CN110829978A - 一种双盖板吹胀式光伏光热组件 - Google Patents

Abstract

一种双盖板吹胀式光伏光热组件，属于太阳能应用装置技术领域。盖板层设置为相互间隔的双层盖板结构且光伏模块不与盖板层直接接触，显著减低了热能损失，集热层为双层热轧复合结构且集热流质经过的支流道为预设路径高压吹胀而成，可以加工制作为截面、形状、间距、排列随与光伏模块距离、集热流质流通情况的变化而适配变化的形式，从而充分利用光热，进而有效提高能量的综合利用率，具有极大的推广价值和应用前景。

Description

一种双盖板吹胀式光伏光热组件

技术领域

本发明属于太阳能应用装置技术领域，具体涉及一种双盖板吹胀式光伏光热组件。

背景技术

由于石油、天然气、煤炭等化石能源环境危害大且不可再生，因此风能、地热能、太阳能等清洁能源得到广泛关注、研究和应用，其中光伏发电是利用太阳能的最主要方式之一。

当前市场上的光伏组件在实际使用过程中发电效率只有12％～17％，远低于实验室标准测试条件下的测定值，这是由于传统的光伏组件在工作过程中，80％以上的太阳能都被转化为热能而白白散失，同时光伏组件的过热还会一定程度上导致光电转化效率的衰减，因此有人提出在光伏组件背面附加集热结构，通过循环介质来为光伏组件降温并回收热能，这样就可以实现电能和热能综合利用，提高整个装置的能量转换率。

但是，目前光伏光热一体化组件的集热器多为铝板与铜管通过点焊方式连接的复合板管式结构，换热面积小、不利于光伏组件散热，同时这种结构的流道形式也比较单一，另外，现有的光伏光热一体化组件通常是与光伏片紧贴的单盖板结构，热损严重，不利于热能回收。

因此太阳能应用装置技术领域，亟需一种能显著降低热能损失，有效提高能量综合利用率的光伏光热一体化组件。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能显著降低热能损失，有效提高能量综合利用率的光伏光热一体化组件。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种双盖板吹胀式光伏光热组件，包括由底板和若干侧板围成的顶部开口的壳体，所述壳体开口处设有透明盖板层，所述盖板层下方设有集热层，所述盖板层下表面与集热层上表面之间填充缓冲层，所述缓冲层中有序排布若干光伏模块，所述集热层下表面与壳体所围空间中填充保温层；所述盖板层包括相互间隔且平行设置的第一盖板与第二盖板；所述集热层包括并列设置的若干支流道，各个所述支流道一端与分流管相连通、另一端与集流管相连通，所述分流管一端设有注入口，所述集流管远离注入口一端设有排出口。

进一步的，所述集热层为双层热轧复合结构，所述支流道、分流管、集流管、注入口、排出口为双层板材间预设路径经高压吹胀而成的变截面中空腔体。

进一步的，所述分流管、集流管端头位置空腔超出与支流道的连通口。

进一步的，每列所述光伏模块正下方的多根支流道之间的距离小于相邻两列光伏模块陇隔下方的相邻支流道之间的距离。

进一步的，所述支流道截面呈扁平状且大面积一侧贴近光伏模块。

进一步的，所述支流道的管径从靠近注入口一端到靠近排出口一端连续式或阶梯式变大。

进一步的，所述分流管两端均设置注入口，所述集流管两端均设置排出口。

进一步的，所述分流管和集流管中有序设置若干阻隔，构成蜂巢形曲折往复腔道。

进一步的，所述第一盖板与第二盖板之间的间隔为真空层。

进一步的，所述第一盖板、第二盖板的厚度为3.2mm，所述第一盖板与第二盖板之间的距离为15mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述盖板层设置为相互间隔的双层盖板结构且光伏模块不与盖板层直接接触，显著减低了热能损失，集热层为双层热轧复合结构且集热流质经过的支流道为预设路径高压吹胀而成，可以加工制作为截面、形状、间距、排列随与光伏模块距离、集热流质流通情况的变化而适配变化的形式，从而充分利用光热，进而有效提高能量的综合利用率，具有极大的推广价值和应用前景。

