太阳能光伏发电-热水器复合组件及系统技术方案

一种能同時利用太阳光、热辐射能的光伏－光热复合组件，使其在充分利用太阳短波波段辐射能发电的同時，还能有效地吸收太阳长波波段所产生的热能，达到降低太阳电池运行温度，减少光电转换效率损失和高得热量的生产定温热水的双重功效。本发明专利技术充分利用自然循环原理和无源自控元件，以及光热系统的标准化、模块化、高性能的最新专利技术部件，共同构筑太阳能光伏发电－热水器复合组件及系统。以满足各种规模的太阳光伏电站发电和电站生产、生活定温热水的消费需求，提高太阳能全面利用效率；开创光电－光热复合组件新技术、新产品产业化生产运用的新途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用领域，是一种能将太阳光伏发电与太阳热水系统有机组合为一体的复合组件及系统。背境技术太阳光伏发电与太阳热水是分属于太阳能光电利用和光热利用，两个不同领域的太阳能利用产业。长期以来，从科研到生产都有严格的分工并自成体系。故時至今日，国内外都还没有出現能将两种产品有机组合为一体，在利用半导体器件的光电效应进行太阳发电的同時，还能有效地收集利用太阳的辐射热能；实現边高效发电，边高得热量的生产定温热水，光电-光热双重利用的技术组件及系统。太阳光伏电池所产生的电力，与太阳辐射强度及电池面积成正比。光电转换效率则与太阳光的波长、辐射强度及电池温度直接相关，反而与电池大小没有太大关系；太阳光伏电池的输出功率具有负的温度系数，输出功率随环境温度升高而下降。因此，在无法控制太阳光辐射的情况下，如何提高或维持光伏电池稳定的光电转换效率；如何降低和有效冷却光伏电池的运行温度；一直是国际光伏建筑长期关注和努力攻克的难点、热点和重点。为了确保光伏电池能在低温下常年运行，人们通常利用辐射或对流散热方式来冷却光伏电池组件。例如在光伏电池背面加装散热片；增设专用空气流散热通道或铺设强制水冷循环系统；以及塗装高发射率的表面塗层等等。上述措施长期以来一直未能得到有效推广利用的关键在于，居高不下的能耗和成本。在一块单位面积的光伏电池板后面，为降低1-3个百分点的光电转换效率损失，而采用强制风冷或水冷所消耗的电力，完全是得不偿失。对一个大型光伏发电系统，若采用上述方案，则必须在巨额电站投资的基础上，再追加一笔可观的强制散热装置基建预算和常年维持运转费用。上述方案虽理论可行但是没有实用價值；因此，也可以说是不可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服現有技术之不足，提供一种能同時利用太阳光、热辐射能的光伏-光热复合组件，使其在充分利用太阳短波波段辐射能发电的同時，还能有效地吸收太阳长波波段所产生的热能，达到降低太阳电池运行温度，减少光电转换效率损失和高得热量的生产定温热水的双重目的。本专利技术充分利用自然循环原理和无源自控元件，以及光热系统的标准化、模块化、高性能的新专利技术部件来组装单块光伏电池板；再配搭最新专利技术成果的建筑一体化定补双循环太阳热水器，作为二级定温加热部件，共同构筑太阳能光伏发电-热水器复合组件及系统。以满足各种规模的太阳光伏电站发电和电站生产、生活定温热水的消费需求，提高太阳能利用效率；开创光电-光热复合组件新技术、新产品产业化生产运用的新途径。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在专利技术产品“定补双循环太阳热水器”(专利号ZL200320104776.5)；“放气止水阀”(专利号ZL200420104530.2)；“多功能平板集热器边框型材”(专利号ZL200420104531.7)；以及“组合式全自动输配节水阀门及系统”(专利申请号200520022569.4)；“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”(专利申请号200520099968.0)等新专利技术的基础上及定型产品的支持下，用传热效果良好的金属薄板制作一支集储合一的偏盒式温差内循环换热器；该换热器平整面板的背面焊有一排集热排管；排管后面用保温绝热、耐腐蚀、无毒无味材料紧密覆盖，以杜绝热的横向传递；集热排管保温绝热层之后为换热器的循环水箱。偏盒式温差内循环换热器上下对角处，安装有侧向开口的进出水口。偏盒式温差内循环换热器平整面板的正上方则紧贴太阳光伏电池板。随后，用已产业化生产的多功能平板集热器边框型材制作框架；按底板；保温层；偏盒式温差内循环换热器的先后秩序安装相关部件；然后在封装好的太阳光伏电池板背面塗上导热密封硅胶，紧贴偏盒式温差内循环换热器的平整面板安装光伏电池；最后再用定型玻璃压条沿边密封框架，从而完成太阳能光伏发电-热水器复合组件基础单元的整体组装。