專利名稱：一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，我國推出低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)政策，改變我國能源利用效率的低下和煤炭等 化石能源使用比重過大導(dǎo)致了我國能源問題更加嚴(yán)峻和環(huán)境破壞日趨嚴(yán)重的狀況。太陽能 因為其可再生以及對環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，是重要的傳統(tǒng)能源替代物。目前太陽能的利用方式 主要包括光熱轉(zhuǎn)換利用和光電轉(zhuǎn)換利用。單獨(dú)的光電或光熱系統(tǒng)，只能得到一種收益。而太陽能光伏/熱水(PV/T)系統(tǒng)屬 于一種太陽能光電/光熱綜合利用系統(tǒng)，既可將太陽能轉(zhuǎn)化為高品位的電能輸出，還可將 剩余太陽能轉(zhuǎn)換為熱能并加以收集利用，此外，系統(tǒng)中的載熱介質(zhì)還可有效地對光伏電池 進(jìn)行冷卻，提高其光電的性能，因此，這種系統(tǒng)的太陽能綜合利用的效率遠(yuǎn)高于單獨(dú)的光電 或光熱系統(tǒng)。但普通的PV/T集熱器大都直接以水作為載熱介質(zhì)，在高緯度寒冷地區(qū)容易 發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，從而影響正常使用；此外由于水直接通入集熱板內(nèi)部，容易造成集熱板被腐 蝕，降低其使用年限。熱管是一種高效的導(dǎo)熱組件，其導(dǎo)熱能力甚至大于大多數(shù)金屬，且熱 管內(nèi)使用低凝固、低沸點(diǎn)以及低腐蝕性的工質(zhì)，在寒冷條件下不易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，因此將熱 管應(yīng)用于太陽能光伏/熱水集熱器中，既可解決在高緯度寒冷地區(qū)應(yīng)用的結(jié)冰問題，還可 迅速地將光伏電池板處的熱量傳走，降低其溫度，從而提高其效率，另外還可減輕外界對集 熱板的腐蝕，延長其使用年限。在已有的相關(guān)專利中，如太陽能平板熱水器01257502. X，它雖然也采用了熱管進(jìn) 行導(dǎo)熱，但它僅是太陽能光熱利用結(jié)構(gòu)，且其板芯為熱管加翅片的結(jié)構(gòu)形式，不利于層壓光 伏電池；另外，如光伏光熱集熱器CN101106167A，一種太陽能熱電利用裝置02216271. 2等， 它們均采用在集熱板里直接走水作為收集熱量的方式，屬于普通的PV/T集熱器，不具有抗 凍的功能，不能在寒冷地區(qū)使用，容易受腐蝕，且這種方式中水與集熱板間的傳熱屬于單相 換熱，熱傳輸能力不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用 系統(tǒng)，該系統(tǒng)在普通太陽能光電光熱綜合利用結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加入了熱管導(dǎo)熱技術(shù)，將熱管 技術(shù)和太陽能光熱、光電利用相結(jié)合，既提高了太陽能的綜合利用效率，同時也解決了在不 同地域條件下的使用問題。具體的技術(shù)解決方案如下—種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)包括儲水箱和光伏/熱水板，所述儲水 箱上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，且出水口上設(shè)有水泵，水泵的出水口通過水路管道與集熱流道 管連通，集熱流道管的另一端再通過水路管道連通著儲水箱的進(jìn)水口 ；所述光伏熱水板包括熱管、光伏電池和導(dǎo)熱金屬板，所述光伏電池串聯(lián)成條狀，且均布設(shè)于導(dǎo)熱金屬板的上表 面，相鄰兩列光伏電池之間設(shè)有間隙，光伏電池的上方設(shè)有玻璃蓋板；熱管的蒸發(fā)段均布設(shè) 于導(dǎo)熱金屬板的背面，每根熱管的蒸發(fā)段位于相鄰兩列光伏電池之間的間隙處；導(dǎo)熱金屬 板的背面還設(shè)有隔熱層，且隔熱層包裹著熱管；所述集熱流道管上均布設(shè)有銅套管，銅套管垂直于集熱流道管，每根熱管的冷凝 段插設(shè)在銅套管內(nèi)。