太陽能光電光熱一體化組件及其太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能光電光熱一體化組件及其太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是：包括一具有金屬外框的光伏電池板，以及依次平行且重疊設(shè)置在光伏電池板背面的金屬薄板式換熱器和保溫材料層；金屬薄板式換熱器和保溫材料層通過金屬固定夾快速固定在光伏電池板的金屬外框內(nèi)，可快速將標(biāo)準(zhǔn)的光伏電池板直接改造成光電光熱一體化組件。本發(fā)明的光熱光電一體化組件具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壓損小、重量輕巧、安裝靈活、承壓性高、耐腐蝕和低成本等特點(diǎn)。進(jìn)而減少中低溫太陽能熱電系統(tǒng)的初投資和安裝空間，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，適用于兼有熱電需求的民用及工業(yè)場(chǎng)合。
【專利說明】太陽能光電光熱一體化組件及其太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，特別涉及一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]冷熱電聯(lián)產(chǎn)是一種建立在能量梯級(jí)利用概念基礎(chǔ)上，將制熱(或制冷)及發(fā)電過程一體化的總能系統(tǒng)。其能夠?qū)Σ煌焚|(zhì)的能量進(jìn)行梯級(jí)利用，溫度比較高的、具有較大可用能的熱能用來被發(fā)電，而溫度比較低的低品位熱能則被用來供熱或是制冷。這樣做不僅提高了能源的利用效率，而且減少了碳化物和有害氣體的排放，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中采用光伏電池與太陽能熱水器相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，其中，普通光伏電池組件的轉(zhuǎn)換效率一般約為5?18%，轉(zhuǎn)化率低、成本高；且當(dāng)光伏電池組件的工作溫度逐漸升高后，其光電轉(zhuǎn)換效率降低，并影響電池堆的使用壽命；因此國內(nèi)在此領(lǐng)域的實(shí)際使用較少，主要處于研究領(lǐng)域。若及時(shí)將光伏電池冷卻，不僅能有效利用轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的余熱，而且可提高光電轉(zhuǎn)換效率，從而提高單位面積的太陽能綜合利用效率，大大降低光伏光熱的成本，有利于大規(guī)模推廣。
[0004]此外，目前國內(nèi)外的中低溫光電光熱技術(shù)品種繁多，按照冷卻光伏電池的方法主要可分為風(fēng)冷式和液冷式兩種:風(fēng)冷式光電光熱技術(shù)一般是通過自然對(duì)流或者輔助機(jī)械通風(fēng)利用室外空氣對(duì)光伏電池進(jìn)行冷卻。液冷式光電光熱技術(shù)一般是在常規(guī)太陽能集熱器的基礎(chǔ)上，貼敷上一層光伏電池實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，其又可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式以及熱管式。
[0005]雖然中低溫的光電光熱技術(shù)種類較多，但卻有著各自的缺點(diǎn):風(fēng)冷式光電光熱技術(shù)的熱利用效率非常低，主要原因是因?yàn)榭諝獾臒崃W(xué)屬性較差，因此該技術(shù)只能非常有限地提升光電效率和太陽能綜合利用效率；而且在某些場(chǎng)合該技術(shù)受限于建筑通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)用范圍較小。
[0006]液冷式光電光熱技術(shù)的熱利用效率一般相對(duì)而言比較高，這是由于液體(通常是水、丙酮、氨等作為介質(zhì))的較高熱力學(xué)屬性決定的。不過該技術(shù)依然存在許多的缺陷:所采用的集熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，且與光電板的接觸熱阻非常大，經(jīng)常需要利用導(dǎo)熱硅膠或者額外的激光焊接基板、包裹基板來解決集熱結(jié)構(gòu)與光電板之間的接觸問題；此外通常這類集熱結(jié)構(gòu)的肋片效率非常較低(一般每隔一段距離鋪設(shè)一段管路)，并且工作介質(zhì)的流動(dòng)阻力(壓力損失)一般較高。因此綜上所述，該技術(shù)對(duì)光電效率和太陽能綜合利用效率的提升能力亦有限，而且不適合大規(guī)模地工程推廣。
