太陽能光熱複合利用裝置製造方法
2024-04-12 06:18:05 2
太陽能光熱複合利用裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能光熱複合利用裝置，包括熱水器保溫水箱和與熱水器保溫水箱連接的太陽能光伏光熱複合組件，太陽能光伏光熱複合組件包括光伏組件和光熱組件，所述光伏組件包括從上到下依次設置的透明樹脂防護層、EVA膠膜層、太陽能光伏電池片、ETFE膜層、柔性石墨板和導熱底板，本實用新型提高了太陽能光伏組件和光熱組件的使用壽命，結構簡單、安裝方便、成本較低的光伏光熱一體化組件；同時，本實用新型還能夠在光照條件不足時實現對光熱組件的熱能補充，進一步增加了本實用新型的適用性。
【專利說明】太陽能光熱複合利用裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能應用【技術領域】，具體是太陽能光熱複合利用裝置。
【背景技術】
[0002]隨著中國經濟快速發展，人民生活水平不斷提高，對能源的需求亦隨之遞增。目前能源消耗主要為煤、石油和天然氣等化石燃料。由於我國石油儲量有限，目前將近50%的原油依靠進口，煤依然是我國主要的燃料動力來源，燃煤引起的環境問題已成為我國可持續發展戰略中必須認真對待的問題。太陽能是一種巨大的對環境無汙染的能源，地球每秒獲得的太陽能量相當於燃燒500萬噸優質煤發出的能量。我國是世界上太陽能最豐富的國家之一，我國太陽能輻照總量大於502萬千焦平方米，年日照時數2200小時的地區約佔我國國土面積2/3以上，特別是西部地區，年日照時間達3000小時以上。
[0003]太陽能電池組件主要以半導體材料為基礎製作，基本結構包括框體及設置於框體內的組件結構。其中，組件結構包括透光的前表面玻璃基片、透明密封件(如EVA膠)、電池片及背封薄膜(後表面保護部件，如PVF聚氟乙烯、TPT/TPE)等。工作原理是太陽光透過基片照射在光電產生器件上，光電產生器件通過光電效應直接將光能轉換為電能，經與電池組件配套使用的光伏接線盒，將電能輸出後使用。太陽能電池在將光能轉換成電能的過程中，並不是將全部的光能的都轉換成電能。理論研究表明，單極單晶矽材料的太陽能電池在0°C時的轉換效率的理論物理極限為30%。在光強一定的條件下，當矽電池自身溫度升高時輸出功率將下降。在實際應用中，標準條件下，晶體矽電池平均效率在15%上下。也就是說，太陽能電池只能將15%的光能轉換成可用電能，其餘的85%都被轉化為熱能。在轉換過程中，隨著熱能的增加，電池溫度不斷升高，除了光電轉換效率大大降低外，太陽能電池的使用壽命也將縮短。為使太陽能電池組件能長久地正常工作，現有技術中，在框體外加設散熱裝置(類似於水冷、氣冷等散熱系統，通過循環水或循環氣吸熱，達到散熱目的)。但熱能亦是太陽能電池組件吸收太陽輻射能源的一部分，若能將該部分能源取出並收集，加以利用，而非將其視為需消散的有害熱量，便能達到充分利用能源的目的，且拓寬了太陽能電池組件的使用功能。為儘可能使電池效率保持在較高水平，充分利用吸收的太陽輻射能源，同時避免熱量對組件光電轉換效率的影響，延長電池組件的使用壽命，可以通過在太陽能電池組件上設置導熱層，將光電轉換過程中產生的熱能吸收傳導，並由其連接的導熱元件導出組件結構，由外界取熱管路收集，提供給後續熱能設備使用。根據其布置的位置在太陽能組件密封件內或密封件外，導熱層選擇絕緣材料或是高導熱材料製成。導熱元件可以是具有高導熱能力的金屬類元件，或是導熱能力高於金屬類元件的熱管等。太陽能光伏光熱綜合利用的複合組件目前也有研究，大多是將集熱管用超聲波焊到集熱板上，集熱板與太陽能光伏組件相貼合，或者將集熱管固定連接在太陽能光伏組件的背光面，再在集熱管下面安裝隔熱保溫板構成。集熱管是固定設置在光伏組件背面，與光伏組件和隔熱保溫板是硬接觸。由於太陽能光伏光熱組件一般都在戶外使用，而且在運輸和安裝過程中集熱管或集熱板與光伏組件及集熱管與隔熱保溫背板之間是硬接觸，電池片易被碰碎，而且光伏組件被光面不是完全平整的，與集熱管的接觸不好，影響傳熱效率，經集熱管吸熱傳遞用於加熱循環水時，熱水的產出率不高，在夏天時，這一弊端還不是很明顯，可以滿足人們日常生活中對於熱水的使用需求，但是當天氣變冷或處於陰雨天時，。太陽能光伏光熱綜合利用的複合組件中對於太陽熱能的利用效率就會大大降低，產出的熱水也很少，不能滿足人們的使用需求。