悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置及其方法，它包括壳体、保温密封材料、透明材料、透光薄膜电池、蓄热体、绝热材料、调节挡板、风力发电机、支架。本发明专利技术是内部布置紧凑的面板结构，由外向内分为五层结构，分别为透明层、电池层、空气层、蓄热层和绝热层。本发明专利技术中一部分阳光通过薄膜电池发电，并利用薄膜电池的散热量加热空气，其余阳光穿透薄膜电池加热蓄热体，通过蓄热体放热加热空气，所得热空气用于发电或供暖。本发明专利技术夏季可提供最大的发电量，冬季则可以同时满足发电和供暖的需求，并通过蓄热功能实现装置昼夜连续稳定运行。本发明专利技术可以紧贴牢固地布置于高层建筑物的外墙墙体上，具有采光面积大，占用空间小，超强抗风性的特点，同时不影响建筑物美观，因此具有很好的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置及其方法
本专利技术属于太阳能发电和热利用
，特别是涉及一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置及其方法。
技术介绍
当今世界面临着能源紧缺和环境污染的问题，向太阳这个取之不尽的清洁能源宝库索取能量，已成为世界各国今后能源开发的主要目标，其中太阳能发电应是提供未来大规模电力的主力。太阳能发电分为太阳能热动力发电和太阳能光伏发电，太阳能热动力发电需要集中用地、由于系统结构复杂、投资成本高，目前尚未形成产业化，而太阳能光伏发电已是目前太阳能发电产业的主流技术，技术成熟，产业化程度高，并且方便与建筑物相结合构建分布式能源。目前太阳能光伏方阵一般布置在建筑物的屋顶以便于采光，但随着社会经济的发展，未来的高层建筑物越来越多，屋顶采光面积的比重减小，外墙采光面积的比重增大，因此将太阳能光伏方阵布置在高层建筑物外墙上具有良好的发展前景。太阳能电池主要分为硅晶体电池和薄膜电池，目前硅晶体电池占据主流市场，但原料硅提纯工艺存在高污染问题，不利于未来社会的可持续发展，并且在实际应用中，晶体硅电池由于其温度效应和光谱响应范围窄的影响，使原本较高的光电转换效率大打折扣，从而影响光伏组件的实际发电量。而薄膜电池具有成本较低、能耗低、污染小、耐热性好、弱光性能好等特点，因此被认为是新一代有前途的太阳能电池。薄膜电池可分为透光型薄膜电池和不透光型薄膜电池，其中透光型薄膜电池的应用领域更为广泛，尤其适合与建筑物相结合。虽然薄膜电池的弱光性能较好，但目前薄膜电池的光电转换效率仍很低，转化过程中太阳能的大部分能量都转化为热能白白损失掉了，对这部分能量进行回收和利用具有重要的节能价值。鉴于现阶段我国冬季雾霾污染严重，采用不消耗化石燃料的清洁供暖方式迫在眉睫，若能将太阳能中未进行光电转化的辐射能进行合理利用，冬季用于清洁供暖，夏季用于电网调峰，将对我国经济发展和环境保护产生十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能利用率高、兼有发电供暖及蓄热功能、结构紧凑、拆装方便、应用范围广的悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置。