向加工出長孔，長孔尺寸與扁管橫截面形狀相同，將扁管插入集管後，用耐高溫粘合劑將集管與扁管粘接固定。集管上長孔之間預留5-8毫米間隙，光伏電池片之間預留3-5毫米間隙。上集管1和下集管5不流通水或介質的一端，預先焊接或粘接封堵。

釺焊方法是：在上集管和下集管外壁上，延軸向加工出長孔，長孔尺寸與扁管橫截面形狀相同，將扁管插入集管後，用過爐釺焊將扁管焊接到集管上。

B、在微通道換熱扁管與上下集管粘接固定好後，再將光伏電池板3塑封面與微通道換熱扁管用耐高溫導熱粘合劑粘接固定，光伏電池輸出電線按串聯或並聯連接好後，用耐高溫導熱粘合劑固定在微通道換熱扁管上；

本實用新型中選擇微通道扁管和集管可以是鋁、銅等金屬管，也可以是PP-R等耐溫塑料材料。耐高溫粘合劑選擇在200℃環境下可長期工作的密封型耐高溫單組分矽酮膠。耐高溫導熱粘合劑選擇在240℃可長期工作的耐高溫導熱矽酮膠。

C、集熱光伏電池保溫板18的保溫層6壓製成型時，預留凹槽安 裝微通道換熱扁管和光伏電池板，然後把玻璃蓋板用玻璃粘合劑粘接在壓制保溫層凸出的周邊平面上；

D、集熱光伏電池保溫板18的牆板用螺栓、密封壓條、扣插件安裝在牆體上單片使用或由多片串聯或並聯組成系統使用，單片的光伏電池板輸出電線在牆板一個側面引出；保溫集熱光伏電池板的屋頂板，用支架安裝在房頂單片使用或由多片串聯或並聯組成系統使用。

上述描述僅作為保溫集熱光伏電池板採暖系統及加工方法可實施的技術方案提出，不作為對其結構或方法的限制條件。