太陽能熱電一體化電站屋頂的製作方法
2023-04-29 12:53:41
專利名稱：太陽能熱電一體化電站屋頂的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能利用技術領域，涉及一種採用矩形發電集熱模塊建造的一種太
陽能熱電一體化電站屋頂。
背景技術：
隨著建築業和太陽能應用技術的發展，建築節能和太陽能利用與建築一體化都被 提到議事日程上來了。目前對太陽能集熱器與建築一體化的研究有了一定的進展，除出現 較多的在屋面、牆面或陽臺上設置外掛的真空管太陽能集熱器產品外，還出現了模塊化建 築構件型太陽能集熱器，向太陽能集熱器與建築的結合邁進了一步。而在太陽能發電與建 築一體化的研究還很欠缺，雖然也有在建築物上建的太陽能電站，但一般都是將太陽電池 板放在建好的屋面上，這類太陽能電站由於太陽電池使用簡單、維護方便等特點，適合居民 做生活用電、通訊供電電源。但，由於存在著光電轉換效率低、發電成本高的缺點，特別是在 屋頂建造的太陽能電站無法解決建築物內居民熱水供應的難題等問題，一直阻礙這種太陽 能電站的推廣。
發明內容
本發明的目的是提供一種光伏發電與建築物一體化的太陽能熱電一體化電站屋 頂，這種太陽能熱電一體化電站屋頂即構成建築物的屋面，又具有發電功能，同時光電轉換 效率高、發電綜合成本低、並可以解決建築物內居民熱水供應的難題。 本發明所提供的太陽能熱電一體化電站屋頂由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面 珩架，上面覆蓋屋頂，其特徵是所述的屋頂由垂直於屋脊、依次安排在向陽坡屋面珩架上的 N塊矩形發電集熱模塊構成，1，每塊矩形發電集熱模塊由太陽能電池板、熱管、與熱管 為一體的平板吸熱翅片、保溫層及無上蓋的殼體組成，太陽能電池板通過導熱絕緣膠粘貼 在與熱管為一體的平板吸熱翅片上，熱管的蒸發段在太陽能電池板的背面，與熱管為一體 的平板吸熱翅片下面有保溫層，在太陽能電池板的上表面採用EVA粘貼在透光率^ 90%的 鋼化玻璃板上，太陽能電池板、熱管、與熱管為一體的平板吸熱翅片、保溫層依次裝在模塊 無上的蓋殼體上，在所述的無上的蓋殼體上還有與熱管走向垂直的匯熱管，所述熱管的冷 凝段插入該匯熱管的盲孔內，匯熱管的長度小於、等於矩形光伏建築模塊的寬度，左右相鄰 的發電集熱模塊殼體上的匯熱管連接起來構成系統分匯熱管，由各分匯熱管匯總後的總匯 熱管與儲熱系統連接。 所述依次安排在向陽坡屋面珩架上的N塊矩形發電集熱模塊在左右相鄰的發電 集熱模塊的邊緣間裝有T形密封壓條。 所述矩形發電集熱模塊中與熱管為一體的平板吸熱翅片的面積^太陽能電池板 的面積。 所述矩形發電集熱模塊中太陽能電池板上的發電單元可以採用單晶矽太陽電池、 多晶矽太陽電池或非晶矽太陽電池。
所述與儲熱系統連接的總匯熱管置於屋脊下。 在寒帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在所述的匯熱管中的流通介質採 用抗凍液；在熱帶、溫帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在所述的匯熱管中的流通 介質採用水。 由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面珩架的上框還可做成工字型，相鄰珩架之間的 距離等於安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊的寬度，矩形發電集熱模塊插入相 鄰桁架上框架的工字型槽中，上框架的工字型槽在矩形發電集熱模塊殼體的上部匯熱管相 應的位置上留有匯熱管接管通道。 依次安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊中殼體的前端上表面有一個
