一种太阳能光伏光热一体化的集能系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在可再生能源利用情况下使用的集能系统。更具体地说，本发明涉及一种用在太阳能利用在供应建筑物用能或农业生产清洁能源情况下的光伏光热一体化的集能系统。
【背景技术】
[0002]目前太阳能利用总的分为两大方式:一是太阳能光伏技术，将太阳能的辐射能量转化为电能，再转化为常规电力系统所采用的交流电，并用以补充各类电气设备。其中又分为多晶硅、单晶硅和非晶硅，以及光伏电池板和薄膜电池等类技术;二是太阳能光热技术，将太阳能的辐射能量转化为热能，并继续加以利用，从而取代其它类型不可再生能源用于发热的应用，除此而外还有各类跨界技术，如太阳能光热发电技术，利用太阳能聚焦产生的高热制备蒸汽，并进一步驱动蒸汽轮机发电;太阳能热风驱动发电技术，利用太阳能造成的高温空气直接驱动发电机发电等；太阳能光电光热一体化(PV T--Photo voltage/
thermal col lector)技术:在太阳能光伏装置上增加利用空气或液体循环通道，通过空气或液体循环带走太阳能光伏板接受阳光所产生的热量。现有的PVT类装置大多处于实验室研究阶段，尚无成熟产品推广。
[0003]目前相关实验装置主要有以下两种方式:一是采用空气收集热量一一在光伏板的背部设置空气通道，通过自然或机械方式在通道中流通空气，使得照射到太阳能收集器上的热量在经过光电转换后继续加热通道内的空气，并在冬季通过空气将所收集的热量带到室内，作为室内加热用，在夏季则将空气排入周边，在收集热量的同时，也给光伏板带来了降温的效果，使得光伏板能保持在较为有利的温度，提高光伏板的发电能力;二是采用管路系统收集热量:通过在光伏板的背部设置液体通道(主要采用水作为媒体)收集热量。该方案得到的是被加热的液体(水)。由于液体换热所需要的水管系统体积较小，且被加热的水较易输送、储存和交换，与空气相比可以更加方便的应用，或者还有组合式，将上述技术组合成为一套，既采用空气、也采用水的方式。
[0004]但上述方式的虽然原理均无问题，但却有以下不足:
[0005]其一，上述换热技术为用于其它如供热通风类场合的常规技术手段，在温差较大的场合，上述技术均无问题。但在用于光伏光热一体化的场合，则遇到了完全不同的特性需求:太阳能属于低密度能源，尽管单位平米的能量可达到1000W，但却是完全的短波辐射，通过光伏板接收能量并升温的过程与常规管材在温差较大的对流情况下换热有极大的换热机理差别。而上述的技术方式并不适用于辐射换热。对空气而言，完全靠辐射加热空气的效果极差，空气被加热完全靠大量长时间辐射造成光伏板升温，再通过传导/对流转给空气，传输效率并不高;对水而言，由于采用常规的水系统方式(盘管)无法以较高的密度覆盖光伏板的反面，造成了光热接收面积仅为光伏接受面积的极小部分，同样由于面积过小，能够接受导热和辐射的面积同样不足以大量地接收太阳辐射热量及有光伏板所传递的热量。
[0006]其二，太阳能收集器本身的构造、重量、尺寸、接管等一系列配合技术则成为了上述方式的局限，使得原本已非常复杂的太阳能光伏设备变得更加复杂。尤其是遇到太阳能建筑一体化的需求时，简便轻捷耐用低成本成为了该技术的最基本要求。
[0007]其三，所采用的材料多为金属类，由于目前太阳能光伏电池已向薄膜电池方向发展，力求轻薄柔软，而现有的集热方法却仍然是笨大厚重的方案，给太阳能建筑一体化带来了不便。
[0008]另外，目前常用的太阳能热水装置，其使用目的为建筑物内的生活或生产所需热水，如洗浴、清洁、加热等。其工作原理为采用合适的面积接收太阳能，将所接受到的太阳能转化成为热能，并通过热水将热能传送到储存设备或用户，其结构为平板式和管式两大类。其中平板式采用金属盘管作为热媒通道，通过各类增强方式使得摄入的太阳能最大限度地转化成为加热通道中热水的热能;管式采用真空玻璃管作为接收单元，在管内通过水流或进一步嵌入金属管，采用过流式或热管式原理进一步提高其热量转化效率。
