本发明专利技术公开了一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，涉及太阳能光伏光热一体化应用领域，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，将太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，提高光电转化效率，并进行余热利用；所述冷却模块包括吸热板和位于其下方PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道。本发明专利技术解决了流道与吸热板的连接问题，提高了系统的综合利用效率，具有结构简单、成本低、重量轻和冷却效果好的优点，便于制作和大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器
本专利技术涉及太阳能光伏光热一体化应用领域，具体涉及一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器。
技术介绍
太阳能高效利用是解决能源短缺与环境污染问题的有效途径之一。目前，太阳能光伏和光热利用技术已日趋成熟。然而，太阳能的辐射密度低、不稳定以及成本高等诸多问题制约着太阳能产业的后续发展，聚光技术可以使单位面积光伏电池输出更多的电量，有效的缓解了上述缺点，提高了太阳能在光照强度较弱地区的利用率。其中，线性菲涅尔透镜成本低廉、易于安装，可以满足小型家庭用户的实际需求。商用的单晶硅电池在标准测试工况下效率可达到15％～18％，其余大部分能量被转化为热。然而，由于硅材料本身的限制，随着光伏电池温度升高，其电效率逐渐下降，聚光装置的使用使光伏电池的温升更加明显，电效率急剧下降，同时长时间高强度的辐射降低了光伏电池和整个集热装置的使用寿命。采用不同冷却介质(如水或空气)对光伏电池进行冷却，可以提高发电效率的同时又产生低品位的热量，与单独利用光热和光伏的装置相比，节省了安装费用与空间，提高了能量利用率，增加整个装置的运行寿命。而平板型结构的集热器，易于与建筑一体化，可以满足现代建筑发展的需求。传统的光伏光热一体化太阳能集热器中吸热板与冷却流道多采用管板式结构，即铜制吸热板与圆形流道相连接的方式，这种连接多采用焊接工艺，若铜制吸热板的厚度太薄，焊接过程中易打穿变形，若厚度过厚，又影响了热量的传递和装置的重量，这种管板式结构对焊接工艺要求高，且加工困难，影响美观；另一方面，吸热板与流道的实际接触面积接近于线接触，换热面积太小，总热阻过大，影响了热量的传递，降低了整个系统的光电和光热转化效率；同时，吸热板和圆形流道都是铜制品，初期投资成本昂贵。因此，本领域的技术人员致力于开发一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，采用新型的流道结构，解决流道与吸热板的连接问题，实现保温材料与流道的一体化，还具有重量轻，成本低，结构简单，加工方便和冷却效果好的优点，易于制作与大规模生产，同时提高了整个装置的光伏和光热综合利用效率、运行寿命及稳定性。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是流道与吸热板的连接问题，缓解了传统管板式结构热阻大且成本过高的不足，实现了流道与保温材质的一体化设计，其制作工艺简单，便于大规模生产，可以提高整个装置的光伏和光热综合利用效率，运行寿命及稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，用于将所述线性菲涅尔透镜聚集到所述光伏模块表面的太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，延长光伏模块的寿命，提高光电转换效率，并进行余热利用；所述冷却模块包括吸热板和位于其下方的PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道；所述吸热板的上表面与所述光伏模块的底部外表面连接，所述吸热板的下表面与所述PVC结构的接触部分连接。线性菲涅尔透镜将太阳辐射以光带的形式聚集到光伏模块上，提高了太阳辐射的能流密度；在PVC结构表面设置流道实现流道和保温材质的一体化设计；冷却介质通过流道可以直接与吸热板接触，提高了冷却效果，增强了光伏电池的光电转换效率。进一步地，聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器还包括支撑框架；所述支撑框架包括长柱，上层框架和设置于所述上层框架下方的下层框架；所述长柱一端固定在所述上层框架上，另一端固定在所述下层框架上；所述线性菲涅尔透镜固定于所述上层框架上，所述光伏模块和所述冷却模块安装于所述下层框架内。支撑框架用于支撑线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块，其中，可以通过调整长柱的垂直长度改变线性菲涅尔透镜与光伏模块之间的垂直距离，以调节光伏模块上表面能流密度分布。进一步地，所述光伏模块包括光伏组件和位于其上的玻璃盖板。进一步地，所述光伏组件包括第一EVA胶、光伏电池、第二EVA胶和透明背板；所述第一EVA胶、所述光伏电池、所述第二EVA胶和所述透明背板从上到下依次连接。光伏组件形成一体化的光伏电池板，对光伏电池进行保护，具有良好的电绝缘性、抗氧化性和耐腐蚀性。