專利名稱：平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器的制作方法
平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平板型太陽能光伏 光熱復(fù)合集熱器。
背景技術(shù)：
太陽能光伏利用和光熱利用是太陽能利用的兩個重要方面。目前太陽能光伏組件 的光電轉(zhuǎn)換效率仍較低，且電池吸收太陽輻照后溫度升高也會導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降，當(dāng) 電池溫度每上升rc，其光電轉(zhuǎn)換效率將下降3 5%。。近年來，太陽能光伏光熱綜合利用 (PV/T)系統(tǒng)，因其良好的太陽能綜合利用效率受到廣泛關(guān)注。一方面，PV/T系統(tǒng)提高了單 位面積的光電光熱綜合利用效率；另一方面，通過傳熱工質(zhì)冷卻，降低光伏板溫度，提高了 光電效率。目前PV/T系統(tǒng)的傳熱工質(zhì)主要有空氣和水兩種。在國內(nèi)，光伏熱水集熱器、光 伏空氣集熱器以及空氣和熱水結(jié)合的雙功能集熱器均有較多應(yīng)用，如光伏驅(qū)動太陽能空氣 集熱器(CN102322695A)，整板性管板式光伏熱水模塊(CN101740650A)，平板熱管太陽能光 伏光熱復(fù)合集熱器及其制作工藝(CN102646742)，多功能平板集熱器(CN201155869)等。
太陽能空氣集熱器主要應(yīng)用于冬季建筑采暖，全年其他時間無法實(shí)現(xiàn)太陽能有效 利用。太陽能熱水集熱器主要用于春夏秋制熱水，冬季利用率不高，且容易出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 因此單一的熱水PV/T模塊和空氣PV/T模塊均不能實(shí)現(xiàn)全年的太陽能有效利用，有必要對 其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造?，F(xiàn)有的雙功能集熱器可以提供熱水和房間取暖需求，但在主動式循環(huán)中 仍需要外部提供電能，用于驅(qū)動水泵或者風(fēng)機(jī)。同時，現(xiàn)有的太陽能空氣集熱器主要通過增 加擾流板或換熱翅片的方式，強(qiáng)化流道中空氣與吸熱板間換熱，但擾流板或翅片的設(shè)置會 增大風(fēng)阻和風(fēng)機(jī)能耗，同時也增大了金屬消耗量，提高集熱器制造成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以全年充分利用太陽能，使 光伏電池高效工作，并同時輸出熱水或熱空氣的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器。
平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器包括由四塊邊框板11和底板12組成的 集熱器箱體，四塊邊框板11和底板12的內(nèi)側(cè)面均設(shè)有保溫材料層10 ;集熱器箱體內(nèi)沿長 度方向均布排列設(shè)有銅管5，銅管5的一端連通著進(jìn)水管6，另一端連通著出水管7，進(jìn)水管 6的進(jìn)水口伸至集熱器箱體長度方向一側(cè)壁外部，出水管7的出水口伸至集熱器箱體長度 方向另一側(cè)壁外部；集熱器箱體頂部設(shè)有玻璃蓋板1，其特征在于所述玻璃蓋板I和銅管 5之間的集熱器箱體內(nèi)設(shè)有吸熱板2，銅管5和吸熱板2接觸，玻璃蓋板I和吸熱板2之間 形成空氣夾層14,與玻璃蓋板I相鄰的吸熱板2頂面上均布設(shè)有光伏電池3,吸熱板2底面 上均布設(shè)有微小流阻塊4 ;吸熱板2底面下方的集熱器箱體寬度方向一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 8，相對應(yīng)的集熱器箱體寬度方向另一側(cè)壁上設(shè)有出風(fēng)口 9，吸熱板2底面下方的集熱器箱 體內(nèi)形成貫通的空氣流道13。
所述的微小流阻塊4的高度不超過空氣流道13高度的1/10。
所述銅管5和吸熱板2焊接連接。
微小流阻塊4為小立方塊或角鋼狀塊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器可以實(shí)現(xiàn)太陽能的分頻利用， 同時產(chǎn)生電能和熱能，大大提高太陽能的利用效率；(2)本發(fā)明的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器可以根據(jù)季節(jié)和環(huán)境要求選擇 熱水或熱空氣模式，實(shí)現(xiàn)全年的光熱充分利用，同時降低光伏板溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率；(3)本發(fā)明的吸熱板背面粘合有微小流阻塊，相比金屬翅片，在提高吸熱板與空氣間換 熱系數(shù)的同時，可以大大減少金屬消耗，對流道阻力影響較小，在熱水工作模式下，也不會 因?yàn)槌崞纳峤档蜔崴療嵝省?br>

圖1為本發(fā)明去掉玻璃蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為集熱器正面截面及局部剖視圖。
圖3為集熱器背面截面及局部剖視圖。
上圖中序號玻璃蓋板1、吸熱板2、光伏電池3、微小流阻塊4、銅管5、進(jìn)水管6、出 水管7、進(jìn)風(fēng)口 8、出風(fēng)口 9、保溫材料層10、邊框板11、底板12、空氣流道13、空氣夾層14。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