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於提供一種太陽能光熱複合利用裝置，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0006]太陽能光熱複合利用裝置，包括熱水器保溫水箱和與熱水器保溫水箱連接的太陽能光伏光熱複合組件，太陽能光伏光熱複合組件包括光伏組件和光熱組件，所述光伏組件包括從上到下依次設置的透明樹脂防護層、EVA膠膜層、太陽能光伏電池片、ETFE膜層、柔性石墨板和導熱底板，太陽能光伏電池片的上表面依次粘接設置有EVA膠膜層和透明樹脂防護層；太陽能光伏電池片的下表面依次粘接設置有四氟乙烯ETFE膜層和導熱底板，所述四氟乙烯ETFE膜層與導熱底板之間設置柔性石墨板；所述光熱組件包括設置於導熱底板背面的集熱管，所述集熱管外側設置有隔熱保溫背板，在集熱管與隔熱保溫背板之間設置橡塑保溫層；熱水器保溫水箱的下端與所述的集熱管連通；集熱管的下端穿出光熱組件並且管路連接一無泵循環電充熱裝置，所述無泵循環電充熱裝置包括一電加熱器以及一由進水管、回水管、換熱管、單向閥組成的循環迴路，所述電加熱器安裝在循環迴路中，所述回水管的進水口伸出光熱組件外，所述進水管與回水管通過換熱管在光熱組件下端內部連通，所述進水管與回水管上分別安裝有單向閥，所述單向閥包括第一單向閥和第二單向閥，所述第一單向閥和電加熱器均安裝在進水管上，所述第二單向閥安裝在回水管上，所述進水管的進水口連接電加熱器的出水口，所述電加熱器的進水口連接第一單向閥的出水口，所述回水管的出水口連接第二單向閥的進水口。
[0007]進一步的，所述的ETFE膜層將太陽能光伏電池片的下端包覆在內。
[0008]進一步的，在所述熱水器保溫水箱的側壁上設有溫度液位探頭和熱水器上下水管，所述溫度液位探頭設置在所述熱水器保溫水箱的側壁頂部，所述熱水器上下水管設置在所述熱水器保溫水箱的側壁底部；在熱水器保溫水箱內設有溢流排氣管。
[0009]與現有技術相比，本實用新型提高了太陽能光伏組件和光熱組件的使用壽命，結構簡單、安裝方便、成本較低的光伏光熱一體化組件，該光伏光熱一體化組件可以增加光伏電池的轉換效率，以及光熱與光電的轉換性能，增加單位面積上太陽能轉換效率，增加太陽能利用效率，實現太陽能發電熱水同體同步，節省空間資源；同時，本實用新型還能夠在光照條件不足時實現對光熱組件的熱能補充，進一步增加了本實用新型的適用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0011]圖2為本實用新型中太陽能光伏光熱複合組件的結構示意圖。
[0012]圖中:1_熱水器保溫水箱，2-太陽能光伏光熱複合組件，21-透明樹脂防護層，22-太陽能光伏電池片，23-EVA膠膜層，24-柔性石墨板，25-導熱底板，26-集熱管，27-隔熱保溫背板，28-橡塑保溫層，29-ETFE膜層，3-換熱管，4-回水管，5-電加熱器，6-第二單向閥，8-第一單向閥，9-吸熱管層，10-進水管。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0014]請參閱圖1?2，太陽能光熱複合利用裝置，包括熱水器保溫水箱I和與熱水器保溫水箱I連接的太陽能光伏光熱複合組件2，太陽能光伏光熱複合組件2包括光伏組件和光熱組件，所述光伏組件包括從上到下依次設置的透明樹脂防護層21、EVA膠膜層23、太陽能光伏電池片22、ETFE膜層29、柔性石墨板24和導熱底板25，太陽能光伏電池片22的上表面依次粘接設置有EVA膠膜層23和透明樹脂防護層21 ;太陽能光伏電池片22的下表面依次粘接設置有四氟乙烯ETFE膜層29和導熱底板25，ETFE膜層29將太陽能光伏電池片22的下端包覆在內，所述四氟乙烯ETFE膜層29與導熱底板25之間設置柔性石墨板24 ;透明樹脂防護層21設置於最上層用於吸收太陽光，ETFE膜層29其透光性和耐候性好，具有表面不容易存留附著物，透明度高，輕量化，反粘性強，耐穿透等機械強度優異的特點，而且其耐放射線性良，能夠有效地提高抗老化性、耐腐蝕性，實現環保的目的，從而延長了抗老化型太陽能電池組件的使用壽命，提高抗老化型太陽能電池組件的工作效率；柔性石墨板5用於導熱並起緩衝作用，避免太陽能光伏電池片22與導熱底板25的硬性接觸而產生磨損或損壞，同時提高密封性能，還可避免導熱底板25的溫度過高以提高光電轉化；所述光熱組件包括設置於導熱底板25背面的集熱管26，所述集熱管26外側設置有隔熱保溫背板27，在集熱管26與隔熱保溫背板27之間設置橡塑保溫層28 ;隔熱保溫背板27用於支撐集熱管26，橡塑保溫層28起到襯墊的作用，避免集熱管26與隔熱保溫背板27的硬性接觸而損傷，同時橡塑保溫層28可起到進一步加強隔熱保溫的作用。