附图说明

图1为本发明纵向截面示意图；

图2为本发明关于集热层一种实施方式的示意图；

图3为本发明关于集热层另一种实施方式的示意图；

图4为本发明关于集热层又一种实施方式的示意图；

图5为本发明关于集热层再一种实施方式的示意图。

盖板层1、缓冲层2、光伏模块3、集热层4、保温层5、壳体6、第一盖板11、第二盖板12、支流道41、分流管42、集流管43、注入口44、排出口45。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

结合图1～图5所示，一种双盖板吹胀式光伏光热组件，包括由底板和若干侧板围成的顶部开口的壳体6，所述壳体6开口处设有透明盖板层1，所述盖板层1下方设有集热层4，所述盖板层1下表面与集热层4上表面之间填充缓冲层2，所述缓冲层2中有序排布若干光伏模块3，所述集热层4下表面与壳体6所围空间中填充保温层5；所述盖板层1包括相互间隔且平行设置的第一盖板11与第二盖板12；所述集热层4包括并列设置的若干支流道41，各个所述支流道41一端与分流管42相连通、另一端与集流管43相连通，所述分流管42一端设有注入口44，所述集流管43远离注入口44一端设有排出口45。可以理解的是，所述壳体6主要起到一体化封装和提高组件整体强度的作用，盖板层1设置在壳体6顶部开口位置朝向迎光方向，盖板层1由透光率大于91.5％的玻璃或其他透明材料制成，优选低铁超白压延玻璃，第一盖板11与第二盖板12为相互间隔的双层盖板结构，减低了热能损失。盖板内表面可以设置三角锥花以降低反射率，光伏模块3不与盖板层1直接接触，也进一步降低了热能损失。盖板层1下表面与集热层4上表面之间填充的缓冲层2为光伏专用热熔胶，优选为EVA胶；集热层4下表面与壳体6所围空间中填充的保温层5可以由聚酯棉等保温材料制成。在相同条件下，通过设计单盖板、双盖板的光伏光热组件与纯光伏构件户外测试实验并进行归一化热性能测算，结果表明相比纯光伏组件，二者的电效率均略有下降且双盖板与单盖板各自的下降值基本相当，但是双盖板光伏光热组件的热效率、保温效果的提升值比单盖板光伏光热组件的提升值高出一倍有余，很显然双盖板光伏光热组件的能量综合利用效率得到明显提高。

进一步的，所述集热层4为双层热轧复合结构，所述支流道41、分流管42、集流管43、注入口44、排出口45为双层板材间预设路径经高压吹胀而成的变截面中空腔体。可以理解的是，不同于常规集热层4采用成品管材焊接而成的结构，本发明为双层热轧复合结构，并且根据集热流质所需的形状在双层板材之间预先铺设石墨等材料，再通过高压气体吹胀成形，支流道41、分流管42、集流管43、注入口44、排出口45的截面、形状、间距、排列、位置等都可以根据随与光伏模块距离、集热流质流通情况的变化而进行适配变化，从而充分利用光热，进而有效提高能量的综合利用率。

进一步的，所述分流管42、集流管43端头位置空腔超出与支流道41的连通口。可以理解的是，分流管42、集流管43端头位置空腔超出与邻近支流道41的连通口可以保证集热流质能够顺畅进出支流道41，避免在连通处淤积，从而提高集热效率。

进一步的，每列所述光伏模块3正下方的多根支流道41之间的距离小于相邻两列光伏模块3陇隔下方的相邻支流道41之间的距离。可以理解的是，支流道41在排列时可以根据光伏模块3的位置预先设置好，使得支流道41位于光伏模块3正下方且相互之间的距离比较小，提高集热效果，还避免支流道41位于光伏模块3之间，且提高陇隔下方支流道3间距，都可以提高集热流质的利用率并有利于优化和控制成本，其中两列光伏模块3之间的陇隔即相邻光伏模块3之间的间隔。

进一步的，所述支流道41截面呈扁平状且大面积一侧贴近光伏模块3。可以理解的是，本发明所述支流道41为吹胀成形，可以轻易地加工为不规则形状，进而规避圆形、椭圆、方形等截面，而采用弓形三角形等能有效缩短传热路径的截面形状，大面积一侧贴近光伏模块3是为了提高受热面积。

