一种太阳能光伏发电与光热一体装置及其制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置，包括太阳电池板、保温水箱，所述太阳电池板的底侧面上粘结中空金属吸热板，所述保温水箱内设有一热交换器，所述热交换器的工质输入端与中空金属吸热板的出液口相连，所述热交换器的工质输出端与中空金属吸热板的进液口相连，所述太阳电池板与一光伏发电系统控制器电路相连，所述光伏发电系统控制器与一总控制器电路相连，所述总控制器与用以控制设置于保温水箱内的电加热器的电加热控制器电路相连。本发明利用太阳能光伏发电的同时将其余热（大约占太阳辐射能80%的能量）加以利用，不仅能够降低太阳电池板的结温，提高光伏发电的效率，而且能够提高太阳能的利用率，减少空间占有率和综合制造成本。
【专利说明】一种太阳能光伏发电与光热一体装置及其制造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置及其制造工艺，属于太阳能利用领域。
【背景技术】
[0002]太阳能电池组件的能量利用率一般在18%左右，还有80%以上的太阳能被白白浪费了。太阳能热水器对太阳能辐射能的利用率大约70%左右，主要是为用户提供热水，温度一般在50°C左右。提高太阳能的利用率是太阳能行业的永恒主题，利用光伏发电所余下的80%左右的太阳能，十分必要。根据“温度对口，梯级利用”的理念，把光伏发电的余热提供给热水器，为用户提供热水，可大幅度提高太阳能的利用率。另一方面，太阳电池板的结温越高发电效率越低，本发明装置的结构，可将太阳电池板的热量迅速带走，因此，不仅能够提高太阳能的利用率，而且能够延长太阳电池板组件的使用寿命。本发明为高效利用太阳能提供了一种新的途径，具有良好的简介效益和社会效益。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是为高效利用太阳能提供了一种集成光伏发电和光热综合利用的新途径。
[0004]本发明的特征在于:一种太阳能光伏发电与光热一体装置，包括太阳电池板、保温水箱，其特征在于:所述太阳电池板的底侧面上粘结有用以导流液体工质的中空金属吸热板，所述保温水箱内设有一热交换器，所述热交换器的工质输入端经工质输送管与中空金属吸热板的出液口相连，所述热交换器的工质输出端经工质输送管与中空金属吸热板的进液口相连，所述太阳电池板与一光伏发电系统控制器电路相连，所述光伏发电系统控制器与一总控制器电路相连，所述总控制器与用以控制设置于保温水箱内的电加热器的电加热控制器电路相连。
[0005]其中，所述中空金属吸热板由上部的平面金属板与下部的半圆形凹槽曲面板焊接构成，且平面金属板的底面与半圆形凹槽曲面板的顶面之间形成用以导流液体工质的通道，所述半圆形凹槽曲面板的下方加一层反射膜，反射膜表面为圆柱型镜面，所述半圆形凹槽曲面板的鳍型面为圆柱型褶皱，并涂有高吸收率材料膜，这两个面形成一个反射腔体。
[0006]所述平面金属板通过双面导热胶与太阳电池板的底侧面连接。
[0007]所述热交换器的工质输出端与中空金属吸热板的进液口之间的工质输送管上还设有驱动泵，所述驱动泵与总控制器电路连接。
[0008]所述保温水箱内设有将水箱分成两个储水区的分区隔板。
[0009]所述总控制器还与用以对保温水箱进行水量控制的供水系统控制器电路连接。
[0010]所述光伏发电系统控制器还与电网电路连接。
[0011]本发明还涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置的中空金属吸热板的制造工艺，其特征在于: 采用冷轧工艺将薄型金属制成具有若干半圆形凹槽的导流曲面板，在半圆形凹槽的导流曲面板的凹槽上用石墨粉铺平，然后把平面金属板与该曲面板叠在一起，放在热压机上，通过热压把平板和曲面板的接触部位连接成一体，冷却后，把石墨粉取出，制成具有半圆柱形导流管的薄型中空金属吸热板，薄型中空金属吸热板与太阳电池板的结合，采用导热胶粘结。
