光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)
[0001 ]本申請為申請?zhí)枮?201410263108X，名稱為:太陽能發(fā)電供水綜合系統(tǒng)的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及太陽能設(shè)備領(lǐng)域，特別地，是涉及一種光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]隨著世界能源的日趨緊張，新能源技術(shù)得到了快速的發(fā)展；其中，對于太陽能設(shè)備，已經(jīng)形成了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，得到了很好的普及。但是，目前的太陽能設(shè)備局限于太陽能熱水器和光伏發(fā)電裝置;其中，太陽能熱水器主要依靠真空管進(jìn)行集熱，熱水封閉在真空管內(nèi)，與水箱中的水體進(jìn)行對流導(dǎo)熱;光伏發(fā)電裝置則主要由硅晶片平鋪而成，可以將投射到其表面的太陽光照轉(zhuǎn)換為電能，但是，實(shí)際上，光伏板的光-電轉(zhuǎn)換效率僅為15%左右，也就是說大部分照射到光伏板上的太陽能都是被浪費(fèi)的。
[0005]考慮到太陽能的綜合利用，目前已有較多設(shè)計將光伏板與真空管結(jié)合起來，典型的如申請?zhí)枮?01210213975.3，名稱為太陽能綜合利用系統(tǒng)的專利申請，其在太陽能真空管陣列的后方設(shè)置光伏板，從而將從由太陽能真空管陣列的相鄰管體之間的空隙處漏向真空管陣列后方的太陽能搜集起來，進(jìn)行發(fā)電；這樣，該系統(tǒng)既可以生產(chǎn)電能，又可以生產(chǎn)熱水。對于其他同時產(chǎn)生熱水和電能的太陽能系統(tǒng)，其構(gòu)造也與該申請?zhí)枮?01210213975.3的專利申請基本相同，僅只是真空管與光伏板的相對位置有所不同而已。這樣，存在的問題是，該種結(jié)構(gòu)形式的系統(tǒng)，要么是光伏幫遮擋了真空管，要么是真空管遮擋了光伏板，導(dǎo)致我們無法在發(fā)電狀態(tài)最大化和發(fā)熱狀態(tài)最大化之間靈活切換;并且，由于光伏板與真空管仍然是相互獨(dú)立的，仍然無法避免光伏板的發(fā)電效率，導(dǎo)致較大程度的太陽能浪費(fèi)。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對發(fā)電效率最大化和產(chǎn)熱水效率最大化狀態(tài)這兩種狀態(tài)進(jìn)行靈活切換，并且完全避免了太陽能的浪費(fèi)，使太陽能綜合利用效率獲得巨大的提高。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的第一種技術(shù)方案是:該光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)包括真空玻璃面板、光伏板、保溫集水腔;所述保溫集水腔呈前面敞口的扁盒狀;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構(gòu)成，雙層玻璃之間為真空層;所述真空層內(nèi)平鋪有所述光伏板，所述光伏板的背面緊貼著所述雙層玻璃的內(nèi)層玻璃;所述光伏板與外部的充電器、蓄電池通過導(dǎo)電部件順序電性連接;所述保溫集水腔內(nèi)充滿水體，并通過進(jìn)水管、出水管與保溫水箱相連通;所述進(jìn)水管、出水管中的一根中串接有循環(huán)栗。
[0009]作為優(yōu)選，所述光伏板采用四角均有導(dǎo)角的硅晶片拼合而成;所述真空玻璃面板的內(nèi)層玻璃的面向保溫集水腔側(cè)陣列有半球形凸起，各所述半球形凸起的位置恰正對于由四塊相鄰的硅晶片的導(dǎo)角所圍成的空檔中央;這樣，不僅僅提高了所述內(nèi)層玻璃與所述保溫集水腔內(nèi)部的水體的換熱面積;并且，從所述光伏板上各硅晶片的導(dǎo)角空檔處漏向光伏板后方的光照，被各半球形凸起所匯聚成強(qiáng)光束，穿過保溫集水腔內(nèi)部的水體，使得強(qiáng)光束經(jīng)過的束狀水體的溫度明顯高于周圍水體的溫度，這使得每一強(qiáng)光束處均產(chǎn)生一個快速的局部對流，從而牽引整個保溫集水腔內(nèi)的水體進(jìn)行快速對流，這大幅促進(jìn)了保溫集水腔內(nèi)部水體的各個部分對于所述內(nèi)層玻璃板上的熱量的吸收速度。
[0010]作為優(yōu)選，所述循環(huán)栗包括一個無極變速電機(jī);該無極變速電機(jī)的輸入端連接一個放大電路，該放大電路的信號端耦合至一塊微型光伏片;所述微型光伏片與所述光伏板平行設(shè)置;這樣，該微型光伏片所產(chǎn)生的實(shí)時電流值即可正比例反應(yīng)出所述光伏板上的單位面積的太陽輻照強(qiáng)度，從而正比例反應(yīng)出所述光伏板的實(shí)時發(fā)熱功率，從而自動實(shí)現(xiàn)對所述無極變速電機(jī)的輸入電流的實(shí)時控制，以使循環(huán)栗的循環(huán)速度適應(yīng)于所述保溫集水腔內(nèi)的產(chǎn)熱速度，從而盡可能地節(jié)約了循環(huán)栗的損耗。
[0011]
