專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊及光伏熱電熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，涉及一種太陽(yáng)能光電光熱綜合利用技術(shù)，具體涉及一種太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊及光伏熱電熱水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)能源的日益缺短和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，太陽(yáng)能作為一種清潔的可再生能源，日益受到人們的重視。一般商用太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率僅為6% 15%，提高系統(tǒng)效率及降低綜合成本成為太陽(yáng)能光伏建筑一體化應(yīng)用的關(guān)鍵。傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上，提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電效率往往只關(guān)注在硅晶或非晶材料的改進(jìn)上。實(shí)際上硅晶電池的發(fā)電效率嚴(yán)重依賴(lài)其溫度條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電池組件溫度每降低IK輸出電量增加0. 2% 0. 5%，未被利用的太陽(yáng)輻射能除了一部分被反射外其余大部分被電池吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，如果這些熱量能及時(shí)排除并有效利用，將有明顯的節(jié)能效果。針對(duì)這一思路CN101740650A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種整板型管板式光伏熱水模塊，該模塊包括封裝光伏電池片、吸熱板及銅肋管等，該技術(shù)方案具有同時(shí)產(chǎn)生電力和熱水的功能，提高了太陽(yáng)能的綜合利用效率，但是該技術(shù)屬于被動(dòng)利用方式，在太陽(yáng)輻射較弱或者熱水需求量較大時(shí)，該光伏熱水模塊很難滿足用戶的需求。CN101764167A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)還公開(kāi)了一種太陽(yáng)能光伏電池高效散熱裝置及熱電聯(lián)系統(tǒng)，其包括平板熱管，該平板熱管前、后板面的前板面與電池板背板直接或間接緊貼， 平板熱管后板面的一散熱段貼合有一板管式換熱器，通過(guò)管路與外部的儲(chǔ)水箱形成循環(huán)回路。該熱電聯(lián)系統(tǒng)雖然采用熱管傳熱，在一定程度上提高了光伏基板的散熱能力，但同樣屬于被動(dòng)式冷卻技術(shù)，其熱水供給能力同樣相對(duì)不足。CN101806514A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)還公開(kāi)了一種建筑復(fù)合太陽(yáng)能光伏熱水供冷和采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用太陽(yáng)能發(fā)電在夏季和冬季分別實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的制冷和供熱，其分離式熱管、整體式重力熱管、換熱聯(lián)箱和盤(pán)管、水箱等組成的熱水系統(tǒng)復(fù)雜，且該系統(tǒng)同樣未能解決在太陽(yáng)輻射較弱和陰雨天時(shí)系統(tǒng)不能有效制熱的問(wèn)題?？梢钥闯觯ㄉ鲜鰧?zhuān)利文獻(xiàn)在內(nèi)，目前大多數(shù)太陽(yáng)能熱水器在太陽(yáng)輻射較弱和陰雨天時(shí)難以解決供熱問(wèn)題，使得用戶只能采用電加熱的不節(jié)能方式制取熱水，而且大多系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備成本較高、光電光熱系統(tǒng)各自獨(dú)立、不能實(shí)現(xiàn)光、熱、電三種能量的有效轉(zhuǎn)化及統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器及太陽(yáng)能光伏光電光熱綜合利用系統(tǒng)在太陽(yáng)輻射較弱，提供一種能主動(dòng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電光熱綜合利用的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，構(gòu)造一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備成本低、能高效實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電光熱綜合利用且能大量穩(wěn)定供應(yīng)熱水的光伏熱電熱水系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊， 所述太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊由外到內(nèi)依次包括玻璃蓋板、封裝光伏電池片、冷端散熱器、 半導(dǎo)體熱電芯片組和熱端平板熱管散熱器，所述熱端平板熱管散熱器的冷凝端貼合有管式散熱器，所述冷端散熱器和熱端平板熱管散熱器間除與半導(dǎo)體熱電芯片組連接部分外的空隙填充有隔熱材料，所述熱端平板熱管散熱器底側(cè)覆有隔熱材料。