[0007]因此研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、熱效率高、壓損小且易于推廣的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)勢(shì)在必行，經(jīng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明技術(shù)方案相同的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、熱效率高、壓損小的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，并能夠方便現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)的改造，降低成本，提高應(yīng)用可行性。
[0009]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種太陽能光電光熱一體化組件，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括依次重疊設(shè)置的光伏電池板、金屬薄板式換熱器和保溫材料層；還包括一個(gè)用于安裝光伏電池板、金屬薄板式換熱器和保溫材料層的金屬外框，該金屬外框由側(cè)框以及與側(cè)框背面的背框構(gòu)成；光伏電池板固定在金屬外框的側(cè)框內(nèi)，并與背框之間留有用于安裝金屬薄板式換熱器和保溫材料層的間隙；金屬薄板式換熱器為一個(gè)與光伏電池板背面整體接觸的平面金屬板體，所述平面金屬板體由兩片平行設(shè)置的金屬薄板通過全密封焊接構(gòu)成，并具有一個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口；所述金屬薄板式換熱器和保溫材料層通過金屬固定夾與金屬外框的背框配合快速固定在光伏電池板背面與金屬外框之間；具體為:金屬固定夾為一 U形彈性金屬件，保溫材料層的側(cè)邊上分布有若干金屬固定夾容納腔，該U形彈性金屬件內(nèi)置于金屬固定夾容納腔；所述U形彈性金屬件在金屬薄板式換熱器與保溫材料層嵌入光伏電池板與背框之間后，一端抵住金屬薄板式換熱器，另一端抵住金屬外框的背框，并通過彈性形變力將金屬薄板式換熱器的正面緊貼住光伏電池板的背面。
[0010]優(yōu)選的，所述金屬外框的側(cè)框與背框可整體成形，也可以采用分體式，由螺栓或卡扣等連接固定。
[0011]優(yōu)選的，所述金屬薄板式換熱器可通過連接管件依次串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。
[0012]優(yōu)選的，所述平面金屬板體的兩片金屬薄板中，一片為無波紋平面薄板，另一片為在內(nèi)側(cè)表面沖壓成型出導(dǎo)流凸起或凸筋的波紋狀薄板。
[0013]優(yōu)選的，所述平面金屬板體中的無波紋平面薄板緊貼光伏電池板背面，波紋狀薄板緊貼保溫材料層。
[0014]優(yōu)選的，所述波紋狀薄板為鼓泡式波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干排均勻分布的導(dǎo)向凸起，且相鄰排的導(dǎo)向凸起錯(cuò)開設(shè)置。
[0015]優(yōu)選的，所述波紋狀薄板為直條形波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的直條形導(dǎo)流凸筋，且所述相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
[0016]優(yōu)選的，所述波紋狀薄板為人字形波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的人字形導(dǎo)流凸筋，所述相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
[0017]優(yōu)選的，在所述U形彈性金屬件中抵住金屬薄板式換熱器的一端設(shè)置有金屬薄片，該金屬薄片的厚度小于U形彈性金屬件的厚度，且連接有金屬薄片的U形彈性金屬件一端外表面與金屬薄片外表面齊平。
[0018]優(yōu)選的，所述U形彈性金屬件中抵住金屬薄板式換熱器的一端，通過在該端內(nèi)表面機(jī)加工切削出厚度小于彈性金屬件厚度的金屬薄片段。
