熱管型太陽能光熱光電一體化組件及熱水系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的太陽能光電光熱一體化組件及熱水系統，將太陽能電池和集熱器集成同一塊組件上，不僅可以將太陽能轉換成電能，而且可以收集光照產生的熱量，提供生活熱水，提高太陽能的利用率，適用于建筑一體化的分布式光伏系統。組件壽命長、成本低、太陽能轉換效率高。該技術屬于新能源領域。
【背景技術】
[0002]太陽能資源豐富、分布廣泛，是最具發展潛力的可再生能源。隨著全球能源短缺和環境污染等問題日益突出，太陽能光伏發電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關注和重點發展的新興產業。隨著技術進步及產業規模擴大，產品成本持續下降，價格接近平價上網的水平。與建筑集成的分布式光伏在未來將成為應用市場的主流。
[0003]晶體硅太陽能光伏組件的光電轉換效率在15%左右，薄膜硅太陽能光伏組件的光電轉換效率在8%左右，大部分未被利用的太陽能被轉換成熱量，使光伏組件的溫度升高，使光伏組件的轉換效率降低。光伏組件的溫度每升高1度，相對轉換效率下降0.4%，當組件溫度升高到75攝氏度時，組件的發電功率比標稱的額定功率降低20%。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的不足，本專利提出一種太陽能光電光熱一體化組件及熱水，將太陽能電池和集熱器集成在同一塊組件上，不僅可以將太陽能轉換成電能，而且可以收集光照產生的熱量，提供生活熱水，提高太陽能的利用率，適用于建筑一體化的分布式光伏系統。
[0005]太陽能光電光熱一體化組件由太陽能電池板和集熱器組成。太陽能電池板可選擇單晶體硅太陽能電池板、薄膜太陽能電池板。集熱器直接安裝在太陽能電池板背面。
[0006]集熱器由集熱器從下到上由導熱膜、相變熱管和保溫層組成。導熱膜表面涂覆粘膠，同時貼在相變熱管和太陽能電池板上，減小了相鄰熱管之間的傳導熱阻，減少熱管數量，降低組件成本；并且連接太陽能電池板和相變熱管，在兩者之間傳遞熱量。
[0007]用粘膠將保溫層貼合在集熱器最上層，保溫層外表面覆蓋鋁箔，降低表面的輻射率，減少熱量損失。
[0008]熱水系統由循環栗、熱栗、儲熱水箱組成，當一體化組件的溫度高于儲熱水箱溫度時，由循環栗將組件中的熱媒送入儲熱水箱進行熱交換；當一體化組件的溫度低于儲熱水箱溫度時，但高于設定值時，由循環栗將熱媒送入熱栗的蒸發端，熱栗吸收熱媒熱量，在冷凝端將熱量釋放給儲熱水箱。熱水系統使集熱器工作在低溫狀態下，提高了集熱效率，同時可以將熱水溫度提高到60攝氏度，并作為陰雨天的輔助加熱措施。
[0009]太陽能電池板正面可覆蓋一層透明蓋板，透明蓋板與太陽能電池板距離為5mm-30mm。透明蓋板的作用在于阻止太陽能電池板在溫度升高后通過對流和福射向周圍環境散熱。
[0010]本實用新型太陽能光電光熱一體化組件，將太陽能電池和集熱器集成同一塊組件上。集熱器使用的導熱膜有很好的面向熱傳導系數，可以減小相鄰熱管之間的傳導熱阻，減少熱管數量，降低組件成本。導熱膜與太陽能電池板貼合，沒有改變太陽能電池板的原有結構，可以直接利用標準化的太陽能電池板，有利于市場推廣，集熱器拆卸容易維修方便。
[0011]熱水系統使集熱器工作在低溫狀態下，減少了向空氣中散失的熱量，提高了集熱效率，同時可以將熱水溫度提高到60攝氏度，并作為陰雨天的輔助加熱措施。
【附圖說明】
[0012]圖1為太陽能光電光熱一體化組件的示意圖，導熱膜夾在相變熱管和太陽能電池板之間；
[0013]圖2為太陽能光電光熱一體化組件的示意圖，相變熱管夾在導熱膜和太陽能電池板之間；
[0014]兩張圖中，1為相變熱管，2為太陽能電池板，3為導熱膜，4為保溫層。
【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本實用新型。
[0016]如圖1所示，太陽能光電光熱一體化組件由太陽能電池板2和集熱器組成。集熱器由導熱膜3、相變熱管1、保溫層4組成。
[0017]太陽能電池板2可選擇標準結構的晶體硅太陽能電池板、薄膜太陽能電池板。
[0018]導熱膜3選擇導熱石墨卷材，厚度大于50微米，覆蓋整個太陽能電池板表面，導熱石墨卷材的法向導熱率為10W/m.K-30ff/m.K，面向導熱率為200W/m.K-1500ff/m.K，壓縮率10% -20%。導熱膜表面涂覆粘膠，使導熱膜貼在相變熱管和太陽能電池板上，粘膠層的厚度為 0.01mm-0.8mm。
[0019]相變熱管1的長度與太陽能電池板2的長度相當，截面形狀可選擇圓形、橢圓形或方形。相變熱管可以是單孔結構也可以是多孔結構。相鄰相變熱管的間距小于200毫米，相變熱管寬度大于3毫米，厚度為1毫米-15毫米。