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的第二種技術(shù)方案是:該光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)包括真空玻璃面板、光伏板、保溫集水腔;所述保溫集水腔呈前面敞口的扁盒狀;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構(gòu)成，雙層玻璃之間為真空層;所述光伏板設(shè)置在保溫集水腔內(nèi)部，平行于真空玻璃面板;所述光伏板與外部的充電器、蓄電池通過導(dǎo)電部件順序電性連接;所述保溫集水腔內(nèi)部充滿導(dǎo)熱液體;所述導(dǎo)熱液體與保溫水箱內(nèi)部的水體通過換熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱傳遞。
[0012]作為優(yōu)選，所述光伏板外部包裹一層透明防水封套;所述保溫集水腔內(nèi)的導(dǎo)熱液體即為水，所述換熱系統(tǒng)包括進(jìn)出水管和循環(huán)栗，保溫集水腔內(nèi)的水體與保溫水箱內(nèi)的水體通過對流實(shí)現(xiàn)熱傳遞;該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低;進(jìn)一步地，所述光伏板貼近所述真空玻璃面板的內(nèi)層玻璃表面;并且，所述進(jìn)出水管中的一根連接于保溫集水腔的一側(cè)，另一根連接于保溫集水腔的另一側(cè)，進(jìn)水管與出水管的連線處于光伏板背離真空玻璃面板的一側(cè)，且所述保溫集熱水腔的底平面上陣列有球形凸起;更進(jìn)一步，各所述球形凸起的尺寸各不相同。
[0013]作為優(yōu)選，所述保溫集水腔內(nèi)的導(dǎo)熱液體為透明導(dǎo)熱油;所述換熱系統(tǒng)包括蜿蜒于保溫集水腔內(nèi)部、且連接至保溫水箱的換熱管及串接在該換熱管中的循環(huán)栗;所述換熱管為以下兩種結(jié)構(gòu)之一:其一為閉合回路，內(nèi)部封裝相變介質(zhì)，該換熱管深入保溫水箱內(nèi)部，在保溫水箱內(nèi)部形成彎曲換熱路徑;其二為開放回路，其兩個通水端均與保溫水箱內(nèi)的水體相連通。
[0014]本發(fā)明所提供的兩種技術(shù)方案的有益效果在于:該光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)在使用過程中，被系統(tǒng)的整個采光面所采集的太陽能首先照射到光伏板上，可以保障光伏板具有最大化的發(fā)電狀態(tài);而在光伏板最大發(fā)電狀態(tài)下，僅將15%左右的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，剩余熱量完全傳遞給與光伏板直接或間接接觸的導(dǎo)熱液體，最終將該剩余熱量完全用于提升保溫水箱內(nèi)的水溫；由此可見，對于上述的系統(tǒng)，在大功率發(fā)電的狀況下，尚且可以實(shí)現(xiàn)太陽能的接近100%的利用率;另外，在僅需要熱水，而不需要發(fā)電的狀況下，只需關(guān)閉光伏板與充電器、蓄電池之間的電路；即可使光伏板上的光能無法轉(zhuǎn)換為電能，最終只能以熱能形式傳遞給保溫水箱，從而使熱水供應(yīng)效率達(dá)到最大化。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1是本光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)的實(shí)施例一的側(cè)向示意圖。
[0017]圖2是實(shí)施例一中，光伏板與真空玻璃面板內(nèi)層玻璃的正向不意圖。
[0018]圖3是實(shí)施例一中，真空玻璃面板后方，對應(yīng)于內(nèi)層玻璃上半球形凸起處的水體的熱對流示意圖。
[0019 ]圖4是本光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)的實(shí)施例二的側(cè)向示意圖。
[0020]圖5是本光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)的實(shí)施例三的側(cè)向示意圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
實(shí)施例一:
圖1?圖3是本光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)的實(shí)施例一，該光伏發(fā)電熱水系統(tǒng)包括真空玻璃面板、光伏板2、保溫集水腔3;所述保溫集水腔3呈前面敞口的扁盒狀，后面為覆有保溫材料(如發(fā)泡材料)的底平面4;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔3的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構(gòu)成，即外層玻璃11和內(nèi)層玻璃12，雙層玻璃之間為真空層;所述真空層內(nèi)平鋪有所述光伏板2，所述光伏板2的背面緊貼著所述雙層玻璃的內(nèi)層玻璃12;所述光伏板2與外部的充電器(未圖示)、蓄電池(未圖示)通過導(dǎo)電部件順序電性連接;所述保溫集水腔3內(nèi)充滿水體，并通過進(jìn)水管30、出水管(未圖示)與保溫水箱(未圖示)相連通;所述進(jìn)水管30、出水管中的一根中串接有循環(huán)栗。
[0023]在實(shí)施例一中，所述光伏板2米用四角均有導(dǎo)角的娃晶片拼合而成；如圖2所不，各硅晶片的導(dǎo)角之間圍成一個空檔20，所述真空玻璃面板的內(nèi)層玻璃12的面向保溫集水腔側(cè)陣列有半球形凸起120，各所述半球形凸起120的位置如圖2所示，恰正對于由四塊相鄰的硅晶片的導(dǎo)角所圍成的空檔20中央;這樣，不僅僅提高了所述內(nèi)層玻璃12與所述保溫集水腔3內(nèi)部的水體的換熱面積;并且，從所述光伏板2上各硅晶片的導(dǎo)角空檔20處漏向光伏板2后方的光照，被各半球形凸起120所匯聚成強(qiáng)光束，穿過保溫集水腔3內(nèi)