專利名稱：基于光伏電池的pvt系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，主要用于利用太陽光產(chǎn)生熱能和電能。
背景技術(shù)：
晶體硅光伏電池在運行過程中電池溫度的升高會導(dǎo)致輸出功率減少。為獲得最多的太陽輻射，總是將光伏板置于最佳傾角，在較高的環(huán)境溫度下若不采取冷卻措施，光伏電池的工作溫度通常會達(dá)到60 80°C，使得其發(fā)電效率急劇下降。因此，若要最大程度的利用光伏電池，必須借助自然對流或強迫對流利用氣體或液體對光伏板進(jìn)行冷卻，以減弱其溫升。若流體帶走的熱量能加以某種形式的利用，則既能夠增加光伏電池產(chǎn)生的電能，又可以獲得無償?shù)臒崮?。與單純的光伏或者光熱系統(tǒng)相比，PVT系統(tǒng)占用空間小，可產(chǎn)生兩種能量收益，整體效率比單一的光伏或者光熱系統(tǒng)都高。但現(xiàn)有的PVT組件多為訂制封裝，成本較高，且無法在已有的光伏系統(tǒng)上改造利用，增加了用戶的成本支出。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、成本低、得熱量穩(wěn)定的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于它包括第一換熱回路、第二換熱回路以及控制上述兩個回路進(jìn)行換熱的換熱器；其中第一換熱回路包括通過管道串聯(lián)成一回路的集熱器和絕熱儲液罐，所述換熱器一側(cè)換熱通道串接于集熱器出口端和絕熱儲液罐之間；第二換熱回路包括通過管道依次串聯(lián)成一回路的壓縮機和帶換熱功能的儲熱水箱，所述換熱器另一側(cè)換熱通道則串接于壓縮機的進(jìn)口端和儲熱水箱的出口端之間。所述集熱器包括采用導(dǎo)熱有機硅粘結(jié)劑粘結(jié)于光伏電池板背面的板管結(jié)構(gòu)，該板管結(jié)構(gòu)另一側(cè)設(shè)置用于壓緊板管結(jié)構(gòu)的鋁制壓板，該壓板另一側(cè)間隔一定距離布置封裝用鋁背板，所述壓板兩側(cè)的空隙內(nèi)填充保溫層。所述板管結(jié)構(gòu)包括相互平行的進(jìn)液管和出液管，以及首尾分別與進(jìn)液管和出液管垂直連通且均勻分布的分管，其中進(jìn)液管和出液管上位于對角的兩端封閉，各分管之間相互平行布置并采用超聲波焊接有鋁板，該鋁板另一側(cè)與光伏電池板粘結(jié)。所述集熱器進(jìn)口端和絕熱儲液罐之間串接有循環(huán)泵。所述循環(huán)泵和絕熱儲液罐之間的連接管道上采用三通連接膨脹罐。所述儲熱水箱的出口端和換熱器的換熱通道之間串接有節(jié)流閥。所述換熱器為板式換熱器。本實用新型的有益效果是1、本實用新型利用循環(huán)液體(位于第一換熱回路中) 冷卻光伏電池并由液體將熱量傳遞給蒸發(fā)器(即板式換熱器)，相比現(xiàn)有技術(shù)中直膨式系統(tǒng)采用太陽能電池的冷卻器與熱泵蒸發(fā)器合二為一的換熱器，其實際系統(tǒng)的構(gòu)建更為方
3便，從而降低了加工制造難度，方便了光伏-光熱建筑一體化系統(tǒng)的實現(xiàn)；2、采用熱泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)移集熱器產(chǎn)生的熱量，相比于直接換熱的方式，得熱量更加穩(wěn)定；3、集熱器與光伏電池之間采用高導(dǎo)熱有機硅粘結(jié)，可利用現(xiàn)有的平板太陽能熱水器板管式換熱器組件，進(jìn)行少許改裝后，直接粘結(jié)在光伏電池背面即可使用，較之現(xiàn)有技術(shù)中集熱器與光伏電池預(yù)制封裝的結(jié)構(gòu)，其成本更低，實施難度小，且便于推廣；4、在冬季積雪地區(qū)，集熱器還可以由熱泵驅(qū)動反向制熱，可方便的清除光伏電池之上的冰雪，同時不需要額外增加任何結(jié)構(gòu)或占地空間。

