平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器的製作方法

2023-07-27 17:37:26 4

專利名稱：平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於太陽能光伏光熱綜合利用技術領域，具體涉及一種平板型太陽能光伏光熱複合集熱器。
背景技術：
太陽能光伏利用和光熱利用是太陽能利用的兩個重要方面。目前太陽能光伏組件的光電轉換效率仍較低，且電池吸收太陽輻照後溫度升高也會導致光電轉換效率下降，當電池溫度每上升rc，其光電轉換效率將下降3 5%。。近年來，太陽能光伏光熱綜合利用(PV/T)系統，因其良好的太陽能綜合利用效率受到廣泛關注。一方面，PV/T系統提高了單位面積的光電光熱綜合利用效率；另一方面，通過傳熱工質冷卻，降低光伏板溫度，提高了光電效率。目前PV/T系統的傳熱工質主要有空氣和水兩種。在國內，光伏熱水集熱器、光伏空氣集熱器以及空氣和熱水結合的雙功能集熱器均有較多應用，如光伏驅動太陽能空氣集熱器(CN102322695A)，整板性管板式光伏熱水模塊(CN101740650A)，平板熱管太陽能光伏光熱複合集熱器及其製作工藝(CN102646742)，多功能平板集熱器(CN201155869)等。太陽能空氣集熱器主要應用於冬季建築採暖，全年其他時間無法實現太陽能有效利用。太陽能熱水集熱器主要用於春夏秋制熱水，冬季利用率不高，且容易出現結冰現象。因此單一的熱水PV/T模塊和空氣PV/T模塊均不能實現全年的太陽能有效利用，有必要對其進行結構改造。現有的雙功能集熱器可以提供熱水和房間取暖需求，但在主動式循環中仍需要外部提供電能，用於驅動水泵或者風機。同時，現有的太陽能空氣集熱器主要通過增加擾流板或換熱翅片的方式，強化流道中空氣與吸熱板間換熱，但擾流板或翅片的設置會增大風阻和風機能耗，同時也增大了金屬消耗量，提高集熱器製造成本。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種可以全年充分利用太陽能，使光伏電池高效工作，並同時輸出熱水或熱空氣的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器。平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器包括由四塊邊框板11和底板12組成的集熱器箱體，四塊邊框板11和底板12的內側面均設有保溫材料層10 ;集熱器箱體內沿長度方向均布排列設有銅管5，銅管5的一端連通著進水管6，另一端連通著出水管7，進水管6的進水口伸至集熱器箱體長度方向一側壁外部，出水管7的出水口伸至集熱器箱體長度方向另一側壁外部；集熱器箱體頂部設有玻璃蓋板1，其特徵在於:所述玻璃蓋板I和銅管5之間的集熱器箱體內設有吸熱板2，銅管5和吸熱板2接觸，玻璃蓋板I和吸熱板2之間形成空氣夾層14,與玻璃蓋板I相鄰的吸熱板2頂面上均布設有光伏電池3,吸熱板2底面上均布設有微小流阻塊4 ;吸熱板2底面下方的集熱器箱體寬度方向一側壁上設有進風口8，相對應的集熱器箱體寬度方向另一側壁上設有出風口 9，吸熱板2底面下方的集熱器箱體內形成貫通的空氣流道13。[0006]所述的微小流阻塊4的高度不超過空氣流道13高度的1/10。所述銅管5和吸熱板2焊接連接。微小流阻塊4為小立方塊或角鋼狀塊。與現有技術相比，本實用新型的優點在於:(I)本實用新型的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器可以實現太陽能的分頻利用，同時產生電能和熱能，大大提高太陽能的利用效率；(2)本實用新型的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器可以根據季節和環境要求選擇熱水或熱空氣模式，實現全年的光熱充分利用，同時降低光伏板溫度，提高光電轉換效率；(3)本實用新型的吸熱板背面粘合有微小流阻塊，相比金屬翅片，在提高吸熱板與空氣間換熱係數的同時，可以大大減少金屬消耗，對流道阻力影響較小，在熱水工作模式下，也不會因為翅片的散熱降低熱水集熱效率。

