专利名称：热管式太阳能光电光热综合利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种热管式太阳能光电光热综合 利用装置。
背景技术：
目前，我国推出低碳经济战略经济政策，改变我国能源利用效率的低下和煤炭等 化石能源使用比重过大导致了我国能源问题更加严峻和环境破坏日趋严重的状况。太阳能 因为其可再生以及对环境友好的优点，是重要的传统能源替代物。目前太阳能的利用方式 主要包括光热转换利用和光电转换利用。单独的光电或光热系统，只能得到一种收益。而太阳能光伏/热水(PV/T)系统属 于一种太阳能光电/光热综合利用系统，既可将太阳能转化为高品位的电能输出，还可将 剩余太阳能转换为热能并加以收集利用，此外，系统中的载热介质还可有效地对光伏电池 进行冷却，提高其光电的性能，因此，这种系统的太阳能综合利用的效率远高于单独的光电 或光热系统。但普通的PV/T集热器大都直接以水作为载热介质，在高纬度寒冷地区容易 发生结冰现象，从而影响正常使用；此外由于水直接通入集热板内部，容易造成集热板被腐 蚀，降低其使用年限。热管是一种高效的导热组件，其导热能力甚至大于大多数金属，且热 管内使用低凝固、低沸点以及低腐蚀性的工质，在寒冷条件下不易发生结冰现象，因此将热 管应用于太阳能光伏/热水集热器中，既可解决在高纬度寒冷地区应用的结冰问题，还可 迅速地将光伏电池板处的热量传走，降低其温度，从而提高其效率，另外还可减轻外界对集 热板的腐蚀，延长其使用年限。在已有的相关专利中，如太阳能平板热水器01257502. X，它虽然也采用了热管进 行导热，但它仅是太阳能光热利用结构，且其板芯为热管加翅片的结构形式，不利于层压光 伏电池；另外，如光伏光热集热器CN101106167A，一种太阳能热电利用装置02216271. 2等， 它们均采用在集热板里直接走水作为收集热量的方式，属于普通的PV/T集热器，不具有抗 冻的功能，不能在寒冷地区使用，容易受腐蚀，且这种方式中水与集热板间的传热属于单相 换热，热传输能力不强。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出一种热管式太阳能光电光热综合 利用装置，该系统在普通太阳能光电光热综合利用机构的基础上，加入了热管导热技术，将 热管技术和太阳能光热、光电利用相结合，既提高了太阳能的综合利用效率，同时也解决了 在不同地域条件下的使用问题。具体的技术解决方案如下热管式太阳能光电光热综合利用装置包括储水箱和光伏/热水板，所述储水箱上 设有进水口和出水口 ；所述光伏/热水板包括热管，光伏电池以及金属导热板；所述光伏/ 热水板位于储水箱下方；所述光伏电池串联成条状，且均布设于导热金属板的上表面，相邻两列光伏电池 之间设有间隙，光伏电池的上方设有玻璃盖板；所述热管为由热管的冷凝段管和热管的蒸发段管组成的分体式热管，导热金属板 的背面均布设有热管的蒸发段管，每根热管的蒸发段管位于相邻两列光伏电池之间的间隙 处；储水箱内均布设有热管的冷凝段管；每根热管的冷凝段管的一端分别连通着工质上升 管的一端，另一端分别连通着工质回流管；工质上升管的另一端连通着每根热管的蒸发段 管的一端，工质回流管的另一端连通着每根热管的蒸发段管的另一端；导热金属板的背面 还设有隔热层，且隔热层包裹着热管的蒸发段。所述光伏电池的背面设有高太阳能吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜，上表面设有 透明的聚氟乙烯复合膜。所述相邻光伏电池之间的间隙为12-20mm。所述玻璃盖板与光伏电池上表面之间的间距为30 40mm。所述隔热层材料为聚苯乙烯泡沫材料，厚度为40 50mm。本实用新型与现有技术相比的优点在于该系统既能从光热、光电两方面对太阳 能加以利用，大大提高了对太阳能的综合利用效率；同时又解决了普通太阳能光电光热综 合利用系统不能在高纬寒冷地区使用的问题，扩大了其地域使用范围；此外，通过热管间接 地进行热量传输，避免了需要在PV/T板内直接通水进行热量传输的方式，从而大大降低了 水对PV/T板芯的腐蚀，提高了其使用年限。