[0020]保溫層4選擇橡塑、巖棉或泡沫板，覆蓋整個太陽能電池板表面，用粘膠將保溫層貼合在集熱器最上層。保溫層的厚度小于40毫米，導熱率小于50W/m.K。保溫層表面覆蓋鋁箔，提高保溫層的耐候性，并降低表面的輻射率，減少熱量損失。
[0021]夾具5固定于太陽能電池板框架或邊緣，并將保溫層、導熱膜、相變熱管壓緊貼合在太陽能電池板背面。
[0022]熱水系統由循環栗、熱栗、儲熱水箱組成。當一體化組件的溫度高于儲熱水箱溫度時，由循環栗將組件中的熱媒送入儲熱水箱進行熱交換；當一體化組件的溫度低于儲熱水箱溫度時，但高于設定值時，由循環栗將熱媒送入熱栗的蒸發端，熱栗吸收熱媒熱量，在冷凝端將熱量釋放給儲熱水箱，設定值一般在20攝氏度-45攝氏度之間選擇。
[0023]儲熱水箱的容積由使用人數確定，居民項目選擇50升/人.日。光電光熱一體化組件的加熱功率可按照400瓦/平方米計算。
[0024]替代方案:
[0025]如圖2所示，不同之處在于相變熱管1夾在導熱膜3和太陽能電池板2之間，增加了相變熱管與熱源的接觸面積，減小了熱阻。
[0026]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和主要優點。本行業的技術人員應該了解，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。
【主權項】
1.太陽能光電光熱一體化組件由太陽能電池板和集熱器組成，其特征是:集熱器從下到上由導熱膜、相變熱管和保溫層組成，導熱膜表面涂覆粘膠，同時貼在相變熱管和太陽能電池板上，減小了相鄰熱管之間的傳導熱阻，減少熱管數量，降低組件成本，并且連接太陽能電池板和相變熱管，在兩者之間傳遞熱量。2.熱水系統由循環栗、熱栗及儲熱水箱組成，其特征是:當一體化組件的溫度高于儲熱水箱溫度時，由循環栗將組件中的熱媒送入儲熱水箱進行熱交換；當一體化組件的溫度低于儲熱水箱溫度時，但高于設定值時，由循環栗將熱媒送入熱栗的蒸發端，熱栗吸收熱媒熱量，在冷凝端將熱量釋放給儲熱水箱。3.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是相變熱管之間鋪設導熱膜，以降低相鄰熱管之間的傳熱熱阻。4.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是導熱膜表面涂敷粘膠，與相變熱管和太陽能電池板貼合。5.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是保溫層外表面覆蓋鋁箔，降低表面的福射率，減少熱量損失。6.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是導熱膜可選擇但不限于導熱石墨膜、金屬薄片膜或其復合膜。7.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是熱媒可以選擇但不限于水、防凍液或制冷劑。8.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是相變熱管的截面形狀可以選擇但不限于圓形和扁平形。相變熱管可以是單孔結構也可以是多孔結構。9.如權利要求1所述的太陽能光電光熱一體化組件，其特征是太陽能電池板正面可覆蓋一層透明蓋板，透明蓋板與太陽能電池板距離為5mm-30mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能光電光熱一體化組件及熱水系統，不僅可以將太陽能轉換成電能，而且可以收集光照產生的熱量，提供生活熱水，提高太陽能的利用率。太陽能光電光熱一體化組件由太陽能電池板和集熱器組成。集熱器從下到上由導熱膜、相變熱管和保溫層組成。導熱膜表面涂覆粘膠，同時貼在相變熱管和太陽能電池板上，減小了相鄰熱管之間的傳導熱阻，減少熱管數量，降低組件成本；并且連接太陽能電池板和相變熱管，在兩者之間傳遞熱量。集熱器拆卸容易、維修方便，有利于市場推廣。熱水系統由循環泵、熱泵、儲熱水箱組成，當一體化組件的溫度高于儲熱水箱溫度時，由循環泵將組件中的熱媒送入儲熱水箱進行熱交換；當一體化組件的溫度低于儲熱水箱溫度時，但高于設定值時，由循環泵將熱媒送入熱泵的蒸發端，熱泵吸收熱媒熱量，在冷凝端將熱量釋放給儲熱水箱。熱水系統使集熱器工作在低溫狀態下，提高了集熱效率，同時可以提高熱水溫度并作為陰雨天的輔助加熱措施。
【IPC分類】F24J2/32, H02S40/44, F24J2/46
【公開號】CN204963250
【申請號】CN201520156722
【發明人】宮昌萌
【申請人】宮昌萌
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年3月17日