[0019]還提供一種基于上述太陽能光電光熱一體化組件的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括支架、太陽能光熱光電一體化組件、工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)，太陽能光熱光電一體化組件根據(jù)太陽高度角傾斜設(shè)置在支架上；其包括一具有金屬外框的光伏電池板，以及依次平行且重疊設(shè)置在光伏電池板背面的金屬薄板式換熱器和保溫材料層；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能充放電控制器、逆變器、蓄電池和并網(wǎng)逆變器，太陽能充放電控制器具有一個(gè)與太陽能光熱光電一體化組件的光伏電池板接線端口電連接的充電接口，一個(gè)與蓄電池電連接的充放電接口，一個(gè)與并網(wǎng)逆變器連接的放電接口，以及一個(gè)與逆變器連接的放電接口 ；充電狀態(tài)，由太陽能充放電控制器接通光伏電池板與蓄電池的連接，對(duì)蓄電池充電；用電狀態(tài)，由太陽能充放電控制器根據(jù)光伏電池板與蓄電池的電壓選用光伏電池板或蓄電池作為電源，并通過逆變器或并網(wǎng)逆變器放電；工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括保溫水箱、盤管換熱器、循環(huán)泵、工質(zhì)進(jìn)口管路、工質(zhì)出口管路，保溫水箱內(nèi)置一盤管換熱器，盤管換熱器的進(jìn)液端通過工質(zhì)進(jìn)口管路與金屬薄板式換熱器的工質(zhì)出口連通，盤管換熱器的出液端通過工質(zhì)出口管路與金屬薄板式換熱器的工質(zhì)進(jìn)口連通，工質(zhì)出口管路上設(shè)置有循環(huán)泵，該循環(huán)泵由太陽能發(fā)電系統(tǒng)供電。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:金屬薄板式換熱器是由兩片互相平行、一片具有不規(guī)則波紋表面的金屬薄板相疊而成，板片之間形成不等截面的薄形流道，通過流通的工作介質(zhì)與光伏電池背板直接進(jìn)行熱量交換。由于該換熱器是平板式結(jié)構(gòu)，可與光伏電池背板無縫貼合，完全消除了接觸熱阻的影響。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管板式集熱結(jié)構(gòu)高出3-5倍，熱回收率可高達(dá)90%以上。
[0021]同時(shí)，金屬固定夾采用鋁合金、不銹鋼等高強(qiáng)度金屬一次壓制成型的U形彈性金屬件，具有良好的硬度、柔韌性、抗拉性、耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)。該金屬固定夾可將金屬薄板式換熱器直接扣牢在光伏電池的側(cè)框與背板之間，實(shí)現(xiàn)換熱結(jié)構(gòu)與光伏電池背板的無縫緊密貼合，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)直接將光伏電池板改造成光電光熱一體化組件的目的，降低成本。整個(gè)接觸過程不采用其他任何貼合材料，不僅減少了額外的熱阻，亦降低了整個(gè)組件的造價(jià)。
[0022]另外，U形彈性金屬件的前端具有一個(gè)金屬薄片，使其能夠更好地壓合金屬薄板式換熱器；同時(shí)，在拆卸時(shí)，能夠利用金屬薄片較弱的彈性形變力順利夾取，進(jìn)而方便使用工具甜等進(jìn)行拆卸。
[0023]金屬外框的側(cè)框與背框整體成形時(shí)，金屬薄板式換熱器略小于光伏電池板，以便順利安裝，而保溫材料層于光伏電池板尺寸可一致，其可通過略微形變進(jìn)行安裝，組裝方便、快捷；金屬外框采用分體時(shí)，金屬薄板式換熱器、光伏電池板與保溫材料層可做成一致的規(guī)格，且該分體形式有利于對(duì)現(xiàn)有光伏電池板進(jìn)行改裝。
[0024]波紋板片通常由厚度為0.5?3_的不銹鋼、鋁、鈦、鑰等薄板沖制而成，可以任意根據(jù)光伏電池板的長寬尺寸定制。其換熱系數(shù)高、壓損小、高承壓、耐腐蝕，且生產(chǎn)工藝簡單，標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)化程度高，成本低廉。通過使用各種不同形式的磨具可將金屬薄板壓成形狀各異的波紋，并在波紋板片的兩個(gè)角上開有四個(gè)角孔，作為工作介質(zhì)的進(jìn)出口通道。金屬薄板的波紋形式主要有人字形波紋、直條波紋、橫直波紋、梯形平直波紋、曲折形波紋和鼓泡型等。這些波紋設(shè)計(jì)構(gòu)成了復(fù)雜的流道，使得工作介質(zhì)在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)下產(chǎn)生紊流，所以該集熱結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)較高。兩個(gè)薄板片采用全焊接工藝密封工藝焊接而成(如氬弧焊)，不采用任何非金屬密封材料，因而有較高的耐溫、耐壓性能，可適用的工作溫度和壓力范圍非常廣泛。此外由于薄板均采用金屬?zèng)_壓加工而成，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度高,大規(guī)模生產(chǎn)的價(jià)格比管板式約低40%-60%。