上述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊中，優(yōu)選的，所述冷端散熱器是由兩塊帶翅片的鋁制散熱板相互嵌套焊接而成，相互嵌套的兩散熱板之間留有過(guò)水循環(huán)通道，所述過(guò)水循環(huán)通道的兩端分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口。上述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊中，優(yōu)選的，所述熱端平板熱管散熱器包括有平板熱管，平板熱管為金屬或合金擠壓成型構(gòu)成的平板式微熱管陣列，所述平板熱管的上表面為凸凹表面，其下表面為平整表面。上述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊中，所述封裝光伏電池片包括位于中間夾芯層的光伏電池，所述光伏電池的外側(cè)覆有外層乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)，所述外層乙烯-醋酸乙烯酯的上層為透明復(fù)合氟塑料膜(TPT)；所述光伏電池的內(nèi)側(cè)覆有內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯， 所述內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯的下層為黑色復(fù)合氟塑料膜(TPT)。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種能夠應(yīng)用上述太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的光伏熱電熱水系統(tǒng)，所述光伏熱電熱水系統(tǒng)包括光伏熱電制熱模塊組、熱電空氣源制熱模塊組、儲(chǔ)熱水箱和光伏供電組件，所述光伏熱電制熱模塊組和熱電空氣源制熱模塊組均通過(guò)輸水管道串并混聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上；所述輸水管道上設(shè)有循環(huán)泵；
所述光伏熱電制熱模塊組包括一個(gè)以上所述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的冷端散熱器通過(guò)輸水管道并聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的熱端平板熱管散熱器通過(guò)輸水管道串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)(對(duì)于規(guī)模較小的光伏熱電熱水系統(tǒng)可以采用串聯(lián)方式，對(duì)于較大規(guī)模的光伏熱電熱水系統(tǒng)可以采用并聯(lián)或串并混聯(lián)方式)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上； 所述熱電空氣源制熱模塊組包括一個(gè)以上的熱電空氣源制熱模塊，所述熱電空氣源制熱模塊由外到內(nèi)主要包括翅片式散熱器、半導(dǎo)體熱電芯片組和熱端平板熱管散熱器，各熱電空氣源制熱模塊的熱端平板熱管散熱器通過(guò)輸水管道串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)(對(duì)于規(guī)模較小的光伏熱電熱水系統(tǒng)可以采用串聯(lián)方式，對(duì)于較大規(guī)模的光伏熱電熱水系統(tǒng)可以采用并聯(lián)或串并混聯(lián)方式)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上；
所述光伏供電組件包括光電控制器，所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊中的封裝光伏電池片通過(guò)光伏發(fā)電線路連接到所述光電控制器上，所述光電控制器上連接蓄電裝置，所述蓄電裝置通過(guò)輸電線路連接到各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊和各熱電空氣源制熱模塊的半導(dǎo)體熱電芯片組上。上述的光伏熱電熱水系統(tǒng)中，所述輸水管道優(yōu)選包括第一進(jìn)水管道、第二進(jìn)水管道、第三進(jìn)水管道、第一出水管道、第二出水管道和第三出水管道；
所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的各冷端散熱器并聯(lián)成第一散熱組件，該第一散熱組件分別通過(guò)第一進(jìn)水管道、第一出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第一制熱循環(huán)通道；