圖1是本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的A-A向剖視圖。圖3是本實用新型板管結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例包括第一換熱回路、第二換熱回路以及控制上述兩個回路進(jìn)行換熱的板式換熱器6 ；其中第一換熱回路包括集熱器1，其出口端通過換熱器6 —側(cè)換熱通道與絕熱儲液罐3連通，該絕熱儲液罐另一端則通過管道連接循環(huán)泵2后與集熱器1 的入口端連通；第二換熱回路包括壓縮機7，其出口端通過管道依次連接帶換熱功能的儲熱水箱5和節(jié)流閥4，該節(jié)流閥另一端通過換熱器6另一側(cè)換熱通道與壓縮機7的進(jìn)口端連通。集熱器1將光伏電池產(chǎn)生的熱量吸收并轉(zhuǎn)移至管道中的流體，同時在第二換熱回路中的壓縮機作用下，通過換熱器6將流體中的熱量轉(zhuǎn)移至儲熱水箱5中。如圖2所示，所述集熱器1包括采用導(dǎo)熱有機硅粘結(jié)劑粘結(jié)于光伏電池板9背面的板管結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)簡單易于加工，而且成本低；該板管結(jié)構(gòu)另一側(cè)設(shè)置鋁制壓板1-1， 對板管結(jié)構(gòu)施加一定壓力，保證板管結(jié)構(gòu)和光伏電池背板之間結(jié)合緊密，并保證導(dǎo)熱熱阻最??；所述壓板1-1另一側(cè)間隔一定距離布置封裝用鋁背板1-2，所述壓板1-1兩側(cè)的空隙內(nèi)填充保溫層1-3，以隔絕外界溫度波動對系統(tǒng)的影響。如圖3所示，所述板管結(jié)構(gòu)包括相互平行的進(jìn)液管1-4和出液管1-5，以及首尾分別與進(jìn)液管1-4和出液管1-5垂直連通且均勻分布的分管1-6，其中進(jìn)液管1-4和出液管 1-5上位于對角的兩端封閉，各分管1-6之間相互平行布置并采用超聲波焊機焊接有鋁板 1-7，該鋁板另一側(cè)與光伏電池板9背面的鋁制翅片8粘結(jié)。一般情況，在光伏電池正向放置的條件下，出液管1-5位于上端，進(jìn)液管1-4位于下端，中間分管1-6采用三通與進(jìn)、出液管1-4、1-5垂直連接，分管1-6液體流向和進(jìn)出液管流體為垂直關(guān)系。集熱器1也可采用若干個上述板管結(jié)構(gòu)連接而成，分別采用螺紋連接進(jìn)出液管，并將總進(jìn)液口上端和總出液口下端的兩個管道封閉(即兩個封閉端位于對角上)。進(jìn)液管1-4的進(jìn)口連接循環(huán)泵2，循環(huán)泵2和絕熱儲液罐3之間的連接管道上采用三通連接膨脹罐10，保證當(dāng)流體溫度升高較多，體積發(fā)生膨脹時，膨脹罐10吸收多余壓力，以免對管道連接造成損壞。在循環(huán)泵2的壓力驅(qū)動下，集熱器1的板管結(jié)構(gòu)內(nèi)的流體呈近似對角流動，流體在受熱膨脹后向上浮升，同時對進(jìn)入的低溫流體產(chǎn)生一定的負(fù)壓，此兩者壓力方向與循環(huán)泵2的壓力方向相同，以節(jié)省循環(huán)泵2的功耗。[0018]本實施例的工作原理是系統(tǒng)運行時，光伏電池受到光照，將部分光輻射轉(zhuǎn)換為電能，剩余一部分輻射轉(zhuǎn)換為熱能，集熱器1將部分熱能吸收并轉(zhuǎn)移至管道中的流體；流體由循環(huán)泵2驅(qū)動，進(jìn)入PVT端板式換熱器6 —側(cè)換熱通道內(nèi)；換熱器6另一側(cè)換熱通道與熱泵壓縮機7相連，壓縮機7壓縮熱泵工質(zhì)，成為高壓氣體，高壓氣體進(jìn)入包含換熱器的儲熱水箱5，在其內(nèi)冷凝放熱，將集熱器1吸收的熱量釋放至保溫水箱的水中，并加以儲存。冷凝放熱后的工質(zhì)，壓力降低，經(jīng)過節(jié)流閥4，返回進(jìn)入PVT端板式換熱器6另一側(cè)換熱通道的進(jìn)口，并在該換熱器內(nèi)完成換熱，將熱量轉(zhuǎn)移至儲熱水箱5中，如此反復(fù)循環(huán)。本實施例利用循環(huán)液體冷卻光伏電池并由液體將熱量傳遞給蒸發(fā)器的方式，相對于熱泵工質(zhì)直接蒸發(fā)冷卻光伏電池的方式，引入了第二傳熱介質(zhì)，雖然增加了傳熱溫差，但相比直膨式系統(tǒng)需采用太陽能電池的冷卻器與熱泵蒸發(fā)器合二為一的換熱器，其實際系統(tǒng)的構(gòu)建更為方便，加工制造難度降低，便于實現(xiàn)光伏-光熱建筑一體化系統(tǒng)。此外，第二傳熱介質(zhì)的引入，也為同時滿足供熱需求和電池冷卻要求提供了靈活處理的余地，例如增加地源儲熱等。在冬季積雪地區(qū)，集熱器1還可以由熱泵(包括節(jié)流閥、帶換熱功能的儲熱水箱、換熱器和壓縮機)驅(qū)動反向制熱，方便地清除光伏電池之上的冰雪，同時不需要額外增加任何結(jié)構(gòu)或占地空間。
