一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的制作方法

本发明属于光伏光热利用领域，特别是涉及一种可趋利避害的光伏光热一体化装置。

背景技术

太阳能光伏发电是近些年发展较为迅速和应用较为广泛的一种发电技术，理论研究表明，照射到电池板表面的太阳能大约有80%未转换成电能，其中很大一部能量会转化为热能，以电磁波的形式辐射出去，造成光伏电池板温度升高。而光伏电池温度的升高，会降低发电效率，一般电池板每升高1℃，发电效率约下降0.3%，所以如果能把太阳能产生的热量快速带走且被利用，使太阳能在发电的同时也能产热，这样不仅能增加太阳能的利用效率，节约能源，还能减少太阳能的占地面积，一举多得。因此，太阳能光伏光热一体化成为了本领域研究人员研究的热点。

现有的光伏光热一体化技术基本都是在光伏发电模块的背部增设保温板，保温板和光伏发电模块之间走换热介质，将光伏发电中太阳能产生的热量带走用于供暖或制取生活热水，由于保温板的保温作用，可大幅减小换热介质向外界空气的传热损失，大大提高换热介质的温度，但对于供暖，光热一般只能在冬季使用，在其它季节不需要供暖时，由于光伏板与外界空气隔绝，光伏板中的热量无法被带走，导致光伏板温度升高，这时的保温板反而起不利的作用，对于制取生活热水，由于夏季太阳能充足，产热量大于用热量，依然会出现光伏板温度过高的现象，所以现有的光伏光热一体化技术只有在全年都有热负荷的场所使用时才会同时提高光伏和光热效率，这样势必会大大减小光伏光热一体化技术的使用范围，所以有必要对现有的技术作出改善，以扩大其使用范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，无论什么季节、有无热负荷都能将太阳能产生的热量迅速带走或被利用，在提高发电效率的同时也能提高光热效率，实现光伏光热一体化。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，其特征在于包括透明玻璃盖板、光伏发电模块、边框、集热板、分液管、换热管、集气管、百叶翅片、传动轴、百叶连杆和减速电机，透明玻璃盖板设置在光伏发电模块的上方，透明玻璃盖板的四条边分别与边框的四条边紧密接触，光伏发电模块的下面与集热板的上面紧密接触，集热板的下面与一排换热管紧密接触，换热管之间相隔一定距离（3~10cm），换热管的入口端与分液管连通，换热管的出口端与集气管连通，冷媒自底部分液管进入，均匀进到换热管中吸热，再从上部的集气管中汇总后流出。

所述的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，每根换热管都带有一个百叶翅片，每一个百叶翅片都有一个转轴分别与边框的上边框和下边框活动连接，且其长度方向与换热管的长度方向平行，各百叶翅片之间通过百叶连杆传动连接，可实现联动，传动轴的一端与其中一个百叶翅片的上端固连，传动轴的另一端与减速电机的输出口传动连接，各百叶翅片在减速电机的带动和传动轴的传动下，可绕着各自的转轴同步转动。

所述的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，其特征在于，百叶翅片另一种结构为：沿长度方向的一端为圆弧形状，另一端为矩形形状，当百叶翅片与边框所在的平面垂直时，圆弧形状一端的翅片将换热管包裹在里面，此时百叶翅片与换热管为圆弧面接触。

所述的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，百叶翅片可根据需要被旋转到相应的位置，具体如下：

1）当换热管里的冷媒需要从集热板中取热时，若太阳能充足，则百叶翅片与边框所在的平面平行并与换热管相距一段距离（3~8cm之间，不同地区取值不同），各百叶翅片之间紧密接触或存在部分重叠，此时所有百叶翅片、边框和玻璃盖板形成一个密闭的空间，换热管与外界空气隔绝；若太阳能不足或没有太阳能，则百叶翅片与边框所在的平面垂直且与换热管和集热板接触，此时换热管与外界空气连通；

2）当换热管里的冷媒不需要从集热板中取热时，百叶翅片与边框所在的平面垂直且与换热管和集热板接触，此时所述换热管与外界空气连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明增加的百叶翅片可根据需要灵活转动，具体效果为：