进一步地，所述玻璃盖板的侧面与所述下层框架内表面密封连接，作用是防止灰尘和水汽渗入；所述玻璃盖板的下表面与所述光伏组件的上表面之间留有间隙，所述玻璃盖板、所述光伏组件和所述下层框架的部分内表面形成一个密封空间，所述密封空间内部充满空气，防止热量散失。进一步地，所述吸热板为铜制品，可以有效地降低换热热阻。进一步地，所述支撑框架为铝制品。进一步地，所述流道可设置为并联形式或串联形式；所述并联形式是指第一直流通道和第二直流通道之间设置有多个并联的分支直流通道，其中所述第一直流通道的一端设置为冷却介质入口，所述第二直流通道的一端设置为冷却介质出口；所述串联形式是指多个直流通道首尾相连形成流道，所述流道的一端设置为冷却介质入口，所述流道的另一端设置为冷却介质出口。进一步地，所述流道的截面形状可设置为矩形、半圆形、三角形和梯形中的一种或几种。进一步地，所述下层框架还填充有保温层，这种结构防止热量散失且可以满足建筑一体化的需求。本专利技术提出的聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器与现有技术相比，具有如下的有益效果：1)本专利技术在PVC材料上表面开槽形成流道，与吸热板直接连接，工艺简单，避免传统焊接连接的不足，且保证质量。2)冷却介质经过流道，直接与吸热板接触换热，提高了冷却效果。3)采用PVC结构(具有一定的保温性能)代替传统的铜管，价格便宜，质量轻，实现保温层材料和流道的一体化设计。4)通过采用线性菲涅尔透镜聚光技术提高了太阳辐射的能流密度；同时，线性菲涅尔透镜成本低廉，易于安装。5)本专利技术提出的聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，通过冷却介质冷却光伏模块，延长了光伏电池的寿命，提高了光电转换效率；同时，冷却介质携带的热量在生活中被充分利用，提高了整个装置的综合利用效率。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的整体结构分解示意图；图2是如图1所示的较佳实施例的光伏模块和冷却模块的分解示意图；图3是PVC结构上流道的串联形式示意图；图4是PVC结构上流道的并联形式示意图；图5是流道截面为方形的示意图；图6是流道截面为半圆形的示意图；图7是流道截面为三角形的示意图；图8是流道截面为梯形的示意图；其中，1-支撑框架，2-保温层，3-线性菲涅尔透镜，4-卡槽，5-冷却介质入口，6-冷却介质出口，7-玻璃盖板，8-空气夹层，9-第一EVA胶，10-光伏电池，11-第二EVA胶，12-透明背板，13-吸热板，14-PVC结构。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，用于将所述线性菲涅尔透镜聚集到所述光伏模块的太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，提高光电转换效率，并进行余热利用；其特征在于，所述冷却模块包括吸热板和位于其下方的PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道；所述吸热板的上表面与所述光伏模块的底部外表面连接，所述吸热板的下表面与所述PVC结构的接触部分连接。
【技术特征摘要】
1.一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，用于将所述线性菲涅尔透镜聚集到所述光伏模块的太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，提高光电转换效率，并进行余热利用；其特征在于，所述冷却模块包括吸热板和位于其下方的PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道；所述吸热板的上表面与所述光伏模块的底部外表面连接，所述吸热板的下表面与所述PVC结构的接触部分连接。2.如权利要求1所述的一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，其特征在于，还包括支撑框架；所述支撑框架包括长柱，上层框架和设置于所述上层框架下方的下层框架；所述长柱一端固定在所述上层框架上，另一端固定在所述下层框架上；所述线性菲涅尔透镜固定于所述上层框架上，所述光伏模块和所述冷却模块安装于所述下层框架内。3.如权利要求2所述的一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，其特征在于，所述光伏模块包括光伏组件和位于其上方的玻璃盖板。4.如权利要求3所述的一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，其特征在于，所述光伏组件包括第一EVA胶、光伏电池、第二EVA胶和透明背板；所述第一EVA胶、所述光伏电池、所述第二E...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐洪涛，王宁，张晨宇，张拴羊，罗祝清，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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