專利名稱：一種太陽能電熱共生的真空接受裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能電熱系統能源設備領域，涉及一種用于將太陽能轉換成電和熱的光電轉換的電熱共生的真空接受裝置。
背景技術：
目前，太陽能作為一種資源豐富的，可以解決能源短缺和環境污染問題的可再生能源，已經引起廣泛的應用。太陽能供熱、發電等太陽能利用是目前可再生能源技術推廣應用最普遍的技術之一。現有技術中，光熱裝置在我國主要是采用各種太陽能真空管熱水器，使太陽能中的熱能通過光熱轉換，產生熱水，供人們使用；光電裝置(如太陽能電池等)，主要是把太陽能轉化為電能，供用戶使用。本發明的目的是針對現有技術的功能單一，提供一種功能更齊全的太陽能真空接受裝置。
實用新型專利03238780.6所公開的太陽能熱電系統，能通過太陽能使工質汽化后的蒸汽靠其攜帶的熱能和動能直接推動蒸汽發電機組發電，同時將余熱通過散熱器產生熱水，但是該產品需要將太陽能先轉變成熱能再轉變成動能，受到循環的限制；而且工質需要多次能量轉換，從而增加工質成本。發明專利89106297.1所公開的聚光集熱式太陽能發電裝置，只靠陽光照射直接產生電能，可以利用太陽的漫射輻射，不必將太陽能轉變成熱能再轉變成動能，但是該發明中太陽能電池偶件和背部的換熱器只是置于一金屬框架中，與放置于真空中相比，換熱效率不高。發明專利98101837.8所公開的多能源熱水器，以太陽光照射、太陽能電池以及風力發電機發電供電熱元件等幾種形式加熱水，同時還設有充電器和蓄電池，可將風力發電機和太陽能電池所發電力貯藏備用，但是該發明中的太陽能電池接受到的太陽光輻射強度不能始終接近或達到其最大應用強度(太陽能電池對準太陽所接受到的光輻射強度)。
發明內容
本發明是一種用于太陽能電熱共生的真空接受裝置，該裝置包括用于發電的太陽能電池板4安裝在一外層由玻璃管1、內層由金屬矩形管2共同隔成的真空腔內，并與玻璃外管1保持一定真空間隙。金屬矩形管2與玻璃外管1之間用一種導熱系數很低的材料作為支撐材料3，以減少金屬矩形管2上的熱能通過玻璃管1傳導散失。太陽能電池板4與金屬矩形管2通過一高效導熱絕緣材料5聯接，而與玻璃外管保持一定真空間隙。所述內層金屬矩形管2可以一端從外層玻璃外管1中伸出，金屬矩形管2伸出玻璃外管1的端口部分，通過一熱膨脹系數與玻璃接近的金屬材料與玻璃外管聯接。在金屬矩形管上未安裝太陽能電池板的外背面或者所有其它三個面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層，以增加接受裝置轉換成熱水的太陽能量。
本發明中的光電部分有太陽能電池板4、蓄電池、逆變器以及供電線路組成。太陽能電池板4通過供電線路與蓄電池或逆變器相連，蓄電池或逆變器的輸出聯接負載。
本發明中，內層金屬矩形管的一端可以從外層玻璃管中伸出，以便安裝金屬矩形管內的熱交換裝置。
本發明借助真空隔熱腔，從而不會出現太陽能電池板的正面有空氣產生高溫的問題，也不會出現通過正面的玻璃外管傳導散失熱量的問題，太陽能電池板上的發熱只能通過其后的金屬矩形管以及安裝其中的熱交換裝置傳導并交換出去，從而產出熱水。
從光熱效應來講，太陽光譜中的紅外波段直接產生熱效應，而絕大部份光能不能直接產生熱量。本發明中，在金屬矩形管上未安裝太陽能電池板的外背面或者所有其它三個面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層材料，可以充分的吸收太陽光。
本發明的一個措施是通過利用一種熱膨脹系數和玻璃相接近的合金，該合金和玻璃外管可以采取火封，熱壓或者膠粘的方式密封聯接；該合金和金屬矩形管可以采用焊接的方式密封聯接，從而提供一種性能穩定、可靠的真空隔熱腔。這種密封聯接方式可以有效地解決金屬和玻璃的熱膨脹差異明顯，無法密封聯接的問題，進一步滿足太陽能聚光，熱電共生等利用的問題。