[0009]上述技术的局限性在于主要以生活用水为目标，故将最终所需的水温定为55°C-60°C，而因此不得不采用代价较大的设备结构形式来提高热能转换后的热媒温度。因此带来了入射阳光转换效率受限、设备结构复杂，从而带来设备笨重、成本过高等缺憾。而在需要较低水温的场合，尤其是对于冬季供暖设备如地暖系统的供水，仅需要35°C_45°C的水温，上述主要服务于生活热水的设备所提供的水温反而过高，其设备代价、安装局限等不足便相当明显。
[0010]而从中国的能源结构来看，目前的供暖仍然还是以燃煤为主，其尽管经过了数十年的能源结构改革、各类新型技术的引进，仍然无法将燃煤总量有效控制，而燃煤造成的各类环境问题，如污染、碳排放、PM2.5等，更是成为了中国经济发展的重大障碍;再加上中国南方地区多年来争议的“南方供暖”，以及在现代农业中急速增加的农业能耗中的冬季植物生长环境温度控制需求，均在呼唤一种能够大面积取代现有化石能源、同时性价比与现有技术有较大优势的太阳能低温供热设备问世。
【发明内容】
[0011]本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0012]本发明还有一个目的是提供一种太阳能光伏光热一体化的集能系统，其能够适用于大规模地安装应用，具有轻便、易维护，同时有意识地降低供水温度，以低温供暖作为主要目标，从而以一种“经济适用”的方式来大规模地解决供暖的能耗问题，具有技术适应性强，成本可控，实用效果好的效果。
[0013]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种太阳能光伏光热一体化的集能系统，包括:
[0014]至少一个集能装置，所述集能装置包括一用于光电转换的光伏单元；
[0015]—用于光热转换的光热单元，其包括至少一层呈格栅状的集热板，所述集热板内的每个格栅均呈纵向贯通，以限定与各格栅相对应的多个弧状容纳空腔；
[0016]其中，所述光伏单元设置在光热单元的一侧表面，所述集热板的容纳空腔通过水循环机构进而与蓄水机构连接，所述光伏单元与蓄电机构连接进而构成集能系统。
[0017]优选的是，其中，所述光伏单元为采用单晶硅、多晶硅或非晶硅中的任意一种材料制成的太阳能电池板。
[0018]优选的是，其中，所述光伏单元为薄膜太阳能电池。
[0019]优选的是，其中，所述集热板为采用透光高分子材料制成的塑料板。
[0020]优选的是，其中，所述蓄水单元包括冷水池和热水池，所述水循环机构包括分别连接至冷水池、热水池的第一干管、第二干管，所述第一干管通过分别设置在各容纳空腔内的支管进而与第二干管连通。
[0021]优选的是，其中，所述集热板内的格栅包括三层，所述支管均设置在中间层的格栅内，进而使得上下层的格栅分别构成隔热空腔。
[0022 ]优选的是，其中，所述第一干管、第二干管内部通道截面面积为支管内部通道截面面积的3-5倍以上，所述第一干管、第二干管壁厚为支管壁厚的2倍以上。
[0023]优选的是，其中，所述支管采用添加了黑色素的高分子材料制成。
[0024]优选的是，其中，所述集热板与光伏单元相对的一侧表面设置有用以反射光线及红外线的高分子反射膜。
[0025]优选的是，其中，还包括控制单元，所述集热板上设置有与控制单元连接的热传感器，所述水循环机构管路上设置有与控制单元连接的水栗、电磁阀，所述蓄水单元与外部供暖设备连接，进而构成集能供暖循环系统。
[0026]本发明至少包括以下有益效果:本发明集能系统，其采用光热单元进行热能收集后的水温尽管较低(35—一50°0，无法应用于生活热水如洗浴、