所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的熱端平板熱管散熱器之間串聯(lián)成第二散熱組件，該第二散熱組件分別通過(guò)第二進(jìn)水管道、第二出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第二制熱循環(huán)通道；所述各熱電空氣源制熱模塊的熱端平板熱管散熱器之間串聯(lián)成第三散熱組件，該第三散熱組件分別通過(guò)第三進(jìn)水管道、第三出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第三制熱循環(huán)通道；
上述優(yōu)選包括的各條輸水管道上分別設(shè)有閥門(mén)。
上述優(yōu)選包括的各條輸水管道可以根據(jù)需要在適當(dāng)位置合并使用一條共用管道， 以減小管路鋪設(shè)成本及簡(jiǎn)化管路結(jié)構(gòu)。所述控制閥門(mén)也可以通過(guò)使用類(lèi)似于換向閥的多功能閥進(jìn)行等同替換。 上述的光伏供電組件中，所述光電控制器上還可以根據(jù)需要連接直流負(fù)載或交流負(fù)載，以充分利用蓄電裝置中儲(chǔ)存的電能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
首先，本發(fā)明克服現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器及太陽(yáng)能光伏光電光熱綜合利用技術(shù)在太陽(yáng)輻射較弱時(shí)制熱能力不足和溫度不高的問(wèn)題，利用光伏電池發(fā)電驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體芯片對(duì)光伏電池余熱回收并經(jīng)熱泵作用后為室內(nèi)提供熱水，解決了在太陽(yáng)輻射較弱時(shí)熱水器制熱能力不足問(wèn)題，同時(shí)降低了光伏電池基板溫度，提高了太陽(yáng)能光伏電池的發(fā)電效率；
其次，本發(fā)明克服了現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器及太陽(yáng)能光伏光電光熱綜合利用系統(tǒng)在沒(méi)太陽(yáng)時(shí)不能有效制熱的問(wèn)題，利用光伏電池在有太陽(yáng)輻射時(shí)儲(chǔ)存在光伏電池中的電能驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體芯片從環(huán)境中吸收熱能制取熱水，保證室內(nèi)熱水的穩(wěn)定供給；
再次，本發(fā)明在太陽(yáng)輻射較強(qiáng)時(shí)，利用水直接帶走光伏電池的熱能，提高光伏電池的發(fā)電效率，同時(shí)利用光伏電池發(fā)的電儲(chǔ)存在蓄電池中，而在太陽(yáng)輻射較弱時(shí)或沒(méi)有太陽(yáng)輻射時(shí)釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體芯片工作，有效的解決了太陽(yáng)能光電、光熱的供給和室內(nèi)需求的矛盾?？傊?，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備成本低，其降低了太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)推廣利用的實(shí)際成本；光伏熱電制熱模塊制作時(shí)可根據(jù)需要組合不同功率大小的熱水系統(tǒng)，滿足不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求，具有重要的推廣利用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖(組成太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的各層構(gòu)件均為平板式結(jié)構(gòu))。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的冷端散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，其所示為圖1中A-A處的剖面圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的熱端平板熱管散熱器與管式散熱器貼合后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中光伏熱電熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中光伏熱電熱水系統(tǒng)中熱電空氣源制熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明
I、封裝光伏電池片；
II、光伏電池；
12、內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯；