[0025]保溫材料能夠減少金屬薄板式換熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高組件的集熱效率。保溫材料需要導(dǎo)熱系數(shù)小、不吸水、有一定的硬度等特點(diǎn)，厚度一般為3-5厘米。常用的保溫材料有聚苯乙烯、聚氨脂等。保溫材料可根據(jù)工作介質(zhì)不同的進(jìn)出口管徑進(jìn)行開孔。[0026]太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的光伏電池板輸出電能,金屬薄板式換熱器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)工作介質(zhì)，完成與光伏電池交換熱量并將其傳遞至保溫水箱中儲(chǔ)存；系統(tǒng)產(chǎn)生的部分電能被用來驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵工作，另一部分電能則用于并網(wǎng)或者儲(chǔ)存至蓄電池中以滿足額外的電力負(fù)載；同時(shí)，使得太陽能光伏電池板被冷卻，光電效率提高、光伏電池使用壽命增加實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)，大大提高資料的利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件正視圖。
[0028]圖2為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件剖面圖。
[0029]圖3為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件后視圖。
[0030]圖4為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件分解圖。
[0031]圖5為本發(fā)明中金屬外框結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6為本發(fā)明中金屬薄板式換熱器、保溫材料層以及金屬固定夾安裝金屬外框內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖7為本發(fā)明中金屬固定夾結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖8為本發(fā)明中具有鼓泡式波紋的金屬薄板式換熱器三維剖視圖。
[0035]圖9為本發(fā)明中鼓泡型波紋狀薄板正視圖。
[0036]圖10為本發(fā)明中具有鼓泡式波紋的金屬薄板式換熱器三維組裝圖。
[0037]圖11為本發(fā)明中直條型波紋狀薄板正視圖。
[0038]圖12為本發(fā)明中另一種實(shí)施方式的直條型波紋狀薄板正視圖。
[0039]圖13為本發(fā)明中人字型波紋狀薄板正視圖。
[0040]圖14為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件垂直聯(lián)接陣列。
[0041]圖15為本發(fā)明中太陽能光電光熱一體化組件水平聯(lián)接陣列。
[0042]圖16為基于上述太陽能光電光熱一體化組件的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例
[0043]請(qǐng)參閱圖1、2、3、4，本發(fā)明揭示了一種太陽能光電光熱一體化組件包括一光伏電池板20，以及依次平行且重疊設(shè)置在光伏電池板20背面的金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17。
[0044]還包括一個(gè)用于安裝光伏電池板20、金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17的金屬外框21，如圖5所示，該金屬外框21由側(cè)框21a以及與側(cè)框21a背面的背框21b構(gòu)成。
[0045]光伏電池板20固定在金屬外框21的側(cè)框21a內(nèi)，并與背框21b之間留有用于安裝金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17的間隙。
[0046]金屬薄板式換熱器18為一個(gè)與光伏電池板20背面整體接觸的平面金屬板體,該平面金屬板體由兩片平行設(shè)置的金屬薄板通過全密封焊接構(gòu)成，并具有一個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口 19和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口 16 ;在太陽能光電光熱一體化組件中光伏電池板20的上部還具有一個(gè)接線端口 22，金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17的中間頂部均留空以便光伏電池板20的接線端口 22接線所需。