所述導(dǎo)熱金屬板的上表面均布設(shè)有六列以上的光伏電池，背面設(shè)有五根以上的熱 管；相對應(yīng)所述集熱流道管上均布設(shè)有五個以上的銅套管。所述光伏電池的背面設(shè)有高太陽能吸收率的黑色的聚氟乙烯復(fù)合膜，上表面設(shè)有 透明的聚氟乙烯復(fù)合膜。所述相鄰光伏電池之間的間隙為12-20mm。所述玻璃蓋板與光伏電池上表面之間的間距為30 40mm。所述熱管為重力熱管或毛細(xì)熱管；當(dāng)為重力熱管時，熱管的冷凝段位置必須高于 熱管的蒸發(fā)段位置。所述隔熱層材料為聚苯乙烯泡沫材料，厚度為40 50mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于該系統(tǒng)既能從光熱、光電兩方面對太陽能加 以利用，大大提高了對太陽能的綜合利用效率；同時又解決了普通太陽能光電光熱綜合利 用系統(tǒng)不能在高緯寒冷地區(qū)使用的問題，擴(kuò)大了其地域使用范圍；此外，通過熱管間接地進(jìn) 行熱量傳輸，避免了需要在PV/T板內(nèi)直接通水進(jìn)行熱量傳輸?shù)姆绞?，從而大大降低了水?PV/T板芯的腐蝕，提高了其使用年限。


圖1為熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為光伏熱水板橫剖圖，圖3為光伏電池板芯橫剖圖，圖4為集熱流道管結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖4的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。實(shí)施例參見圖1，一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)包括儲水箱3和光伏/熱水板 1。儲水箱上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，且出水口上安裝有水泵4，水泵4的出水口通過水路管道 與集熱流道管151相連通，集熱流道管151的另一端再通過水路管道與儲水箱3的進(jìn)水口 相連通。光伏/熱水板1包括熱管116、光伏電池113、導(dǎo)熱金屬板115以及框架16。光伏 電池113串聯(lián)成條狀，八列光伏電池113均布設(shè)于導(dǎo)熱金屬板115的上表面，見圖2 ；光伏 電池的背面設(shè)有一層具有高吸收率的黑色的聚氟乙烯復(fù)合膜(TPT) 114，可以增強(qiáng)對太陽能 的吸收以及使光伏電池113與導(dǎo)熱金屬板115間有較好電絕緣的作用；其上表面設(shè)有透明 的聚氟乙烯復(fù)合膜111。光伏電池113的上方安裝有玻璃蓋板13，二者之間的間距為35mm ；相鄰兩列光伏電池之間的間隙為15mm。導(dǎo)熱金屬板115的背面均布安裝有九根熱管12，用 于帶走導(dǎo)熱金屬板115的熱量。每根熱管的蒸發(fā)段位于相鄰兩列光伏電池113之間的間隙 處；導(dǎo)熱金屬板115的背面設(shè)有隔熱層14，且隔熱層14包裹著熱管，隔熱層材料為聚苯乙 烯泡沫材料。參見圖4和圖5，集熱流道管151上均布設(shè)有九個銅套管152，銅套管152垂直于 集熱流道管151，每根熱管的冷凝段122插裝在銅套管152內(nèi)。其中，光伏/熱水板1內(nèi)的熱管若為重力熱管，則安裝時，熱管的冷凝段122的位 置必須高于熱管的蒸發(fā)段121的位置，以保證重力熱管的正常運(yùn)行；若為毛細(xì)熱管，則熱管 蒸發(fā)段121與冷凝段122的相對位置沒有特殊要求，只須在熱管內(nèi)毛細(xì)力的有效作用范圍 內(nèi)即可。本發(fā)明的具體運(yùn)行原理為當(dāng)太陽光照射到光伏/熱水板1上時，一部分太陽光將 被光伏電池113吸收并轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)光伏控制系統(tǒng)2逆變轉(zhuǎn)換為常用的交流電后向外 部輸出利用，其余大部分則被轉(zhuǎn)化為熱能并經(jīng)過導(dǎo)熱金屬板115傳給熱管的蒸發(fā)段121，再 由熱管的冷凝段122傳給集熱流道管151內(nèi)的水，被加熱的水經(jīng)水泵4驅(qū)動回到儲水箱3 與里面的水進(jìn)行熱交換，同時儲水箱3內(nèi)的冷水又經(jīng)水泵4進(jìn)入光伏/熱水板1頂部的集 熱流道管151進(jìn)行吸熱。水泵4用于驅(qū)動整個回路內(nèi)的水不斷循環(huán)流動。當(dāng)冷卻水流過集 熱流道管151時，熱管的冷凝段122先將熱量傳給銅套管152，然后再由銅套管152傳給集 熱流道管151內(nèi)的水。