權(quán)利要求1.一種基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于它包括第一換熱回路、第二換熱回路以及控制上述兩個回路進(jìn)行換熱的換熱器(6)；其中第一換熱回路包括通過管道串聯(lián)成一回路的集熱器(1)和絕熱儲液罐(3)，所述換熱器(6) —側(cè)換熱通道串接于集熱器(1)出口端和絕熱儲液罐C3)之間；第二換熱回路包括通過管道依次串聯(lián)成一回路的壓縮機(7)和帶換熱功能的儲熱水箱(5)，所述換熱器(6)另一側(cè)換熱通道則串接于壓縮機(7)的進(jìn)口端和儲熱水箱(5)的出口端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述集熱器(1)包括采用導(dǎo)熱有機硅粘結(jié)劑粘結(jié)于光伏電池板背面的板管結(jié)構(gòu)，該板管結(jié)構(gòu)另一側(cè)設(shè)置用于壓緊板管結(jié)構(gòu)的鋁制壓板(1-1)，該壓板另一側(cè)間隔一定距離布置封裝用鋁背板(1-2)，所述壓板(1-1)兩側(cè)的空隙內(nèi)填充保溫層(1-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述板管結(jié)構(gòu)包括相互平行的進(jìn)液管(1-4)和出液管(1-5)，以及首尾分別與進(jìn)液管(1-4)和出液管(1-5)垂直連通且均勻分布的分管(1-6)，其中進(jìn)液管(1-4)和出液管(1-5)上位于對角的兩端封閉，各分管(1-6)之間相互平行布置并采用超聲波焊接有鋁板(1-7)，該鋁板另一側(cè)與光伏電池板粘結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述集熱器(1)進(jìn)口端和絕熱儲液罐C3)之間串接有循環(huán)泵O)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)泵(2)和絕熱儲液罐C3)之間的連接管道上采用三通連接膨脹罐(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述儲熱水箱(5)的出口端和換熱器(6)的換熱通道之間串接有節(jié)流閥G)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器(6)為板式換熱器。
專利摘要本實用新型涉及一種基于光伏電池的PVT系統(tǒng)。本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、成本低、得熱量穩(wěn)定的基于光伏電池的PVT系統(tǒng)。解決該問題的技術(shù)方案是基于光伏電池的PVT系統(tǒng)，其特征在于它包括第一換熱回路、第二換熱回路以及控制上述兩個回路進(jìn)行換熱的換熱器；其中第一換熱回路包括通過管道串聯(lián)成一回路的集熱器和絕熱儲液罐，所述換熱器一側(cè)換熱通道串接于集熱器出口端和絕熱儲液罐之間；第二換熱回路包括通過管道依次串聯(lián)成一回路的壓縮機和帶換熱功能的儲熱水箱，所述換熱器另一側(cè)換熱通道則串接于壓縮機的進(jìn)口端和儲熱水箱的出口端之間。本實用新型主要用于利用太陽光產(chǎn)生熱能和電能。
文檔編號H01L31/052GK201946616SQ20102068537
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者張晉茂, 杜強, 沈煜, 麻凱恩 申請人:浙江省能源與核技術(shù)應(yīng)用研究院