[0047]金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17通過金屬固定夾15與金屬外框21的背框21b配合快速固定在光伏電池板20背面與金屬外框21之間。
[0048]如圖6所示，具體為:金屬固定夾15為一 U形彈性金屬件，保溫材料層17的側(cè)邊上分布有若干金屬固定夾容納腔，該U形彈性金屬件內(nèi)置于金屬固定夾容納腔；U形彈性金屬件在金屬薄板式換熱器18與保溫材料層17嵌入光伏電池板20與背框21b之間后,一端抵住金屬薄板式換熱器18，另一端抵住金屬外框21的背框21b，并通過彈性形變力將金屬薄板式換熱器18的正面緊貼住光伏電池板20的背面。
[0049]作為本發(fā)明更具體的實(shí)施方式，如圖7所示，在U形彈性金屬件中抵住金屬薄板式換熱器18的一端設(shè)置有金屬薄片18a，該金屬薄片18a的厚度小于U形彈性金屬件18的厚度，且連接有金屬薄片18a的U形彈性金屬件一端外表面與金屬薄片18a外表面齊平。
[0050]作為本發(fā)明再更一步的實(shí)施方式，U形彈性金屬件中抵住金屬薄板式換熱器18的一端，通過在該端內(nèi)表面機(jī)加工切削出厚度小于彈性金屬件厚度的金屬薄片段。
[0051]另外，上述金屬外框21的側(cè)框21a與背框21b可整體成形，也可以采用分體式，由螺栓或卡扣等連接固定。整體成形時(shí)，金屬薄板式換熱器18略小于光伏電池板20，以便順利安裝，而保溫材料層17于光伏電池板20尺寸可一致，其可通過略微形變進(jìn)行安裝，組裝方便、快捷；金屬外框21采用分體時(shí)，金屬薄板式換熱器18、光伏電池板20與保溫材料層17可做成一致的規(guī)格，且該分體形式有利于對(duì)現(xiàn)有光伏電池板進(jìn)行改裝。
[0052]本實(shí)施例中，光伏電池板21、金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17為矩形，工質(zhì)進(jìn)口 19和工質(zhì)出口 16分別有兩個(gè)，并開在矩形的四角直角處。
[0053]為能在較低的雷諾數(shù)下產(chǎn)生紊流，提高金屬薄板式換熱器18的換熱效率，金屬薄板式換熱器18平面金屬板體的兩片金屬薄板中，一片為無波紋平面薄板24，另一片為在內(nèi)側(cè)表面沖壓成型出導(dǎo)流凸起或凸筋的波紋狀薄板25。本發(fā)明中的金屬薄板式換熱器18整體不采用任何非金屬密封材料；波紋板片由厚度為0.5?3mm的不銹鋼、鋁、鈦、鑰等薄板沖制而成，可以任意根據(jù)光伏電池板的長寬尺寸定制，并通過使用不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋。
[0054]為提高換熱面積，平面金屬板體中的無波紋平面薄板24緊貼光伏電池板21背面，波紋狀薄板25緊貼保溫材料層17。
[0055]如圖8、9、10所示，該波紋狀薄板25為鼓泡式波紋，具體為:波紋狀薄板25的內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干排均勻分布的導(dǎo)向凸起，且相鄰排的導(dǎo)向凸起錯(cuò)開設(shè)置；無波紋平面薄板24的四周與波紋狀薄板25四周全密封焊接后，形成一個(gè)在矩形內(nèi)腔中分布導(dǎo)向凸起的換熱介質(zhì)紊流通道23。
[0056]本技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，這里波紋狀薄板25的紋路僅僅是示意性的，不是局限性的。如圖11、12所示，波紋狀薄板為的紋路也可以是直條形波紋，具體為:波紋狀薄板25的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的直條形導(dǎo)流凸筋，且相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置，這里的直條形導(dǎo)流凸筋可以根據(jù)安裝需求平行或垂直設(shè)置。該具有垂直或平行直條形導(dǎo)流凸筋的波紋狀薄板25與無波紋平面薄板24焊接后形成換熱介質(zhì)紊流通道28或換熱介質(zhì)紊流通道29。[0057]另外，如圖13所示，波紋狀薄板25也可以為人字形波紋，具體為:波紋狀薄板25的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的人字形導(dǎo)流凸筋，相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置，進(jìn)而形成換熱介質(zhì)紊流通道30。
[0058]金屬薄板式換熱器可通過連接管件依次串聯(lián)或者并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。圖14、15給出了太陽能光電光熱一體化組件陣列的兩種水平串聯(lián)和垂直串聯(lián)聯(lián)接方式，其通過使用標(biāo)準(zhǔn)的管路連接件26連接構(gòu)成換熱矩陣。