[0012]本发明还涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置的中空金属吸热板的制造工艺，其特征在于:采用冷轧工艺将薄型制成具有若干半圆形凹槽曲面板，然后将平面金属板与该曲面板焊接在一起，制成一面为平面、另一面为半圆形凹槽曲面的薄型中空金属吸热板，焊接工艺可以采用超声波焊接和激光焊接的工艺来完成，薄型中空金属吸热板与太阳电池板的结合，采用导热胶粘结。
[0013]本发明的优点:本发明利用太阳能光伏发电的同时将其余热(大约占太阳辐射能80%的能量)加以利用，不仅能够降低太阳电池板的结温，提高光伏发电的效率，而且能够提闻太阳能的利用率，减少空间占有率和综合制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例的整体结构示意图。
[0015]图2是图1的A-A向剖视结构示意图。
[0016]图3是本发明实施例的半圆形凹槽曲面板俯视结构示意图。
[0017]图4是本发明实施例的控制系统框图。
【具体实施方式】
[0018]参考图1至图4，本发明涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置，包括太阳电池板1、保温水箱7，所述太阳电池板的底侧面上粘结有用以导流液体工质的中空金属吸热板2，所述保温水箱内设有一热交换器4，所述热交换器的工质输入端经工质输送管与中空金属吸热板的出液口相连，所述热交换器的工质输出端经工质输送管3与中空金属吸热板的进液口相连，所述太阳电池板与一光伏发电系统控制器12电路相连，所述光伏发电系统控制器与一总控制器11电路相连，所述总控制器与用以控制设置于保温水箱内的电加热器6的电加热控制器9电路相连。
[0019]上述中空金属吸热板2由上部的平面金属板2-1与下部的半圆形凹槽曲面板2-2焊接构成，且平面金属板的底面与半圆形凹槽曲面板的顶面之间形成用以导流液体工质的通道，所述半圆形凹槽曲面板的下方加一层反射膜14，反射膜表面为圆柱型镜面，所述半圆形凹槽曲面板的鳍型面为圆柱型褶皱，并涂有高吸收率材料膜，这两个面形成一个反射腔体。
[0020]上述平面金属板通过双面导热胶与太阳电池板的底侧面连接。
[0021]上述热交换器的工质输出端与中空金属吸热板的进液口之间的工质输送管上还设有驱动泵10，所述驱动泵与总控制器电路连接。
[0022]上述保温水箱内设有将水箱分成两个储水区的分区隔板5。
[0023]上述总控制器还与用以对保温水箱进行水量控制的供水系统控制器8电路连接。
[0024]上述光伏发电系统控制器还与电网13电路连接。[0025]本发明还涉及一种太阳能光伏发电与光热一体装置的中空金属吸热板的制造工艺，将金属薄板一次性锻压成为许多半圆形的细槽组成曲面板，再于另一平板组合而成；薄型中空金属吸热板的两端与铜管连接，该连接采用激光焊接、超声波焊接方法制造；中空金属吸热板与太阳电池板的结合，采用导热胶粘结。
[0026]具体实施过程:
太阳电池板I和薄型中空金属吸热板2组成一体，太阳电池板I吸收太阳辐射能将其一部分能量转变为电能，通过光伏发电系统控制器12把电能输送到电网13，剩余的辐射能转变为热能，并将其传递给薄型中空金属吸热板2。薄型中空金属吸热板2的内部由许多半圆形的细管组成液体工质通道，这些通道与工质输送管3和热交换器4、驱动泵10组成闭合的循环通道，通过液体工质的循环把热量传授到热交换器4，以提高保温水箱中的水温，为用户提供热水。
[0027]在本实施例中，保温水箱由分区隔板5分成两个储水区，其中仅一储水个区设置电加热器，当热水的水温达不到用户需要时，启用加热器以提高水温，且仅加热该区中的水，这样的设置，能够达到节能的目的。
[0028]在本实施例中，装置的运行控制器如图3所示，总控制器11可分别对供水控制器
8、电加热控制器9、驱动泵10和光伏发电系统控制器12进行控制，实现了光伏发电系统和热水器的控制，并且具有显示的功能。
[0029]在本实施例中，制造工艺是实现光伏发电和光热综合利用的关键。