13、外層乙烯-醋酸乙烯酯；14、黑色復(fù)合氟塑料膜；
15、透明復(fù)合氟塑料膜；
2、冷端散熱器；
21、散熱板；
22、過(guò)水循環(huán)通道；
23、進(jìn)水口；
24、出水口；
3、半導(dǎo)體熱電芯片組；
4、熱端平板熱管散熱器；
41、平板熱管；
42、管式散熱器；
43、管式散熱器水出口；
5、隔熱材料； 51、隔熱材料層；
6、光伏供電組件；
61、光電控制器；
62、光伏發(fā)電線路；
63、蓄電裝置；
64、直流負(fù)載；
65、輸電線路；
66、交流負(fù)載；
67、逆變器；
7、光伏熱電制熱模塊組；
71、太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊；
72、儲(chǔ)熱水箱；
721、水箱出水口；
722、水箱進(jìn)水口；
723、供水管路；
724、用水管路；
73、循環(huán)泵；
74、第一進(jìn)水管道；
75、第一出水管道；
76、第二進(jìn)水管道；
77、第二出水管道；
78、泄水管；
79、控制閥門(mén)；
791、第一閥門(mén)；
792、第二閥門(mén)；
793、第三閥門(mén)；794、第四閥門(mén)；
8、熱電空氣源制熱模塊組；
81、熱電空氣源制熱模塊；
82、翅片式散熱器；
83、第三進(jìn)水管道；
84、第三出水管道；
85、第五閥門(mén)；
86、第六閥門(mén)；
9、玻璃蓋板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71由外到內(nèi)(外側(cè)是指接受太陽(yáng)光照射一側(cè))依次包括玻璃蓋板9、封裝光伏電池片1、冷端散熱器2、半導(dǎo)體熱電芯片組3和熱端平板熱管散熱器4，熱端平板熱管散熱器4的冷凝端貼合有管式散熱器42。冷端散熱器2的上端面緊貼封裝光伏電池片1的底側(cè)，半導(dǎo)體熱電芯片組3安裝在熱端平板熱管散熱器4的凸起處，半導(dǎo)體熱電芯片組3的另一端面與冷端散熱器2的下端面緊密貼合，冷端散熱器2和熱端平板熱管散熱器4之間除與半導(dǎo)體熱電芯片組3連接部分外的空隙處填充隔熱材料5，熱端平板熱管散熱器4底側(cè)覆有隔熱材料層51。本實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊可根據(jù)需要加工成不同面積和大小的模塊， 并可根據(jù)需要串聯(lián)或并聯(lián)組合成不同的系統(tǒng)。如圖1所示，本實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的封裝光伏電池片1包括位于中間夾芯層的光伏電池11，光伏電池11的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別覆有內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯 12 (EVA)和外層乙烯-醋酸乙烯酯13，內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯12的下層(即內(nèi)側(cè))和外層乙烯-醋酸乙烯酯13的上層(即外側(cè))分別覆有黑色復(fù)合氟塑料膜14 (TPT)和透明復(fù)合氟塑料膜15 (TPT)0如圖2所示，本實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的冷端散熱器2是由兩塊帶翅片的散熱板21相互嵌套拼裝焊接而成，本實(shí)施例的散熱板21為鋁板散熱器，相互嵌套的兩散熱板21經(jīng)焊接后拼裝成密閉的散熱裝置，相互嵌套的兩散熱板21之間留有過(guò)水循環(huán)通道22，過(guò)水循環(huán)通道22的兩端分別設(shè)置進(jìn)水口 23和出水口 M。如圖3所示，本實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的熱端平板熱管散熱器4包括有平板熱管41，平板熱管41為合金擠壓成型構(gòu)成的平板式微熱管陣列，平板熱管41上表面為凸凹表面，其凸出處便于安裝半導(dǎo)體熱電芯片組3，增大半導(dǎo)體熱電芯片組3與冷、熱端散熱器距離，降低半導(dǎo)體芯片組3冷熱端面散熱器之間的串熱，其下表面為平整表面。熱端平板熱管散熱器4的冷凝端貼合有管式散熱器42，管式散熱器42上設(shè)有管式散熱器水出 Π 43。一種如圖4所示的能夠應(yīng)用上述太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的光伏熱電熱水系統(tǒng)，該光伏熱電熱水系統(tǒng)包括光伏熱電制熱模塊組7、熱電空氣源制熱模塊組8、儲(chǔ)熱水箱72和光伏供電組件6 ；光伏熱電制熱模塊組7和熱電空氣源制熱模塊組8均通過(guò)輸水管道并聯(lián)到儲(chǔ)熱水箱72的水箱出水口 721和水箱進(jìn)水口 722上；輸水管道上設(shè)有循環(huán)泵73和控制閥門(mén)79。光伏熱電制熱模塊組7包括兩個(gè)本實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的冷端散熱器2通過(guò)輸水管道并聯(lián)到儲(chǔ)熱水箱72的水箱出水口 721 和水箱進(jìn)水口 722上，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的熱端平板熱管散熱器4通過(guò)輸水管道串聯(lián)到儲(chǔ)熱水箱72的水箱出水口 721和水箱進(jìn)水口 722上。