扁長方形的凹陷，在其後端上表面向後有一個與該扁長方形凹陷相應的扁長方形延伸塊。 本發明所提供的太陽能熱電一體化電站屋頂工作原理如下由於太陽能熱電一體
化電站屋頂由安裝在由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面珩架、垂直於屋脊、匍甸於向陽坡
屋面珩架上的N塊矩形發電集熱模塊構成，矩形發電集熱模塊既是發電組件，又是建造屋
頂的建築構件， 一方面實現了光伏發電與建築物一體化，另一方面，又使得建造太陽能熱電
一體化電站屋頂變得像搭積木一樣簡單。在構成電站屋頂時，在左右相鄰的發電集熱模塊
的邊緣間裝有T形密封壓條固定、密封。左右相鄰的發電集熱模塊殼體上的匯熱管連接起
來構成系統分匯熱管，由各分匯熱管匯總後的總匯熱管與儲熱系統連接。與儲熱系統連接
的總匯熱管置於屋脊下。使得匯熱管的安裝、連接、維護都十分方便。太陽能電池板構成
了電站的主體結構，而在每塊矩形發電集熱模塊無上蓋的殼體上與熱管走向垂直的一段匯
熱管連接後構成的分匯熱管、總匯熱管、儲熱系統、在太陽能電池板背面的熱管及與熱管為
一體的平板吸熱翅片構成了該系統的光熱利用裝置，與熱管為一體的平板吸熱翅片的面積
^太陽能電池板的面積，一方面與熱管為一體的平板吸熱翅片承擔起支承太陽電池板的作
用，另一方面太陽電池因受光照所產生的熱量可以通過導熱絕緣膠傳到平板吸熱翅片上，
並迅速地將熱量傳到與其一體的熱管中，使熱管蒸發段的工質受熱蒸發，插入匯熱管中的
熱管冷凝段不斷地向匯熱管內的流通介質釋放熱量，將匯熱管內的流通介質變熱後送至儲
熱系統加熱水，解決建築物內居民的生活用熱水問題。殼體一方面對依次裝於其上的太陽
能電池板、熱管、與熱管為一體的平板吸熱翅片、保溫層起著支撐作用，同時在遇到外力使
太陽能電池板與其上面的鋼化玻璃損壞時，保證這種屋頂的密閉性、不漏雨，在左右相鄰的
發電集熱模塊的邊緣間裝有T形密封壓條進一步保證了屋頂的密閉性。該太陽能熱電一體
化電站屋頂將太陽輻射到太陽電池上的熱量採用高效傳熱裝置移出並加以利用，在光電轉
換的過程中始終使太陽能電池板的溫度穩定在希望的設計值範圍，提高了太陽能電池的光
電轉換效率，使太陽電池工作在最佳狀態，提高太陽電池的光電轉換效率。同時，由於實現
了光電-光熱一體化，將發電和熱利用效率疊加，可大大提高太陽能綜合利用的效率。不僅
降低了太陽能電站的發電成本，而且拓展了系統功能。 當將由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成的屋面珩架上框做成工字型時，相鄰珩架之間 的距離等於安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊的寬度，矩形發電集熱模塊可方 便地插入相鄰桁架上框架的工字型槽中，固定密封都變得十分簡單，上框架的工字型槽在 矩形發電集熱模塊殼體的上部匯熱管相應的位置上留有的匯熱管接管通道，方便左右相鄰 的矩形發電集熱模塊匯熱管的連接，在矩形發電集熱模塊中殼體的前端上表面的扁長方形
4凹陷與在其後端上表面向後有一個與該扁長方形凹陷相應的扁長方形延伸塊，在建造屋頂 時，上面一塊矩形發電集熱模塊後端上表面向後的扁長方形延伸塊恰好蓋在下一個矩形發 電集熱模塊前端與其相應的扁長方形凹陷上，這種結構也很好地解決了屋頂前後組件間的 密封問題。 本發明提供了一種光伏發電與建築物一體化的太陽能熱電一體化電站屋頂，這種 太陽能熱電一體化電站屋頂即構成建築物的屋面，又具有發電功能，同時光電轉換效率高、 發電綜合成本低、並且解決了建築物內居民熱水供應的難題。