1）当换热管里的冷媒需要吸热时，若太阳能充足，则百叶翅片与边框所在的平面平行且与换热管相距一段距离，此时的百叶翅片起保温的作用，将换热管与外界空气隔绝，可大幅减小所述装置向外界的传热损失，冷媒吸收太阳能产生的热量，可大幅提高冷媒的温度，提高装置的集热效率和热泵系统的能效比；当太阳能不足或没有太阳能时，百叶翅片与边框所在的平面垂直且与换热管和集热板接触，换热管与外界空气连通，冷媒不仅能吸收太阳能产生的热量，也能吸收空气的热量（百叶翅片可起到强化换热的作用），保证了冷媒吸热量的充足，热泵系统的连续运行；

2）当换热管里的冷媒不需要吸热时，百叶翅片与边框所在的平面垂直且与换热管和集热板接触，换热管与外界空气连通，太阳能产生的热量被室外空气带走，此时的百叶翅片可起到强化换热的作用。

（3）本发明增加的百叶翅片可根据需要转到相应的位置，无论是什么季节、有无热负荷，都能将太阳能产生的热量快速带走，从而起到趋利避害的效果，可大幅提高光伏发电全年的效率。

（4）本发明提供的光伏光热一体化装置，结构简单、制作方便、附加成本低，光伏和光热效率均远高于现有的技术水平，具有广阔的市场应用前景。

前面所述的为本申请的概述，因此必然有简化、概括和细节省略的情况；本领域的技术人员应该认识到，概述部分仅是对本申请的说明，而不应看作是对本申请的任何限定。本说明书中描述的装置和/或方法和/或其他主题的其他方面、特征和优点将会由于本说明书的阐述而变得清晰。概述部分是用来以一种简化的方式导入多个将在以下具体实施方式部分进一步描述的概念。本概述部分既非用于确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非用来作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，就会更加充分地清楚理解本申请的上述和其他特征。应当理解，这些附图仅是对本申请若干实施方式的描述，不应认为是对本申请范围的限定，通过附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1是本发明的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的百叶翅片与边框所在的平面平行的俯视图。

图2是本发明的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的百叶翅片与边框所在的平面平行的侧视图。

图3是本发明的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的百叶翅片与边框所在的平面垂直的俯视图。

图4是本发明的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的百叶翅片与边框所在的平面垂直的侧视图。

图5是本发明的一种可趋利避害的光伏光热一体化装置的百叶翅片的另一种结构示意图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式部分中，结合作为说明书一部分的附图进行说明。在附图中，相同/类似的标记通常表示相同/类似的部件，除非说明书中另有说明。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的用来举例说明的实施方式不应认为是对本申请的限定。在不偏离本申请表述的主题的精神或范围的情况下，可以采用本申请的其他实施方式，并且可以对本申请做出其他变化。应该很容易理解，可以对本说明书中一般性描述的、附图中图解说明的本申请的各个方面进行各种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些改变都显然在预料之中，并构成本申请的一部分。

参照图1-4，一种可趋利避害的光伏光热一体化装置，包括透明玻璃盖板1、光伏发电模块2、边框3、集热板4、分液管5、换热管6、集气管7、百叶翅片8、传动轴9、百叶连杆10和减速电机11，透明玻璃盖板1设置在光伏发电模块2的上方，透明玻璃盖板1的四条边分别与边框3的四条边紧密接触，光伏发电模块2的下面与集热板4的上面紧密接触，集热板4的下面与一排换热管6紧密接触，换热管6之间相隔一定距离（3~10cm），换热管6的入口端与分液管5连通，换热管6的出口端与集气管7连通，冷媒自底部分液管5进入，均匀进到换热管6中吸热，再从上部的集气管7中汇总后流出。

每根换热管6都带有一个百叶翅片8，每一个百叶翅片8都有一个转轴分别与边框3的上边框和下边框活动连接，且其长度方向与换热管6的长度方向平行，各百叶翅片8之间通过百叶连杆10传动连接，可实现联动，传动轴9的一端与其中一个百叶翅片8的上端固连，传动轴9的另一端与减速电机11的输出口传动连接，各百叶翅片8在减速电机11的带动和传动轴9的传动下，可绕着各自的转轴同步转动，换热管6与集热板4的连接方式为焊接，太阳能和光伏发电模块2产生的热量通过集热板4传给冷媒及空气。该装置可在光伏发电过程中，不受季节和热负荷影响下将太阳能产生的热量快速带走或被利用，实现光伏光热一体化。