權(quán)利要求
1.一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，包括儲水箱和光伏/熱水板，所述儲水 箱上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，且出水口上設(shè)有水泵，水泵的出水口通過水路管道與集熱流道 管連通，集熱流道管的另一端再通過水路管道連通著儲水箱的進(jìn)水口 ；所述光伏/熱水板 包括熱管、光伏電池和導(dǎo)熱金屬板，其特征在于所述光伏電池串聯(lián)成條狀，且均布設(shè)于導(dǎo) 熱金屬板的上表面，相鄰兩列光伏電池之間設(shè)有間隙，光伏電池的上方設(shè)有玻璃蓋板；熱管 的蒸發(fā)段均布設(shè)于導(dǎo)熱金屬板的背面，每根熱管的蒸發(fā)段位于相鄰兩列光伏電池之間的間 隙處；導(dǎo)熱金屬板的背面還設(shè)有隔熱層，且隔熱層包裹著熱管；所述集熱流道管上均布設(shè)有銅套管，銅套管垂直于集熱流道管，每根熱管的冷凝段插 設(shè)在銅套管內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于所 述導(dǎo)熱金屬板的上表面均布設(shè)有六列以上的光伏電池，背面設(shè)有五根以上的熱管；相對應(yīng) 所述集熱流道管上均布設(shè)有五個以上的銅套管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于 所述光伏電池的背面設(shè)有高太陽能吸收率的黑色的聚氟乙烯復(fù)合膜，上表面設(shè)有透明的聚 氟乙烯復(fù)合膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于 所述相鄰光伏電池之間的間隙為12-20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于 所述玻璃蓋板與光伏電池上表面之間的間距為30 40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于 所述熱管為重力熱管或毛細(xì)熱管；當(dāng)為重力熱管時，熱管的冷凝段位置必須高于熱管的蒸 發(fā)段位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于 所述隔熱層材料為聚苯乙烯泡沫材料，厚度為40 50mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱管式太陽能光電光熱綜合利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括儲水箱和光伏/熱水板，二者之間由水路管道連通；光伏/熱水板包括熱管，光伏電池和導(dǎo)熱金屬板；光伏電池串聯(lián)成條狀，均布于導(dǎo)熱金屬板的上表面，相鄰兩列光伏電池之間設(shè)有間隙；熱管的蒸發(fā)段均布設(shè)于導(dǎo)熱金屬板的背面，每根熱管的蒸發(fā)段位于相鄰兩列光伏電池之間的間隙處；導(dǎo)熱金屬板的背面還設(shè)有隔熱層，且隔熱層包裹著熱管；集熱流道管上均布設(shè)有銅套管，銅套管垂直于集熱流道管，每根熱管的冷凝段插設(shè)在銅套管內(nèi)。本發(fā)明大大提高了系統(tǒng)對太陽能的綜合利用效率；可以在高緯寒冷地區(qū)使用，擴(kuò)大了其使用的地域范圍；由于通過熱管進(jìn)行間接導(dǎo)熱，從而大大降低了自來水對電池板芯的腐蝕，提高了使用壽命。
文檔編號F24J2/32GK102052782SQ201010515690
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者季杰, 張濤, 符慧德, 裴剛 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)