[0030]薄型中空金属吸热板的方法分别有:(I)采用冷轧工艺将薄型金属制成具有若干半圆形凹槽的导流曲面板如图2所示，在半圆形凹槽的导流曲面板的凹槽上用石墨粉铺平，然后把平面金属板与该曲面板叠在一起，放在热压机上，通过热压把平板和曲面板的接触部位连接成一体，冷却后，把石墨粉取出，制成具有半圆柱形导流管的薄型中空金属吸热板。(2)采用冷轧工艺将薄型制成具有若干半圆形凹槽曲面板，然后将平面金属板与该曲面板焊接在一起，制成一面为平面、另一面为半圆形凹槽曲面的薄型中空金属吸热板。焊接工艺可以采用超声波焊接和激光焊接的工艺来完成。
[0031]采用双面导热胶取代太阳电池组件通常使用的乙烯聚醋酸乙烯脂(EVA)等胶黏齐U，把太阳电池与薄型中空金属吸热板粘结在一起，这样就可以快速将太阳电池产生的热量传递给薄型中空金属吸热板，降低太阳电池的温度，提供发电效率。
[0032]在本实施例中，由薄型中空金属吸热板2、工质输送管3、热交换器4、驱动泵10组成闭合的循环通道，其密闭性很重要，工质输送管与薄型中空金属吸热板的连接处的密闭性和可靠性十分重要，采用超声波焊接的工艺来实现。
[0033]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种太阳能光伏发电与光热一体装置，包括太阳电池板、保温水箱，其特征在于:所述太阳电池板的底侧面上粘结有用以导流液体工质的中空金属吸热板，所述保温水箱内设有一热交换器，所述热交换器的工质输入端经工质输送管与中空金属吸热板的出液口相连，所述热交换器的工质输出端经工质输送管与中空金属吸热板的进液口相连，所述太阳电池板与一光伏发电系统控制器电路相连，所述光伏发电系统控制器与一总控制器电路相连，所述总控制器与用以控制设置于保温水箱内的电加热器的电加热控制器电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述中空金属吸热板由上部的平面金属板与下部的半圆形凹槽曲面板焊接构成，且平面金属板的底面与半圆形凹槽曲面板的顶面之间形成用以导流液体工质的通道，所述半圆形凹槽曲面板的下方加一层反射膜，反射膜表面为圆柱型镜面，所述半圆形凹槽曲面板的鳍型面为圆柱型褶皱，并涂有高吸收率材料膜，这两个面形成一个反射腔体。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述平面金属板通过双面导热胶与太阳电池板的底侧面连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述热交换器的工质输出端与中空金属吸热板的进液口之间的工质输送管上还设有驱动泵，所述驱动泵与总控制器电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述保温水箱内设有将水箱分成两个储水区的分区隔板。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述总控制器还与用以对保温水箱进行水量控制的供水系统控制器电路连接。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电与光热一体装置，其特征在于:所述光伏发电系统控制器还与电网电路连接。
8.一种太阳能光伏发电与光热一体装置的中空金属吸热板的制造工艺，其特征在于: 采用冷轧工艺将薄型金属制成具有若干半圆形凹槽的导流曲面板，在半圆形凹槽的导流曲面板的凹槽上用石墨粉铺平，然后把平面金属板与该曲面板叠在一起，放在热压机上，通过热压把平板和曲面板的接触部位连接成一体，冷却后，把石墨粉取出，制成具有半圆柱形导流管的薄型中空金属吸热板，薄型中空金属吸热板与太阳电池板的结合，采用导热胶粘结。
9.一种太阳能光伏发电与光热一体装置的中空金属吸热板的制造工艺，其特征在于:采用冷轧工艺将薄型制成具有若干半圆形凹槽曲面板，然后将平面金属板与该曲面板焊接在一起，制成一面为平面、另一面为半圆形凹槽曲面的薄型中空金属吸热板，焊接工艺可以采用超声波焊接和激光焊接的工艺来完成，薄型中空金属吸热板与太阳电池板的结合，采用导热胶粘结。
【文档编号】F24J2/46GK103715977SQ201310693894
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】刘银春, 阮凯斌, 张洪, 曹立, 尤华明 申请人:福建农林大学