[0059]如圖16所示，本發(fā)明還公開了一種基于上述太陽能光電光熱一體化組件的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其包括支架2、太陽能光熱光電一體化組件1、工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
[0060]具體的:
太陽能光熱光電一體化組件I根據(jù)太陽高度角傾斜設(shè)置在支架2上；其包括一具有金屬外框21的光伏電池板20，以及依次平行且重疊設(shè)置在光伏電池板背面的金屬薄板式換熱器18和保溫材料層17。
[0061]太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能充放電控制器11、逆變器12、蓄電池13和并網(wǎng)逆變器14，太陽能充放電控制器11具有一個(gè)與太陽能光熱光電一體化組件I的光伏電池板接線端口 22電連接的充電接口，一個(gè)與蓄電池13電連接的充放電接口，一個(gè)與并網(wǎng)逆變器14連接的放電接口，以及一個(gè)與逆變器12連接的放電接口。
[0062]在充電狀態(tài)，由太陽能充放電控制器11接通光伏電池板20與蓄電池13的連接，對(duì)蓄電池13充電；用電狀態(tài)下，由太陽能充放電控制器11根據(jù)光伏電池板20與蓄電池13的電壓選用光伏電池板20或蓄電池13作為電源，并通過逆變器12或并網(wǎng)逆變器14放電。
[0063]工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括保溫水箱6、盤管換熱器5、循環(huán)泵3、工質(zhì)進(jìn)口管路4、工質(zhì)出口管路9，保溫水箱6內(nèi)置一盤管換熱器5，盤管換熱器5的進(jìn)液端通過工質(zhì)進(jìn)口管路4與金屬薄板式換熱器18的工質(zhì)出口連通，盤管換熱器5的出液端通過工質(zhì)出口管路9與金屬薄板式換熱器19的工質(zhì)進(jìn)口連通，工質(zhì)出口管路9上設(shè)置有循環(huán)泵3，該循環(huán)泵3由太陽能發(fā)電系統(tǒng)供電。另外，保溫水箱6上設(shè)置補(bǔ)水閥門7和熱水閥門8。當(dāng)然，在保溫水箱6內(nèi)也相應(yīng)設(shè)置有液位開關(guān)，以及根據(jù)液位開關(guān)信號(hào)自動(dòng)控制補(bǔ)水閥門7啟閉的控制器，此為太陽能熱水器公知技術(shù)，這里不再贅述。
[0064]太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)整體工作原理為:
太陽能光電光熱一體化組件利用光伏電池板吸收太陽能之后產(chǎn)生電能，其產(chǎn)生的電能則通過電線10連接進(jìn)入太陽能充放電控制器11，部分電能通過逆變器12轉(zhuǎn)換電壓供循環(huán)泵或其他負(fù)載使用，另一部分電能直接儲(chǔ)存至蓄電池13中或者通過并網(wǎng)逆變器14直接輸入公共電網(wǎng)。系統(tǒng)各組成部分容量按工程實(shí)際情況而定。
[0065]在吸收電能的同時(shí)，光伏電池板溫度升高，溫度較低的循環(huán)介質(zhì)在循環(huán)泵3的作用下通過工質(zhì)進(jìn)口管路4進(jìn)入光電光熱一體化組件的金屬薄板式換熱器18，此時(shí)太陽能熱量將由光伏電池板20傳遞至金屬薄板式換熱器18中溫度較低的循環(huán)工作介質(zhì)，循環(huán)介質(zhì)溫度上升后通過工質(zhì)出口管路9返回至保溫水箱6中的盤管式換熱器5，與保溫水箱中的低溫冷水進(jìn)行熱交換，并將熱量以熱水的形式儲(chǔ)存在保溫水箱6中。將熱量傳遞給水之后，工作介質(zhì)溫度降低，在循環(huán)泵3在作用下開始下一次的循環(huán)過程。當(dāng)水箱水溫達(dá)到用戶所需水平之后，通過控制閥門8可將熱水送至用戶。當(dāng)水箱水量消耗下降后，控制閥門7可開啟 進(jìn)行冷水補(bǔ)給。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能光電光熱一體化組件，其特征在于:包括依次重疊設(shè)置的光伏電池板、金屬薄板式換熱器和保溫材料層； 還包括一個(gè)用于安裝光伏電池板、金屬薄板式換熱器和保溫材料層的金屬外框，該金屬外框由側(cè)框以及與側(cè)框背面的背框構(gòu)成； 光伏電池板固定在金屬外框的側(cè)框內(nèi)，并與背框之間留有用于安裝金屬薄板式換熱器和保溫材料層的間隙； 金屬薄板式換熱器為一個(gè)與光伏電池板背面整體接觸的平面金屬板體，所述平面金屬板體由兩片平行設(shè)置的金屬薄板通過全密封焊接構(gòu)成，并具有一個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口 ；