熱電空氣源制熱模塊組8 包括兩個(gè)如圖5所示的熱電空氣源制熱模塊81 (根據(jù)需要可串聯(lián)多個(gè))，各熱電空氣源制熱模塊81由外到內(nèi)主要包括翅片式散熱器82、半導(dǎo)體熱電芯片組3和熱端平板熱管散熱器4 (其與太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71中的熱端平板熱管散熱器4結(jié)構(gòu)相同)，該熱端平板熱管散熱器4的冷凝端也貼合有管式散熱器42，管式散熱器42上設(shè)有管式散熱器水出口 43 ；翅片式散熱器82和熱端平板熱管散熱器4之間除半導(dǎo)體熱電芯片組3外的空隙部分填充隔熱材料5，其熱端平板熱管散熱器4內(nèi)側(cè)覆有隔熱材料層51。各熱電空氣源制熱模塊81的熱端平板熱管散熱器4通過(guò)輸水管道串聯(lián)到儲(chǔ)熱水箱72的水箱出水口 721和水箱進(jìn)水口 722上。光伏供電組件6包括光電控制器61，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71中的封裝光伏電池片1通過(guò)光伏發(fā)電線路62串聯(lián)到光電控制器61上，光電控制器61上連接蓄電裝置63 (本實(shí)施例選用一蓄電池)、直流負(fù)載64和交流負(fù)載66，蓄電裝置63通過(guò)輸電線路65連接到各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71和各熱電空氣源制熱模塊81的半導(dǎo)體熱電芯片組3上。 在連接至交流負(fù)載66上時(shí)應(yīng)通過(guò)一逆變器67將直流電先轉(zhuǎn)化為交流電。本實(shí)施例的光伏熱電熱水系統(tǒng)中，上述的輸水管道包括第一進(jìn)水管道74、第一出水管道75、第二進(jìn)水管道76、第二出水管道77、第三進(jìn)水管道83和第三出水管道84，各輸水管道上分別設(shè)有第一閥門(mén)791、第二閥門(mén)792、第三閥門(mén)793、第四閥門(mén)794、第五閥門(mén)85、 第六閥門(mén)86。具體的，循環(huán)泵73驅(qū)動(dòng)冷水通過(guò)水箱出水口 721和第一進(jìn)水管道74，從進(jìn)水口 23分別流入各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的冷端散熱器2中，然后分別從冷端散熱器 2的出水口 M匯集到第一出水管道75，并從水箱進(jìn)水口 722回流至儲(chǔ)熱水箱72，上述循環(huán)為第一制熱循環(huán)通道。循環(huán)泵73還可驅(qū)動(dòng)冷水通過(guò)水箱出水口 721和第二進(jìn)水管道76，進(jìn)入一太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的管式散熱器42中，然后從管式散熱器水出口 43流出并流入下一個(gè)串聯(lián)的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊71的管式散熱器42中，從管式散熱器水出口 43流出后到第一出水管道75，然后從水箱進(jìn)水口 722回流至儲(chǔ)熱水箱72，上述循環(huán)為第二制熱循環(huán)通道。循環(huán)泵73還可驅(qū)動(dòng)冷水通過(guò)水箱出水口 721和第三進(jìn)水管道83，然后流入熱電空氣源制熱模塊81的管式散熱器42，從管式散熱器水出口 43流出后進(jìn)入下一個(gè)串聯(lián)的熱電空氣源制熱模塊81的管式散熱器42中，并從管式散熱器水出口 43流出后到第三出水管道 84，然后從水箱進(jìn)水口 722回至儲(chǔ)熱水箱72，上述循環(huán)為第三制熱循環(huán)通道。儲(chǔ)熱水箱72上均設(shè)有泄水管78以用于必要情況下及時(shí)排水，儲(chǔ)熱水箱72上還連接有供水管路723和用水管路724，供水管路723連接自來(lái)水水源用于補(bǔ)給，用水管路7M 連接至熱水用水設(shè)施(例如洗浴用水、洗滌用水等等)。上述太陽(yáng)能光伏發(fā)電與熱水供應(yīng)一體化系統(tǒng)的工作原理為當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟第一進(jìn)水管道74上的第一閥門(mén)791和第一出水管道75上的第二閥門(mén)792以及控制閥門(mén)79，并關(guān)閉其余的四道閥門(mén)(第三閥門(mén)793、第四閥門(mén)794、第五閥門(mén)85和第六閥門(mén)86)，對(duì)應(yīng)上述第一制熱循環(huán)通道，即利用循環(huán)泵73驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)熱水箱72 中的冷水由水箱出水口 721流入到第一進(jìn)水管道74中，再由進(jìn)水口 23進(jìn)入到光伏熱電制熱模塊組7的各冷端散熱器2中；當(dāng)冷水流經(jīng)各冷端散熱器2后帶走光伏電池11基板的熱量，并由出水口 M流出，吸熱后的熱水通過(guò)第一出水管道75并由水箱進(jìn)水口 722儲(chǔ)存到儲(chǔ)熱水箱72中；這種工況下，不僅有效降低了光伏電池11基板的溫度，提高了光伏電池11的發(fā)電效率，同時(shí)還獲得了熱水供用戶使用，另外光伏電池11發(fā)的直流電也儲(chǔ)存到了光伏供電組件6的蓄電裝置63中，以備用戶使用；