參見圖1，平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器包括由四塊邊框板11和底板 12組成的集熱器箱體，四塊邊框板11和底板12的內(nèi)側(cè)面均設(shè)有保溫材料層10。集熱器箱 體內(nèi)沿長度方向均布排列設(shè)有銅管5，銅管5的一端連通著進(jìn)水管6，另一端連通著出水管 7，進(jìn)水管6的進(jìn)水口伸至集熱器箱體長度方向一側(cè)壁外部，出水管7的出水口伸至集熱器 箱體長度方向另一側(cè)壁外部；集熱器箱體頂部安裝有玻璃蓋板I。參見圖2，玻璃蓋板I和 銅管5之間的集熱器箱體內(nèi)安裝有吸熱板2，且銅管5和吸熱板2焊接連接；玻璃蓋板I和 吸熱板2之間形成空氣夾層14，空氣夾層14為密封空間，其中的空氣處于滯止?fàn)顟B(tài)，減少吸 熱板2與玻璃蓋板I間對流熱損失，保證光熱性能；與玻璃蓋板I相鄰的吸熱板2頂面上均 布安裝有光伏電池3，吸熱板2底面上均布安裝有微小流阻塊4，見圖3，微小流阻塊為小立 方塊或角鋼狀塊，高度不超過空氣流道13高度的1/10。吸熱板2底面下方的集熱器箱體寬 度方向一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 8，相對應(yīng)的集熱器箱體寬度方向另一側(cè)壁上設(shè)有出風(fēng)口 9，吸 熱板2底面下方的集熱器箱體內(nèi)形成貫通的空氣流道13。
與現(xiàn)有帶翅片的空氣集熱器不同，微小流阻塊4并非用于增加換熱面積，而是破 壞靠近吸熱板壁面的層流邊界層，從而達(dá)到提高空氣與吸熱板2間的對流換熱系數(shù)的目 的，同樣可以提高空氣出口溫度和集熱器熱效率。因此微小阻流塊4不是必須采用金屬材 料，采用其他非金屬材料一樣可以達(dá)到破壞層流邊界層的目的。
本發(fā)明集熱器接收太陽輻照后，其中10% 15%的能量由光伏電池層吸收轉(zhuǎn)換為 電能，其余的85% 90%的能量以熱量的形式由吸熱板2吸收。吸熱板熱量由水或者空氣帶走的同時，光伏電池3的工作溫度也得以降低，從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
當(dāng)本發(fā)明集熱器工作于熱水集熱模式時，集熱器進(jìn)風(fēng)口 8和出風(fēng)口 9由帶有保溫 層的堵頭密封，水由進(jìn)水管6流入銅管5，吸收吸熱板2熱量后，經(jīng)出水管7流入下一級集熱 器或儲熱水箱。
當(dāng)本發(fā)明集熱器工作于熱空氣集熱模式時，封閉進(jìn)水管6的進(jìn)水口和出水管7的 出水口，進(jìn)風(fēng)口 8和出風(fēng)口 9與外部風(fēng)管相連，空氣由進(jìn)風(fēng)口 8進(jìn)入集熱器后，與帶微小流 阻塊4的吸熱板2換熱后，經(jīng)出風(fēng)口 9送出。
權(quán)利要求
1.平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器，包括由四塊邊框板(11)和底板(12)組成的集熱器箱體，四塊邊框板(11)和底板(12)的內(nèi)側(cè)面均設(shè)有保溫材料層(10);集熱器箱體內(nèi)沿長度方向均布排列設(shè)有銅管(5)，銅管(5)的一端連通著進(jìn)水管(6)，另一端連通著出水管(7)，進(jìn)水管(6)的進(jìn)水口伸至集熱器箱體長度方向一側(cè)壁外部，出水管(7)的出水口伸至集熱器箱體長度方向另一側(cè)壁外部；集熱器箱體頂部設(shè)有玻璃蓋板(1)，其特征在于所述玻璃蓋板(I)和銅管(5)之間的集熱器箱體內(nèi)設(shè)有吸熱板(2)，銅管(5)和吸熱板 (2)接觸，玻璃蓋板(I)和吸熱板(2)之間形成空氣夾層(14)，與玻璃蓋板(I)相鄰的吸熱板(2)頂面上均布設(shè)有光伏電池(3)，吸熱板(2)底面上均布設(shè)有微小流阻塊(4);吸熱板(2)底面下方的集熱器箱體寬度方向一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(8)，相對應(yīng)的集熱器箱體寬度方向另一側(cè)壁上設(shè)有出風(fēng)口(9)，吸熱板(2)底面下方的集熱器箱體內(nèi)形成貫通的空氣流道 (13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器，其特征在于所述的微小流阻塊(4)的高度不超過空氣流道(13)高度的1/10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器，其特征在于 所述銅管(5)和吸熱板(2)焊接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器，其特征在于微小流阻塊(4)為小立方塊或角鋼狀塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器。包括箱體、均布的銅管、進(jìn)水管、出水管和玻璃蓋板，玻璃蓋板和銅管之間的腔體內(nèi)設(shè)有吸熱板，銅管和吸熱板接觸，玻璃蓋板和吸熱板之間形成空氣夾層；與玻璃蓋板相鄰的吸熱板頂面上均布設(shè)有光伏電池，吸熱板底面上均布設(shè)有微小流阻塊；吸熱板底面下方的箱體寬度方向兩側(cè)壁分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，吸熱板底面下方的箱體內(nèi)形成貫通的空氣流道。本發(fā)明的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復(fù)合集熱器可以實(shí)現(xiàn)太陽能的分頻利用，同時產(chǎn)生電能和熱能，大大提高太陽能的利用效率；可以根據(jù)季節(jié)和環(huán)境要求選擇熱水或熱空氣模式，實(shí)現(xiàn)全年的光熱充分利用，同時降低光伏板溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號F24J2/04GK103062913SQ20131002129
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者季杰, 郭超, 孫煒, 馬進(jìn)偉 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)