[0015]在所述熱水器保溫水箱I的側壁上設有溫度液位探頭和熱水器上下水管，所述溫度液位探頭設置在所述熱水器保溫水箱I的側壁頂部，所述熱水器上下水管設置在所述熱水器保溫水箱的側壁底部，在熱水器保溫水箱內設有溢流排氣管；熱水器保溫水箱I的下端與所述的集熱管26連通；集熱管26的下端穿出光熱組件並且管路連接一無泵循環電充熱裝置，所述無泵循環電充熱裝置包括一電加熱器5以及一由進水管10、回水管4、換熱管3、單向閥組成的循環迴路，所述電加熱器5安裝在循環迴路中，所述回水管4的進水口伸出光熱組件外，所述進水管10與回水管4通過換熱管3在光熱組件下端內部連通，所述進水管10與回水管4上分別安裝有單向閥，所述單向閥包括第一單向閥8和第二單向閥6，所述第一單向閥8和電加熱器5均安裝在進水管10上，所述第二單向閥6安裝在回水管4上，所述進水管10的進水口連接電加熱器5的出水口，所述電加熱器5的進水口連接第一單向閥8的出水口，所述回水管4的出水口連接第二單向閥6的進水口。
[0016]本實用新型的工作原理是:水在電加熱器處受熱壓力增加，然後熱量傳遞給集熱管，電加熱器處的水流溫度下降壓力減小，形成壓力差，推動水在單向循環迴路中流動，從而在不需要水泵的情況下進行自動循環加熱。當工作條件苛刻的情況下，也可以在單向導通元件一和單向導通元件二之間連接一個膨脹罐，以用於提高系統的穩定性；另外，本實用新型提高了太陽能光伏組件和光熱組件的使用壽命，結構簡單、安裝方便、成本較低的光伏光熱一體化組件，該光伏光熱一體化組件可以增加光伏電池的轉換效率，以及光熱與光電的轉換性能，增加單位面積上太陽能轉換效率，增加太陽能利用效率，實現太陽能發電熱水同體同步，節省空間資源。
[0017]上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.太陽能光熱複合利用裝置，其特徵在於，包括熱水器保溫水箱和與熱水器保溫水箱連接的太陽能光伏光熱複合組件，太陽能光伏光熱複合組件包括光伏組件和光熱組件，所述光伏組件包括從上到下依次設置的透明樹脂防護層、EVA膠膜層、太陽能光伏電池片、ETFE膜層、柔性石墨板和導熱底板，太陽能光伏電池片的上表面依次粘接設置有EVA膠膜層和透明樹脂防護層；太陽能光伏電池片的下表面依次粘接設置有四氟乙烯ETFE膜層和導熱底板，所述四氟乙烯ETFE膜層與導熱底板之間設置柔性石墨板；所述光熱組件包括設置於導熱底板背面的集熱管，所述集熱管外側設置有隔熱保溫背板，在集熱管與隔熱保溫背板之間設置橡塑保溫層；熱水器保溫水箱的下端與所述的集熱管連通；集熱管的下端穿出光熱組件並且管路連接一無泵循環電充熱裝置，所述無泵循環電充熱裝置包括一電加熱器以及一由進水管、回水管、換熱管、單向閥組成的循環迴路，所述電加熱器安裝在循環迴路中，所述回水管的進水口伸出光熱組件外，所述進水管與回水管通過換熱管在光熱組件下端內部連通，所述進水管與回水管上分別安裝有單向閥，所述單向閥包括第一單向閥和第二單向閥，所述第一單向閥和電加熱器均安裝在進水管上，所述第二單向閥安裝在回水管上，所述進水管的進水口連接電加熱器的出水口，所述電加熱器的進水口連接第一單向閥的出水口，所述回水管的出水口連接第二單向閥的進水口。
2.根據權利要求1所述的太陽能光熱複合利用裝置，其特徵在於，所述的ETFE膜層將太陽能光伏電池片的下端包覆在內。
3.根據權利要求1所述的太陽能光熱複合利用裝置，其特徵在於，在所述熱水器保溫水箱的側壁上設有溫度液位探頭和熱水器上下水管，所述溫度液位探頭設置在所述熱水器保溫水箱的側壁頂部，所述熱水器上下水管設置在所述熱水器保溫水箱的側壁底部；在熱水器保溫水箱內設有溢流排氣管。
【文檔編號】H02S40/42GK204131464SQ201420569757
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】毛安鵬 申請人:攀枝花大盛世紀新能源科技開發有限公司