當(dāng)太陽(yáng)輻射較弱時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟第二進(jìn)水管道76上的第三閥門(mén)793和第二出水管道77 上的第四閥門(mén)794以及控制閥門(mén)79，并關(guān)閉其余的四道閥門(mén)(第一閥門(mén)791、第二閥門(mén)792、 第五閥門(mén)85和第六閥門(mén)86)，利用循環(huán)泵73驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)熱水箱72中的冷水由水箱出水口 721 流入到第二進(jìn)水管道76中，再由進(jìn)水口 23依次進(jìn)入到光伏熱電制熱模塊組7中串聯(lián)的各熱端平板熱管散熱器4中；此時(shí)，光伏電池11發(fā)電驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體熱電芯片組3制熱，半導(dǎo)體熱電芯片組3對(duì)光伏基板的余熱進(jìn)行提升后通過(guò)熱端平板熱管散熱器4的蒸發(fā)段傳遞到與熱端平板熱管散熱器4的冷凝端貼合的管式散熱器42中，通過(guò)管式散熱器42的水帶走熱量并儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱72中，供室內(nèi)使用；同時(shí)光伏電池11發(fā)的直流電(多余部分)則儲(chǔ)存到光伏供電組件6的蓄電裝置63中，以備用戶使用；
在沒(méi)有太陽(yáng)輻射時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟第三進(jìn)水管道83上的第五閥門(mén)85和第三出水管道84上的第六閥門(mén)86以及控制閥門(mén)79，并關(guān)閉其余的四道閥門(mén)(第一閥門(mén)791、第二閥門(mén)792、第三閥門(mén)793和第四閥門(mén)794)，這時(shí)蓄電裝置63的電能驅(qū)動(dòng)熱電空氣源制熱模塊81工作，即驅(qū)動(dòng)熱電空氣源制熱模塊81中的半導(dǎo)體熱電芯片組3從環(huán)境中吸收熱量加熱熱水，具體流程為在熱電空氣源制熱模塊81的作用下，翅片式散熱器82從環(huán)境中吸熱經(jīng)半導(dǎo)體熱電芯片組3提升后，再通過(guò)與其相連的熱端平板熱管散熱器4的平板熱管41傳遞到與平板熱管 41的冷凝端貼合的管式散熱器42中，通過(guò)管式散熱器42的水帶走熱量并儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱 72中，供室內(nèi)使用。本實(shí)施例的上述光伏熱電熱水系統(tǒng)在太陽(yáng)輻射較弱時(shí)或陰雨天時(shí)，能將硅晶電池溫度維持在45°C以內(nèi)，同時(shí)產(chǎn)生50°C 80°C的熱水；或者將非晶光伏電池溫度維持在90°C 以內(nèi)，并產(chǎn)生90°C 100°C的熱水。本發(fā)明的光伏熱電制熱模塊組7可根據(jù)需要組裝成各種形式的熱水系統(tǒng)，任何不脫離本發(fā)明整體技術(shù)構(gòu)思的簡(jiǎn)單變換，均在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，其特征在于所述太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊由外到內(nèi)依次包括玻璃蓋板、封裝光伏電池片、冷端散熱器、半導(dǎo)體熱電芯片組和熱端平板熱管散熱器，所述熱端平板熱管散熱器的冷凝端貼合有管式散熱器，所述冷端散熱器和熱端平板熱管散熱器間除與半導(dǎo)體熱電芯片組連接部分外的空隙填充有隔熱材料，所述熱端平板熱管散熱器底側(cè)覆有隔熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，其特征在于所述冷端散熱器由兩塊帶翅片的鋁制散熱板相互嵌套焊接而成，相互嵌套的兩散熱板之間留有過(guò)水循環(huán)通道，所述過(guò)水循環(huán)通道的兩端分別設(shè)置進(jìn)水口和出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，其特征在于所述熱端平板熱管散熱器包括有平板熱管，平板熱管為金屬或合金擠壓成型構(gòu)成的平板式微熱管陣列， 所述平板熱管的上表面為凸凹表面，其下表面為平整表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，其特征在于所述封裝光伏電池片包括位于中間夾芯層的光伏電池，所述光伏電池的外側(cè)覆有外層乙烯-醋酸乙烯酯，所述外層乙烯-醋酸乙烯酯上層為透明復(fù)合氟塑料膜；所述光伏電池的內(nèi)側(cè)覆有內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯，所述內(nèi)層乙烯-醋酸乙烯酯下層為黑色復(fù)合氟塑料膜。