随后，再将检验合格的太阳能光伏发电-热水器复合组件基础单元的进水口，通过温控电磁阀与自来水管相联；出水口则通过专用保温管道和“放气止水阀”与“定补双循环太阳热水器”的进水口相通。“定补双循环太阳热水器”所产的定温热水，则通过组合式全自动输配节水阀门，与预置在室内的保温储热水箱和隐蔽安装在“定补双循环太阳热水器”背后下方的机动储热水箱等部件相联相通；两组以上的相邻系统，则按“组合式全自动输配节水阀门及系统”的网络连接方法，通过机动热水进、出水管与共用机动热水储水箱并联，而构成大型系统；最后，完成整个太阳能光伏发电-热水器复合组件及系统的标准化连接安装。该系统可用“定补双循环太阳热水器”的可调安装角支架安装在平屋顶上；也可选用“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”的各类专用零部件将其建筑一体化，安装在包括民族民居瓦面坡屋顶在内的各类現代建筑的斜坡屋面上。本专利技术的有益效果是，在上述五项太阳能光热利用新专利技术部件的支撑下，只需改型设计制造一支集储合一的“偏盒式温差内循环换热器”作为接口，就可有效地将太阳光伏电池板与新型太阳热利用技术部件，共同构建成崭新的一套“太阳能光伏发电-热水器复合组件”，并按成熟的标准化系统网络结构和全新的建筑一体化理念，实現包括民族民居坡屋顶在内的各类民用建筑上的安装。本专利技术开创了太阳能光电-光热复合组件产业化联合生产的先河，使边高效率发电，边高效率大得热量的生产定温热水成为可能。在有效降低太阳光伏电池运行温度，提高太阳光电转换效率的同時，能将太阳电池所产生的“废热”转化为基础水温，再输入到定温太阳热水器内继续加热到使用温度，从而提高了热水器的热效率和产水量。真正意义上的实現了双重利用和大幅度提高了太阳能利用率；并为进一步降低太阳能发电综合成本；实現千百万屋顶发电计划和开发利用太阳能空调及提高太阳能热利用水平奠定了坚实的基础。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术的关键部件作进一步说明。图1为本专利技术装有偏盒式温差内循环换热器的光伏电池复合组件的纵向断面与A-A剖面示意图；图2为本专利技术复合组件基础单元标准系统连接示意图；图3为本专利技术基础单元保温储热水箱系统及运行机制示意图；图4为本专利技术在瓦面坡屋顶上安装结构及相关部件示意图；图中1为光伏电池板；2为偏盒式温差内循环换热器面板；3为换热器集热排管；4为换热器集热排管流道绝热层；5为换热器循环储水箱；6为换热器冷水进水管；7为换热器“热水”出水管；8为太阳能收集器型材边框；9为边框防辐射伪装瓦；10为光伏电池傍路电阻盒与电源输出接口；11为保温层；12为放气止水阀；13为止回阀；14为组合式全自动输配节水阀，图中(+)为常开阀、(-)为常闭阀；15为温度传感器；16为温控冷水电磁阀，17为冷水进水总阀；18为计费水表；19为水温、水位控制、显示器；20为装有偏盒式温差内循环换热器的光伏电池基础复合组件；21为定补双循环太阳热水器；22为室内保温储热自洁水箱；23为自洁水箱进、出水，排污，放气，溢流共用管座；24为置于屋顶隐蔽处的机动热水储水箱；25为机动热水输出管；26为机动热水输入管；27为机动水箱存水二次循环控制电磁阀；28为机动水箱存水二次循环射流三通；29为室内水箱微型强制循环泵；30为室内水箱强制循环同步电磁阀；31为定补双循环太阳热水器进水口；32为定补双循环太阳热水器定温热水出水口(输水管)；33为室内保温水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光伏发电－－热水器复合组件及系统；由装有偏盒式温差内循环换热器的光伏电池复合组件（２０），与定补双循环太阳热水器（２１）；太阳能收集器型材边框（８）；边框防辐射伪装瓦（９）；放气止水阀（１２）；组合式全自动输配节水阀（１４）；保温储热自洁水箱（２２）；机动热水储水箱（２４）以及太阳收集器锁固横樑（３７），瓦面坡屋顶檁樑锁固挂勾（３８），过渡瓦（３９）；平面可调太阳入射角支架（４４）等基础单元部件和相关管、阀零配件共同组合而成；其特征在于：偏盒式温差内循环换热器面板的背面装有集热排管（３），集热排管后面用保温绝热材料（４）紧密覆盖，保温绝热层之后为换热器的循环水箱（５），循环水箱上下对角处，安有进水口（６）和出水口（７）；面板（２）的正上方则紧贴太阳光伏电池板（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂济民，
申请(专利权)人：涂济民，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]