本专利技术的另一个目的在于提供一种将太阳能薄膜电池发电和太阳能热空气发电及供暖相耦合，实现太阳能综合全面利用的方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术解决方案是：本专利技术是一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置，它包括壳体、保温密封材料、透明材料、透光薄膜电池、蓄热体、绝热材料、调节挡板、风力发电机、支架；所述的发电供暖装置为具有一定厚度的立式长方条形面板，其由外向内分为五层结构，分别为透明层、电池层、空气层、蓄热层和绝热层；所述的壳体构成了发电供暖装置的顶面、底面和两侧面，并在壳体的内侧填充保温密封材料；所述的透明材料构成了发电供暖装置的透明层，并在透明层的底部设有带滤网的进风口，顶部设有出风口；所述的透光薄膜电池粘附在透明材料上构成了发电供暖装置的电池层；所述的绝热材料构成发电供暖装置的绝热层，并在绝热层的顶部设有出风口；所述的蓄热体粘附在绝热材料上构成了发电供暖装置的蓄热层；电池层和蓄热层之间保持一定的间距，其形成的夹层空间构成了发电供暖装置的空气层，该空气层不仅通过发电供暖装置透明层的进风口和出风口与室外环境相通，并且通过发电供暖装置绝热层的出风口与室内环境相通；所述的调节挡板安装在壳体的顶面内壁中间位置；所述的风力发电机安装在发电供暖装置透明层的出风口位置；所述的支架与发电供暖装置的壳体以及绝热材料进行焊接并将整个装置固定安装在高层建筑物的外墙墙体上。利用上述悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置的太阳能利用方法，它包括以下步骤：1）白天直射和漫射的太阳光穿过发电供暖装置透明层的透明材料到达发电供暖装置电池层的透光薄膜电池表面；一部分太阳光被薄膜电池吸收，其余太阳光穿透薄膜电池到达发电供暖装置蓄热层的蓄热体表面；2）被薄膜电池吸收的太阳光的部分能量通过光伏效应转化为电能向外输出，剩余能量转化为热能向发电供暖装置空气层的空气传递热量；3）到达蓄热体表面的太阳辐射能被蓄热体吸收，蓄热体温度升高并向发电供暖装置空气层的空气传递热量最后达到平衡温度，夜间蓄热体对发电供暖装置空气层的空气继续放热，蓄热体温度逐渐降低；4)发电供暖装置空气层内形成的热空气向上流动不断吸热并膨胀加速，越来越多的热能转变为动能，并在顶部出口处热能转变为动能的比例达到最大；夏季期间将调节挡板向内移动关闭发电供暖装置绝热层的出风口，高速热气流从发电供暖装置透明层的出风口排出对风力发电机进行做功发电；冬季期间将调节挡板向外移动关闭发电供暖装置透明层的出风口，热气流从发电供暖装置绝热层的出风口排出对室内进行供暖；而外界冷空气在压差作用下从发电供暖装置透明层的进风口进入发电供暖装置空气层进行补充。采用上述方案后，本专利技术具有以下几个特点：1、太阳能利用率高。本专利技术中，一部分太阳光通过薄膜电池发电，发挥了薄膜电池光谱响应范围宽的优点，并充分利用薄膜电池的散热用于加热空气，使这部分太阳光能量利用率很高，其余阳光穿透薄膜电池用于加热蓄热体，通过蓄热体的吸放热过程得到充分利用，因此本专利技术的太阳能利用率很高。2、兼有发电、供暖和蓄热功能。本专利技术夏季可提供最大的发电量，冬季则可以同时满足发电和供暖的需求，并通过蓄热功能实现装置昼夜连续稳定运行的性能。3、装置结构紧凑，拆装方便。该装置是一种内部布置合理紧凑的面板结构，容易固定安装在高层建筑物的外墙墙体上，也容易进行拆卸和转移到其它建筑物上。4、应用范围广。该装置可以紧贴牢固地布置于高层建筑物的外墙墙体上，具有采光面积大，占用空间小，超强抗风性的特点，同时不影响建筑物美观，因此具有很广泛的应用范围。综上所述，本专利技术的优点是：太阳能利用率高、兼有发电与供暖以及蓄热功能、结构紧凑、拆装方便、应用范围广。因此本专利技术可成为太阳能应用中容易推广的一种技术，尤其适合与高层建筑物相结合，进行低成本模块化生产，可被广泛应用于太阳能