圖1為建造太陽能熱電一體化電站屋頂用的矩形發電集熱模塊外形圖； 圖2為建造太陽能熱電一體化電站屋頂用的矩形發電集熱模塊的局部剖視圖
(A-A向)； 圖3為建造太陽能熱電一體化電站屋頂用的矩形發電集熱模塊中熱管冷凝段插 入水管的盲孔內的局部結構示意圖； 圖4a為採用單晶矽太陽電池的建造太陽能熱電一體化電站屋頂用矩形發電集熱 模塊的局部太陽能電池板上表面圖； 圖4b為採用多晶矽太陽電池的建造太陽能熱電一體化電站屋頂用矩形發電集熱 模塊的局部太陽能電池板上表面圖； 圖4c為採用非晶矽太陽電池的建造太陽能熱電一體化電站屋頂用矩形發電集熱 模塊的局部太陽能電池板上表面圖； 圖5a為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂結構圖之一 (立體圖)； 圖5b為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂中各分匯熱管
與總匯熱管的連接走向示意圖； 圖5c為T形密封壓條的截面圖； 圖6a為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂結構圖之二 ；
圖6b為在屋面珩架的上框為工字型時建造的太陽能熱電一體化電站屋頂使用的 矩形發電集熱模塊外形示意圖。
具體實施例方式
下面結合
本發明的實施。圖1、圖2、圖3分別為構成本發明所提供太陽 能熱電一體化電站屋頂中矩形發電集熱模塊的外形圖、局部剖視圖及熱管冷凝段插入匯熱 管的盲孔內的局部結構示意圖。參見圖1、圖2、圖3，矩形發電集熱模塊是由太陽能電池板 1、熱管3、與熱管為一體的平板吸熱翅片4、保溫層5及殼體6組成，太陽能電池板1通過導 熱絕緣膠2粘貼在與熱管3為一體的平板吸熱翅片4上，熱管的蒸發段在太陽電池板1的 背面，與熱管為一體的平板吸熱翅片下面有保溫層5，在太陽能電池板的上表面採用EVA膠 膜7粘貼在透光率^ 90%的鋼化玻璃板8上，太陽能電池板1、熱管3、與熱管為一體的平 板吸熱翅片4、保溫層5依次裝在殼體6上，平板吸熱翅片的面積^太陽能電池板的面積。 參見圖3，在殼體上還有與熱管走向垂直的一段匯熱管9，所述熱管的冷凝段3. 1插入該段
5匯熱管的盲孔9. 1內，匯熱管的長度等同於矩形發電集熱模塊的寬度。本發明中建造太陽 能熱電一體化電站屋頂用的矩形發電集熱模塊中太陽能電池板可採用單晶矽太陽電池、多 晶矽太陽電池或非晶矽太陽電池。參見圖4a、圖4b、圖4c分別為採用單晶矽、多晶矽、非晶 矽太陽電池的建造太陽能熱電一體化電站屋頂用矩形發電集熱模塊的局部太陽能電池板 上表面圖。單晶矽和多晶矽太陽電池可以直接採用鋼化玻璃做向陽表面，即將單晶矽和多 晶矽太陽電池通過EVA薄膜直接貼在高透光的鋼化玻璃上，但非晶矽太陽電池板如果做光 伏、發電集熱模塊時其向陽表面需要另粘附一塊鋼化玻璃，因為非晶矽電池板只能採用高 透光普通玻璃，非晶矽的電池薄膜層需要在玻璃的表面上刻劃溝槽來形成太陽能電池的正 負極，在非晶矽太陽能電池板所在的高透光玻璃的向陽面上用EVA另外粘結的一片鋼化玻 璃，用以增加非晶矽電池板的強度。而非晶矽電池板的背陽面通常還需要另外粘結一塊普 通玻璃作為非晶矽薄膜的保護層，在這層玻璃的背面才是用矽膠粘結的熱管翅片。