所述金屬薄板式換熱器和保溫材料層通過金屬固定夾與金屬外框的背框配合快速固定在光伏電池板背面與金屬外框之間；具體為: 金屬固定夾為一 U形彈性金屬件，保溫材料層的側(cè)邊上分布有若干金屬固定夾容納腔，該U形彈性金屬件內(nèi)置于金屬固定夾容納腔；所述U形彈性金屬件在金屬薄板式換熱器與保溫材料層嵌入光伏電池板與背框之間后，一端抵住金屬薄板式換熱器，另一端抵住金屬外框的背框，并通過彈性形變力將金屬薄板式換熱器的正面緊貼住光伏電池板的背面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬外框的側(cè)框與背框可整體成形，也可以采用分體式，由螺栓或卡扣等連接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬薄板式換熱器可通過連接管件依次串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述平面金屬板體的兩片金屬薄板中，一片為無波紋平面薄板，另一片為在內(nèi)側(cè)表面沖壓成型出導(dǎo)流凸起或凸筋的波紋狀薄板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述平面金屬板體中的無波紋平面薄板緊貼光伏電池板背面，波紋狀薄板緊貼保溫材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述波紋狀薄板為鼓泡式波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干排均勻分布的導(dǎo)向凸起，且相鄰排的導(dǎo)向凸起錯(cuò)開設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述波紋狀薄板為直條形波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的直條形導(dǎo)流凸筋，且所述相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述波紋狀薄板為人字形波紋，具體為:波紋狀薄板的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的人字形導(dǎo)流凸筋，所述相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:在所述U形彈性金屬件中抵住金屬薄板式換熱器的一端設(shè)置有金屬薄片，該金屬薄片的厚度小于U形彈性金屬件的厚度，且連接有金屬薄片的U形彈性金屬件一端外表面與金屬薄片外表面齊平。
10.一種基于上述太陽能光電光熱一體化組件的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括支架、太陽能光熱光電一體化組件、工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)，太陽能光熱光電一體化組件根據(jù)太陽高度角傾斜設(shè)置在支架上；其包括一具有金屬外框的光伏電池板，以及依次平行且重疊設(shè)置在光伏電池板背面的金屬薄板式換熱器和保溫材料層； 太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能充放電控制器、逆變器、蓄電池和并網(wǎng)逆變器，太陽能充放電控制器具有一個(gè)與太陽能光熱光電一體化組件的光伏電池板接線端口電連接的充電接口，一個(gè)與蓄電池電連接的充放電接口，一個(gè)與并網(wǎng)逆變器連接的放電接口，以及一個(gè)與逆變器連接的放電接口 ；充電狀態(tài)，由太陽能充放電控制器接通光伏電池板與蓄電池的連接，對(duì)蓄電池充電；用電狀態(tài)，由太陽能充放電控制器根據(jù)光伏電池板與蓄電池的電壓選用光伏電池板或蓄電池作為電源，并通過逆變器或并網(wǎng)逆變器放電； 工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括保溫水箱、盤管換熱器、循環(huán)泵、工質(zhì)進(jìn)口管路、工質(zhì)出口管路，保溫水箱內(nèi)置一盤管換熱器，盤管換熱器的進(jìn)液端通過工質(zhì)進(jìn)口管路與金屬薄板式換熱器的工質(zhì)出口連通，盤管換熱器的出液端通過工質(zhì)出口管路與金屬薄板式換熱器的工質(zhì)進(jìn)口連通，工質(zhì)出口管路上設(shè)置有循環(huán)泵，該循環(huán)泵由太陽能發(fā)電系統(tǒng)供電。
【文檔編號(hào)】H01L31/0525GK103594538SQ201310582985
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張行星, 許鷹, 徐吉浣 申請(qǐng)人:南通星昀能源科技有限公司