圖1為本實用新型去掉玻璃蓋板的結構示意圖。圖2為集熱器正面截面及局部剖視圖。圖3為集熱器背面截面及局部剖視圖。上圖中序號:玻璃蓋板1、吸熱板2、光伏電池3、微小流阻塊4、銅管5、進水管6、出水管7、進風口 8、出風口 9、保溫材料層10、邊框板11、底板12、空氣流道13、空氣夾層14。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地描述。參見圖1，平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器包括由四塊邊框板11和底板12組成的集熱器箱體，四塊邊框板11和底板12的內側面均設有保溫材料層10。集熱器箱體內沿長度方向均布排列設有銅管5，銅管5的一端連通著進水管6，另一端連通著出水管7，進水管6的進水口伸至集熱器箱體長度方向一側壁外部，出水管7的出水口伸至集熱器箱體長度方向另一側壁外部；集熱器箱體頂部安裝有玻璃蓋板I。參見圖2，玻璃蓋板I和銅管5之間的集熱器箱體內安裝有吸熱板2，且銅管5和吸熱板2焊接連接；玻璃蓋板I和吸熱板2之間形成空氣夾層14，空氣夾層14為密封空間，其中的空氣處於滯止狀態，減少吸熱板2與玻璃蓋板I間對流熱損失，保證光熱性能；與玻璃蓋板I相鄰的吸熱板2頂面上均布安裝有光伏電池3，吸熱板2底面上均布安裝有微小流阻塊4，見圖3，微小流阻塊為小立方塊或角鋼狀塊，高度不超過空氣流道13高度的1/10。吸熱板2底面下方的集熱器箱體寬度方向一側壁上設有進風口 8，相對應的集熱器箱體寬度方向另一側壁上設有出風口 9，吸熱板2底面下方的集熱器箱體內形成貫通的空氣流道13。與現有帶翅片的空氣集熱器不同，微小流阻塊4並非用於增加換熱面積，而是破壞靠近吸熱板壁面的層流邊界層，從而達到提高空氣與吸熱板2間的對流換熱係數的目的，同樣可以提高空氣出口溫度和集熱器熱效率。因此微小阻流塊4不是必須採用金屬材料，採用其他非金屬材料一樣可以達到破壞層流邊界層的目的。本實用新型集熱器接收太陽輻照後，其中10% 15%的能量由光伏電池層吸收轉換為電能，其餘的85% 90%的能量以熱量的形式由吸熱板2吸收。吸熱板熱量由水或者空氣帶走的同時，光伏電池3的工作溫度也得以降低，從而達到提高光電轉換效率的目的。當本實用新型集熱器工作於熱水集熱模式時，集熱器進風口 8和出風口 9由帶有保溫層的堵頭密封，水由進水管6流入銅管5，吸收吸熱板2熱量後，經出水管7流入下一級集熱器或儲熱水箱。當本實用新型集熱器工作於熱空氣集熱模式時，封閉進水管6的進水口和出水管7的出水口，進風口 8和出風口 9與外部風管相連，空氣由進風口 8進入集熱器後，與帶微小流阻塊4的吸熱板2換熱後，經出風口 9送出。
權利要求1.平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器，包括由四塊邊框板(11)和底板(12)組成的集熱器箱體，四塊邊框板(11)和底板(12)的內側面均設有保溫材料層(10);集熱器箱體內沿長度方向均布排列設有銅管(5)，銅管(5)的一端連通著進水管(6)，另一端連通著出水管(7)，進水管(6)的進水口伸至集熱器箱體長度方向一側壁外部，出水管(7)的出水口伸至集熱器箱體長度方向另一側壁外部；集熱器箱體頂部設有玻璃蓋板(1)，其特徵在於:所述玻璃蓋板(I)和銅管(5)之間的集熱器箱體內設有吸熱板(2)，銅管(5)和吸熱板(2)接觸，玻璃蓋板(I)和吸熱板(2)之間形成空氣夾層(14)，與玻璃蓋板(I)相鄰的吸熱板(2)頂面上均布設有光伏電池(3)，吸熱板(2)底面上均布設有微小流阻塊(4);吸熱板(2)底面下方的集熱器箱體寬度方向一側壁上設有進風口(8)，相對應的集熱器箱體寬度方向另一側壁上設有出風口(9)，吸熱板(2)底面下方的集熱器箱體內形成貫通的空氣流道(13)。
2.根據權利要求1所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器，其特徵在於:所述的微小流阻塊(4)的高度不超過空氣流道(13)高度的1/10。
3.根據權利要求1和2所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器，其特徵在於:所述銅管(5)和吸熱板(2)焊接連接。
4.根據權利要求1所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器，其特徵在於:微小流阻塊(4)為小立方塊或角鋼狀塊。
專利摘要本實用新型涉及平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器。包括箱體、均布的銅管、進水管、出水管和玻璃蓋板，玻璃蓋板和銅管之間的腔體內設有吸熱板，銅管和吸熱板接觸，玻璃蓋板和吸熱板之間形成空氣夾層；與玻璃蓋板相鄰的吸熱板頂面上均布設有光伏電池，吸熱板底面上均布設有微小流阻塊；吸熱板底面下方的箱體寬度方向兩側壁分別設有進風口和出風口，吸熱板底面下方的箱體內形成貫通的空氣流道。本實用新型的平板型太陽能光伏熱水熱空氣複合集熱器可以實現太陽能的分頻利用，同時產生電能和熱能，大大提高太陽能的利用效率；可以根據季節和環境要求選擇熱水或熱空氣模式，實現全年的光熱充分利用，同時降低光伏板溫度，提高光電轉換效率。
文檔編號F24J2/04GK203068818SQ20132003039
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者季傑, 郭超, 孫煒, 馬進偉 申請人:中國科學技術大學