圖5a、圖6a分別為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂結 構圖之一、之二。參見圖5a，太陽能熱電一體化電站屋頂由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成的 屋面珩架10，上面覆蓋由安裝在屋面珩架上、垂直於屋脊11、依次安排在向陽坡屋面珩架 上的N塊矩形發電集熱模塊12構成，在左右相鄰的發電集熱模塊的邊緣間裝有T形密封 壓條13固定、聯接、密封。左右相鄰的發電集熱模塊殼體上的匯熱管9連接起來構成系統 分匯熱管9a，由各分匯熱管匯總後的總匯熱管與儲熱系統連接。與儲熱系統連接的總匯熱 管9b置於屋脊11下使得匯熱管的安裝、連接、維護都十分方便。在寒帶地區建造太陽能熱 電一體化電站屋頂時，在匯熱管中的流通介質採用抗凍液，總匯熱管與儲熱系統連接；在熱 帶、溫帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在所述的匯熱管中的流通介質採用水。本 發明中構成太陽能熱電一體化電站屋頂的矩形發電集熱模塊中太陽能電池板可採用單晶 矽太陽電池、多晶矽太陽電池或非晶矽太陽電池。導熱絕緣膠採用704矽橡膠，殼體可採用 熱鍍鋅鋼板或不鏽鋼板，匯熱管9可採用熱鍍鋅管，熱管採用鋁或紫銅材料，保溫層採用無 氟聚氨脂發泡，T形密封壓條13採用不鏽鋼板壓制。 圖5b為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂中各分匯熱管 與總匯熱管的連接走向示意圖，圖5c為T形密封壓條的截面圖。參見圖5b，左右相鄰的發 電集熱模塊殼體上的匯熱管9連接起來構成系統分匯熱管9a，由各分匯熱管匯總後的總匯 熱管與儲熱系統連接。與儲熱系統連接的總匯熱管9b置於屋脊ll下。使得匯熱管的安裝、 連接、維護都十分方便。在寒帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在匯熱管中的流通 介質採用抗凍液，總匯熱管與儲熱系統連接；在熱帶、溫帶地區建造太陽能熱電一體化電站 屋頂時，在所述的匯熱管中的流通介質採用水。當採用矩形發電集熱模塊製作屋面時，在相 鄰矩形發電集熱模塊上匯熱管的連接處採用柔性接頭9d，連接處用卡箍固定，為保持匯熱 管內流通介質的溫度，在匯熱管外面包有保溫層。本發明所提供的太陽能熱電一體化電站 屋頂即構成建築物的屋面，又具有發電功能，同時光電轉換效率高、發電綜合成本低、並且 解決了建築物內居民熱水供應的難題。 圖6a為採用矩形發電集熱模塊建造的太陽能熱電一體化電站屋頂的另一個結構 圖。由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面珩架的上框10a為工字型，相鄰珩架之間的距離等 於安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊12的寬度，矩形發電集熱模塊插入相鄰 桁架上框架10a的工字型槽中，上框架的工字型槽在矩形發電集熱模塊殼體的上部匯熱管相應的位置上留有匯熱管接管通道10b。 圖6b是插入相鄰桁架上框架10a工字型槽中的矩形發電集熱模塊的外形示意圖， 在矩形發電集熱模塊12中殼體的前端上表面有一個扁長方形的凹陷6a，在其後端上表面 向後有一個與該扁長方形凹陷相應的扁長方形延伸塊6b。 本發明提供了一種太陽能熱電一體化電站屋頂，這種熱電一體化電站屋頂即構成 建築物的屋面，又具有發電功能，同時光電轉換效率高、發電綜合成本低、並且解決了建築 物內居民熱水供應的難題。
權利要求
一種太陽能熱電一體化電站屋頂，由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面珩架，上面覆蓋屋頂，其特徵是所述的屋頂由垂直於屋脊、依次安排在向陽坡屋面珩架上的N塊矩形發電集熱模塊構成，N≥1，每塊矩形發電集熱模塊由太陽能電池板、熱管、與熱管為一體的平板吸熱翅片、保溫層及無上蓋的殼體組成，太陽能電池板通過導熱絕緣膠粘貼在與熱管為一體的平板吸熱翅片上，熱管的蒸發段在太陽能電池板的背面，與熱管為一體的平板吸熱翅片下面有保溫層，在太陽能電池板的上表面採用EVA粘貼在透光率≥90％的鋼化玻璃板上，太陽能電池板、熱管、與熱管為一體的平板吸熱翅片、保溫層依次裝在模塊無上蓋的殼體上，在所述無上蓋的殼體上還有與熱管走向垂直的匯熱管，所述熱管的冷凝段插入該匯熱管的盲孔內，匯熱管的長度小於、等於矩形光伏建築模塊的寬度，左右相鄰的發電集熱模塊殼體上的匯熱管連接起來構成系統分匯熱管，由各分匯熱管匯總後的總匯熱管與儲熱系統連接。