中。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1是本专利技术的装置内部结构侧视图；图2是本专利技术的装置内部结构俯视图；图3是本专利技术的装置户外安装示意图。具体实施方式一、装置如图1、图2所示，本专利技术是一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置，它包括壳体1、保温密封材料2、透明材料3、透光薄膜电池4、蓄热体5、绝热材料6、调节挡板7、风力发电机8、支架9；所述的发电供暖装置为具有一定厚度的立式长方条形面板，其由外向内分为五层结构，分别为透明层、电池层、空气层、蓄热层和绝热层；所述的壳体1构成了发电供暖装置的顶面11、底面12和两侧面13，并在壳体1的内侧填充保温密封材料2；所述的透明材料3构成了发电供暖装置的透明层，并在透明层的底部设有带滤网的进风口31，顶部设有出风口32；所述的透光薄膜电池4粘附在透明材料3上构成了发电供暖装置的电池层；所述的绝热材料6构成发电供暖装置的绝热层，并在绝热层的顶部设有出风口61；所述的蓄热体5粘附在绝热材料6上构成了发电供暖装置的蓄热层；电池层和蓄热层之间保持一定的间距，其形成的夹层空间构成了发电供暖装置的空气层，该空气层不仅通过发电供暖装置透明层的进风口31和出风口32与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置，其特征在于：它包括壳体、保温密封材料、透明材料、透光薄膜电池、蓄热体、绝热材料、调节挡板、风力发电机、支架；所述的发电供暖装置为具有一定厚度的立式长方条形面板，其由外向内分为五层结构，分别为透明层、电池层、空气层、蓄热层和绝热层；所述的壳体构成了发电供暖装置的顶面、底面和两侧面，并在壳体的内侧填充保温密封材料；所述的透明材料构成了发电供暖装置的透明层，并在透明层的底部设有带滤网的进风口，顶部设有出风口；所述的透光薄膜电池粘附在透明材料上构成了发电供暖装置的电池层；所述的绝热材料构成发电供暖装置的绝热层，并在绝热层的顶部设有出风口；所述的蓄热体粘附在绝热材料上构成了发电供暖装置的蓄热层；电池层和蓄热层之间保持一定的间距，其形成的夹层空间构成了发电供暖装置的空气层，该空气层不仅通过发电供暖装置透明层的进风口和出风口与室外环境相通，并且通过发电供暖装置绝热层的出风口与室内环境相通；所述的调节挡板安装在壳体的顶面内壁中间位置；所述的风力发电机安装在发电供暖装置透明层的出风口位置；所述的支架与发电供暖装置的壳体以及绝热材料进行焊接并将整个装置固定安装在高层建筑物的外墙墙体上。...

【技术特征摘要】
1.一种悬挂式太阳能薄膜电池耦合热气流发电供暖装置，其特征在于：它包括壳体、保温密封材料、透明材料、透光薄膜电池、蓄热体、绝热材料、调节挡板、风力发电机、支架；所述的发电供暖装置为具有一定厚度的立式长方条形面板，其由外向内分为五层结构，分别为透明层、电池层、空气层、蓄热层和绝热层；所述的壳体构成了发电供暖装置的顶面、底面和两侧面，并在壳体的内侧填充保温密封材料；所述的透明材料构成了发电供暖装置的透明层，并在透明层的底部设有带滤网的进风口，顶部设有出风口；所述的透光薄膜电池粘附在透明材料上构成了发电供暖装置的电池层；所述的绝热材料构成发电供暖装置的绝热层，并在绝热层的顶部设有出风口；所述的蓄热体粘附在绝热材料上构成了发电供暖装置的蓄热层；电池层和蓄热层之间保持一定的间距，其形成的夹层空间构成了发电供暖装置的空气层，该空气层不仅通过发电供暖装置透明层的进风口和出风口与室外环境相通，并且通过发电供暖装置绝热层的出风口与室内环境相通；所述的调节挡板安装在壳体的顶面内壁中间位置；所述的风力发电机安装在发电供暖装置透明层的出风口位置；所述的支架与发电供暖装置的壳体以及绝热材料进行焊接并将整个装置固定安装在高层建筑物的外墙墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，张亮，
申请(专利权)人：陈志强，
类型：发明
国别省市：福建,35