参照图5，百叶翅片8另一种结构为：百叶翅片8沿长度方向的一端为圆弧形状，另一端为矩形形状，当百叶翅片8与边框3垂直时，圆弧形状一端的翅片将换热管6包裹在里面，此时百叶翅片8与换热管6为圆弧面接触。这样设置的好处在于，将换热管6与百叶翅片3由原来的线接触变为圆弧面接触，增加了接触面积，有利于增加传热系数，进而加快换热管6里的冷媒和集热板4与空气的传热。

本发明提供的光伏光热一体化装置作为热泵系统的蒸发器，冷媒为制冷剂时，百叶翅片8可根据需要被旋转到相应的位置，具体如下：

1）当换热管6里的冷媒需要从集热板4中取热时，若太阳能充足，则百叶翅片8与边框3所在的平面平行（如图1和图2所示）并与换热管6相距一段距离（3~8cm）之间，不同地区取值不同，室外空气温度越低，取值越大，热阻越大，保温效果越好，各百叶翅片8之间紧密接触或存在部分重叠，此时所有百叶翅片8、边框3和玻璃盖板1形成一个密闭的空间，换热管6与外界空气隔绝，换热管6与百叶翅片之间温度较高的空气层充当“保温材料”，可大幅减小所述装置向外界空气的传热损失，换热管6里的制冷剂吸收太阳能产生的热量，由于装置的传热损失小，内部环境温度远高于外界空气温度，因而可大幅提高制冷剂的蒸发温度，提高装置的光热效率，同时提高热泵系统的能效比；若太阳能不足或没有太阳能时，百叶翅片8与边框3所在的平面垂直（如图3和图4所示）且与换热管6和集热板4接触，此时换热管6与外界空气连通，冷媒不仅能吸收太阳能产生的热量，也能吸收空气的热量（百叶翅片可起到强化换热的作用），保证了冷媒吸热量的充足、热泵系统的连续运行。

2）当换热管6里的冷媒不需要从集热板4中取热时（没有热负荷，如夏天），百叶翅片8与边框3所在的平面垂直（如图3和图4所示）且与换热管6和集热板4接触，此时所述换热管6与外界空气连通，此时所述换热管6与外界空气连通，百叶翅片能够强化装置与室外空气的换热，使太阳能产生的热量被室外空气快速带走，进而提高光伏发电效率。

换热管6里的制冷剂汽化后，在集气管7中汇总后进到压缩机中，经压缩机做功后，变为高温排气用于供热，供完热后的制冷剂经膨胀阀节流后进到分液管5中，分流后进到各换热管6中继续吸热汽化。

综上所述，本发明增加的百叶翅片8可根据需要转到相应的位置，无论是什么季节、有无热负荷，都能将太阳能产生的热量快速带走，从而起到趋利避害的效果，可大幅提高光伏发电全年的效率。本发明光伏发电产生的电能可以并入国家电网，也可直接用于驱动热泵系统的压缩机、水泵、风机等电力设备，实现热电联产。本发明也可与太阳能平板集热器相结合，应用于太阳能与空气能复合热泵领域。

前述已通过框图、流程图和/或实施例子进行了详细描述，阐明了本申请装置和/或方法的不同实施方式。当这些框图、流程图和/或实施例包含一个或多个功能和/或操作时，本领域的技术人员会明白，这些框图、流程图和/或实施例中的各功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合而单独地和/或共同地实施。

本领域的技术人员会认识到，以本说明书中说明的方式描述装置和/或方法，然后进行工程实践以将所描述的装置和/或方法集成到数据处理系统中，在本领域里是很常见的。也就是说，本说明书中描述的装置和/或方法中的至少一部分，可通过合理数量的实验集成到数据处理系统中。对于本说明书中所用的基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以将复数解释为单数和/或将单数解释为复数，只要这样做从上下文和/或应用上看是合适的即可。为了清楚起见，在本说明书中可能将各种单数/复数组合明确地表述出来。

本申请中公开了本申请的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本申请的其它方面和实施方式。本申请中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本申请的限定，本申请的真正保护范围和精神应当以下面的权利要求书为准。