2. 根據權利要求1所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是所述依次安排在向陽坡屋面珩架上的N塊矩形發電集熱模塊在左右相鄰的發電集熱模塊的邊緣間裝有T形密封壓條。
3. 根據權利要求1所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是所述矩形發電集熱模塊中與熱管為一體的平板吸熱翅片的面積^太陽能電池板的面積。
4. 根據權利要求1或2所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是所述矩形發電集熱模塊中太陽能電池板上的發電單元可以採用單晶矽太陽電池、多晶矽太陽電池或非晶矽太陽電池。
5. 根據權利要求1所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是所述與儲熱系統連接的總匯熱管置於屋脊下。
6. 根據權利要求1所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是在寒帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在所述的匯熱管中的流通介質採用抗凍液；在熱帶、溫帶地區建造太陽能熱電一體化電站屋頂時，在所述的匯熱管中的流通介質採用水。
7. 根據權利要求1所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是所述由熱鍍鋅鋼板軋制的型材構成屋面珩架的上框為工字型，相鄰屋面珩架之間的距離等於安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊的寬度，矩形發電集熱模塊插入相鄰桁架上框架的工字型槽中，上框架的工字型槽在矩形發電集熱模塊殼體的上部匯熱管相應的位置上留有匯熱管接管通道。
8. 根據權利要求1或7所述的太陽能熱電一體化電站屋頂，其特徵是依次安排在向陽坡屋面珩架上的矩形發電集熱模塊中殼體的前端上表面有一個扁長方形的凹陷，在其後端上表面向後有一個與該扁長方形凹陷相應的扁長方形延伸塊。
全文摘要
本發明提供採用矩形發電集熱模塊建造的一種太陽能熱電一體化電站屋頂。它由垂直於屋脊、依次安排在向陽坡屋面珩架上的N塊矩形發電集熱模塊構成，發電集熱模塊由依次裝在殼體上的太陽能電池板、熱管、與熱管為一體的平板吸熱翅片、保溫層構成，在殼體上還有與熱管走向垂直的匯熱管，熱管的冷凝段插入該匯熱管的盲孔內，匯熱管的長度等同於矩形光伏建築模塊的寬度，左右相鄰的發電集熱模塊殼體上的匯熱管連接起來構成系統分匯熱管，由各分匯熱管匯總後的總匯熱管與儲熱系統連接。這種太陽能熱電一體化電站屋頂即構成建築物的屋面，又具有發電功能，同時光電轉換效率高、發電綜合成本低、並且解決了建築物內居民熱水供應的難題。
文檔編號F24J2/34GK101725223SQ20091023471
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月14日 優先權日2009年11月14日
發明者吳冠昌, 吳錫波 申請人:吳錫波