进一步的，所述支流道41的管径从靠近注入口44一端到靠近排出口45一端连续式或阶梯式变大。可以理解的是，如图5所示，越靠近注入口44分流管42内压力越大，集热流质更容易进入支流道41，因此为了实现均衡流通、均匀受热，远离注入口44的支流道41截面变大，在管径增大时既可以逐根支流道41连续性增大，也可以数根支流道41设为一个数值阶梯式递增，实际实施时可以根据需要合理选用。

进一步的，所述分流管42两端均设置注入口44，所述集流管43两端均设置排出口45。可以理解的是，如图3、图4所示，设置双注入口、双排出口可以使集热流质从两侧往中部流动，两端流体之间冲散而形成相对均衡的流通过程，提高集热效率。

进一步的，所述分流管42和集流管43中有序设置若干阻隔，构成蜂巢形曲折往复腔道。可以理解的是，如图4、图5所示，分流管42、集流管43设置为蜂巢状腔道，集热流质被充分打散均匀分布，集热冷却效果最佳，并且还提高了光伏光热组件边缘位置的刚度，提高组件的平整度，降低变形率。

进一步的，所述第一盖板11与第二盖板12之间的间隔为真空层。可以理解的是，盖板层1的普通结构即前文所述第一盖板11、第二盖板12的平行、间隔叠放，层间为空气，若层间设置为真空结构，则可以进一步提高整体的保温性能，从而提高光热利用效率，进而提高太阳能综合利用率。

进一步的，所述第一盖板11、第二盖板12的厚度为3.2mm，所述第一盖板11与第二盖板12之间的距离为15mm。可以理解的是，合适的盖板厚度、适宜的板间距离也可以降低折射率，增强保温效果。

可以理解的是，本发明所述壳体6材质可以是铝合金、镁合金、不锈钢等，还可以在壳体表面喷涂耐蚀涂层提高耐候性、延长使用寿命；所述光伏模块3为相互串接在一起的硅基电池片，其尺寸可以采用156mm×156mm的标准尺寸。这些是本技术领域的常规技术或常规选择，为本领域技术人员所熟知，又不是本技术方案的改进重点，在这里略作说明就不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

可以理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的组件或机构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

上述实施方式为本专利较佳的实施例，但本专利的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双盖板吹胀式光伏光热组件，包括由底板和若干侧板围成的顶部开口的壳体(6)，其特征在于：所述壳体(6)开口处设有透明盖板层(1)，所述盖板层(1)下方设有集热层(4)，所述盖板层(1)下表面与集热层(4)上表面之间填充缓冲层(2)，所述缓冲层(2)中有序排布若干光伏模块(3)，所述集热层(4)下表面与壳体(6)所围空间中填充保温层(5)；所述盖板层(1)包括相互间隔且平行设置的第一盖板(11)与第二盖板(12)；所述集热层(4)包括并列设置的若干支流道(41)，各个所述支流道(41)一端与分流管(42)相连通、另一端与集流管(43)相连通，所述分流管(42)一端设有注入口(44)，所述集流管(43)远离注入口(44)一端设有排出口(45)。

2.根据权利要求1所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述集热层(4)为双层热轧复合结构，所述支流道(41)、分流管(42)、集流管(43)、注入口(44)、排出口(45)为双层板材间预设路径经高压吹胀而成的变截面中空腔体。

3.根据权利要求2所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述分流管(42)、集流管(43)端头位置空腔超出与支流道(41)的连通口。

4.根据权利要求2所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：每列所述光伏模块(3)正下方的多根支流道(41)之间的距离小于相邻两列光伏模块(3)陇隔下方的相邻支流道(41)之间的距离。

5.根据权利要求3所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述支流道(41)截面呈扁平状且大面积一侧贴近光伏模块(3)。

6.根据权利要求2所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述支流道(41)的管径从靠近注入口(44)一端到靠近排出口(45)一端连续式或阶梯式变大。

7.根据权利要求2所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述分流管(42)两端均设置注入口(44)，所述集流管(43)两端均设置排出口(45)。

8.根据权利要求2所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述分流管(42)和集流管(43)中有序设置若干阻隔，构成蜂巢形曲折往复腔道。

9.根据权利要求1所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述第一盖板(11)与第二盖板(12)之间的间隔为真空层。

10.根据权利要求1所述的一种双盖板吹胀式光伏光热组件，其特征在于：所述第一盖板(11)、第二盖板(12)的厚度为3.2mm，所述第一盖板(11)与第二盖板(12)之间的距离为15mm。

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