5.一種光伏熱電熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏熱電熱水系統(tǒng)包括光伏熱電制熱模塊組、熱電空氣源制熱模塊組、儲(chǔ)熱水箱和光伏供電組件，所述光伏熱電制熱模塊組和熱電空氣源制熱模塊組均通過(guò)輸水管道串并混聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上；所述輸水管道上設(shè)有循環(huán)泵；所述光伏熱電制熱模塊組包括一個(gè)以上如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的冷端散熱器通過(guò)輸水管道并聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上，各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的熱端平板熱管散熱器通過(guò)輸水管道串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上；所述熱電空氣源制熱模塊組包括一個(gè)以上的熱電空氣源制熱模塊，所述熱電空氣源制熱模塊由外到內(nèi)主要包括翅片式散熱器、半導(dǎo)體熱電芯片組和熱端平板熱管散熱器，各熱電空氣源制熱模塊的熱端平板熱管散熱器通過(guò)輸水管道串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)到所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口上；所述光伏供電組件包括光電控制器，所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊中的封裝光伏電池片通過(guò)光伏發(fā)電線路連接到所述光電控制器上，所述光電控制器上連接蓄電裝置，所述蓄電裝置通過(guò)輸電線路連接到各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊和各熱電空氣源制熱模塊的半導(dǎo)體熱電芯片組上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏熱電熱水系統(tǒng)，其特征在于所述輸水管道包括第一進(jìn)水管道、第二進(jìn)水管道、第三進(jìn)水管道、第一出水管道、第二出水管道和第三出水管道； 所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的各冷端散熱器并聯(lián)成第一散熱組件，該第一散熱組件分別通過(guò)第一進(jìn)水管道、第一出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第一制熱循環(huán)通道；所述各太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊的熱端平板熱管散熱器之間串聯(lián)成第二散熱組件，該第二散熱組件分別通過(guò)第二進(jìn)水管道、第二出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第二制熱循環(huán)通道；所述各熱電空氣源制熱模塊的熱端平板熱管散熱器之間串聯(lián)成第三散熱組件，該第三散熱組件分別通過(guò)第三進(jìn)水管道、第三出水管道連通至所述儲(chǔ)熱水箱的水箱出水口和水箱進(jìn)水口，構(gòu)成第三制熱循環(huán)通道；上述的各條輸水管道上分別設(shè)有閥門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能光伏熱電制熱模塊，其由外到內(nèi)依次包括玻璃蓋板、封裝光伏電池片、冷端散熱器、半導(dǎo)體熱電芯片組和熱端平板熱管散熱器，熱端平板熱管散熱器的冷凝端貼合有管式散熱器，兩散熱器之間的空隙及熱端平板熱管散熱器底側(cè)設(shè)有隔熱材料。本發(fā)明的光伏熱電熱水系統(tǒng)包括光伏熱電制熱模塊組、熱電空氣源制熱模塊組、儲(chǔ)熱水箱和光伏供電組件，兩模塊組均與儲(chǔ)熱水箱連接；各模塊組包括有串/并聯(lián)的多個(gè)與儲(chǔ)熱水箱連通的模塊，光伏供電組件中的光電控制器連接到封裝光伏電池片上，其中的蓄電裝置連接到各模塊組的半導(dǎo)體熱電芯片組上。本發(fā)明的系統(tǒng)在降低芯片溫度提高發(fā)電效率的同時(shí)，能低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電光熱的綜合利用。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102208475SQ20111010384
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉忠兵, 張泠, 湯廣發(fā) 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)