图1为本实用新型结构示意图。图2为光伏热水板横剖图。图3为光伏电池板芯横剖图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。实施例如图1所示，热管式太阳能光电光热综合利用装置包括储水箱3和光伏/热水板 1。储水箱3上设有进水口和出水口。光伏/热水板1包括热管121，光伏电池113和导热 金属板115，光伏/热水板1位于储水箱3下方。光伏电池113串联成条状，且均布设于导热金属板115的上表面，光伏电池的背面 设有一层具有高吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜(TPT) 114，可以增强对太阳能的吸收以及 使光伏电池113与导热金属板115间有较好电绝缘的作用；其上表面通过塑料材料(EVA) 设有透明的聚氟乙烯复合膜111，见图2及图3。相邻两列光伏电池113之间设有间隙，间 隙为15mm。光伏电池113的上方安装有玻璃盖板13，玻璃盖板13与光伏电池113上表面 之间的间距为40mm。热管为由热管的冷凝段管122和热管的蒸发段管121组成的分体式热管。导热金 属板115的背面均布设有热管的蒸发段管121，每根热管的蒸发段管121位于相邻两列光 伏电池之间的间隙处。储水箱3内均布安装有热管的冷凝段管122 ；每根热管的冷凝段管122的一端分别连通着工质上升管123的一端，另一端分别连通着工质回流管124 ；工质上 升管123的另一端连通着每根热管的蒸发段管121的一端，工质回流管124的另一端连通 着每根热管的蒸发段管121的另一端。导热金属板115的背面还装有隔热层14，且隔热层 14包裹着热管的蒸发段管121，隔热层材料为聚苯乙烯泡沫材料。工质上升管123和热管工质回流管IM连接形成一个密闭的循环回路，其中热管 的蒸发段管121位于光伏/热水板1内，而热管的冷凝段管122位于储水箱3内，热管的冷 凝段管122被设计成竖直管束状换热器类型，见图1。当热管的蒸发段管121内工质受热蒸 发，工质蒸汽沿着热管的工质上升管123进入热管的冷凝段管122，然后与储水箱3内的水 进行换热冷却成液态后，在重力或毛细力的作用下沿着热管的工质回流管1 重新回到热 管的蒸发段管121进行吸热。本实用新型的具体运行原理为当太阳光照射到光伏/热水板1上时，一部分太阳 光将被光伏电池113吸收并转化为电能，再经光伏控制系统2逆变转换为常用的交流电后 向外部输出利用，其余大部分则被转化为热能并经过导热金属板115传给热管的蒸发段管 121内的工质，热管工质受热蒸发，蒸汽沿着工质上升管123进入热管的冷凝段管122，然后 与储水箱3内的水进行换热冷却成液态后，在重力或毛细力的作用下沿着工质回流管IM 重新回到热管的蒸发段管121进行吸热，这样不断地吸热一蒸发上升一放热一冷凝回流， 以实现将光伏热水板1内的热量传给储水箱3内的水，从而提高其温度以达到使用要求。
权利要求1.热管式太阳能光电光热综合利用装置，包括储水箱和光伏/热水板，所述储水箱上 设有进水口和出水口 ；所述光伏/热水板包括热管，光伏电池以及金属导热板，其特征在 于所述光伏/热水板位于储水箱下方；所述光伏电池串联成条状，且均布设于导热金属板的上表面，相邻两列光伏电池之间 设有间隙，光伏电池的上方设有玻璃盖板；所述热管为由热管的冷凝段管和热管的蒸发段管组成的分体式热管，导热金属板的背 面均布设有热管的蒸发段管，每根热管的蒸发段管位于相邻两列光伏电池之间的间隙处; 储水箱内均布设有热管的冷凝段管；每根热管的冷凝段管的一端分别连通着工质上升管的 一端，另一端分别连通着工质回流管；工质上升管的另一端连通着每根热管的蒸发段管的 一端，工质回流管的另一端连通着每根热管的蒸发段管的另一端；导热金属板的背面还设 有隔热层，且隔热层包裹着热管的蒸发段。
2.根据权利要求1所述的热管式太阳能光电光热综合利用装置，其特征在于所述光 伏电池的背面设有高太阳能吸收率的黑色的聚氟乙烯复合膜，上表面设有透明的聚氟乙烯 复合膜。
3.根据权利要求1所述的热管式太阳能光电光热综合利用装置，其特征在于所述相 邻光伏电池之间的间隙为12-20mm。
4.根据权利要求1所述的热管式太阳能光电光热综合利用装置，其特征在于所述玻 璃盖板与光伏电池上表面之间的间距为30 40mm。
5.根据权利要求1所述的热管式太阳能光电光热综合利用装置，其特征在于所述隔 热层材料为聚苯乙烯泡沫材料，厚度为40 50mm。
专利摘要本实用新型涉及热管式太阳能光电光热综合利用装置。该装置包括储水箱和光伏/热水板；光伏/热水板包括热管，光伏电池和导热金属板；光伏电池串联成板条状，均布于导热金属板的上表面；热管为由冷凝段管和蒸发段管组成的分体式热管，导热金属板的背面均布设有蒸发段管；储水箱内均布设有冷凝段管；每根冷凝段管的一端分别连通着工质上升管的一端，另一端分别连通着工质回流管；工质上升管的另一端连通着每根蒸发段管的一端，工质回流管的另一端连通着每根蒸发段管的另一端；导热金属板的背面还设有隔热层，且隔热层包裹着蒸发段管。本实用新型提高了太阳能的综合利用效率；适合高纬寒冷地区使用；通过热管进行间接导热，降低了自来水对电池板芯的腐蚀，提高了使用寿命。
文档编号F24J2/46GK201877453SQ20102057204
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者于志, 季杰, 符慧德, 裴刚 申请人:中国科学技术大学