綜上所述，本發明具有以下顯著優點1.獨特的真空隔熱腔，保證了出眾的熱絕緣性，保護了太陽能電池板，提高了真空集熱發電的可靠性。
2.熱交換裝置的安裝方式設計考慮了可維護性，便于安裝、拆卸。
3.金屬矩形管與玻璃外管之間用一種導熱系數很低的材料支撐；金屬矩形管上未安裝太陽能電池板的外背面或者所有其它三個面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層，這兩種設計一方面降低了熱能的散失，另一方面提高了太陽能利用率。
以下是結合附圖對具體工作原理的相關描述參見附圖1，太陽能電池板4將接受到的太陽光輻射能一部分轉化為熱能，另一部分轉化為電能，熱量通過太陽能電池板4后面的一導熱絕緣材料5傳遞給金屬矩形管2，金屬矩形管2內的熱交換裝置把熱量帶走，可用于產生熱水；太陽能電池板4產生的電動勢可以直接引出直流電輸出，或者是可以引入蓄電池充電，也可以經逆變器轉換后向用戶輸出50HZ，220V或60HZ，110V的工頻交流電。
圖1是本發明的基本結構示意中，1.玻璃管，2.金屬矩形管，3.支撐材料，4.太陽能電池板，5.高效導熱絕緣材料具體實施方式
本實施例是一種用于太陽能電熱共生的真空接受裝置，該裝置包括用于發電的太陽能電池板4安裝在一外層由玻璃方管1、內層由鋁合金方管2共同隔成的真空腔內，并與玻璃方管保持一定真空間隙。鋁合金方管與玻璃方管之間用導熱系數很低的玻璃作為支撐材料3，可以減少鋁合金方管上的熱能通過玻璃方管傳導散失。太陽能電池板4與鋁合金方管2通過一高效導熱絕緣材料5聯接，而與玻璃方管1保持一定間隙，該導熱絕緣片可以從北京中石電子有限公司買到。在鋁合金方管上未安裝太陽能電池板的外背面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層。
本實施例中，所采用的膨脹系數和玻璃相接近的金屬是一種膨脹合金鐵鎳鈷，可以從西安高能新材料公司買到，這種金屬的線性熱膨脹系數a＝3.6×10-6/℃，而鋁合金的熱脹系數是24×10-6/℃，差別很大，硼硅玻璃3.3的平均線膨脹系數a(20℃～230℃)＝(3.3±0.1)×10-6k-1，實際應用中，內層鋁合金方管的一端從外層玻璃方管中伸出，鋁合金方管伸出玻璃方管的端口部分與鐵鎳鈷合金采取焊接的方式聯接，而玻璃方管與鐵鎳鈷合金采取火封的方式聯接。
本實施例中，太陽能電池板4通過導線引出的接線柱安裝在膨脹合金鐵鎳鈷合金上。
權利要求
1.一種能利用太陽能同時發電和產生熱水的真空接受裝置，其特征是用于發電的太陽能電池板安裝在一外層由玻璃管、內層由金屬矩形管共同隔成的真空腔內，并與玻璃外管保持一定真空間隙。
2.如權利要求1所述的接受裝置，其特征是太陽能電池板與金屬矩形管通過一高效導熱絕緣材料緊密聯接，使太陽能電池板上的發熱能通過其后的金屬矩形管，以及金屬矩形管內安裝的熱交換裝置傳導并交換出去，從而產出熱水。
3.如權利要求1所述的接受裝置，其特征是金屬矩形管與玻璃管之間用一種導熱系數很低的材料支撐，以減少金屬矩形管上的熱能通過玻璃管傳導散失。
4.如權利要求1和2所述的接受裝置，其特征是在金屬矩形管上未安裝太陽能電池板的外背面或者所有其它三個面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層，以便接受該方向的太陽能。
5.如權利要求1、2和3所述的接受裝置，其特征是內層金屬矩形管的一端或者兩端從外層玻璃管中伸出。
6.如權利要求1和4所述的接受裝置，其特征是金屬矩形管伸出玻璃外管端，通過一膨脹系數與外玻璃管接近的金屬材料與外玻璃管聯接。
7.如權利要求1和4所述的接受裝置，其特征是金屬矩形管截面可以做成方形；玻璃外管的截面可做成矩形管、方管、圓管、橢園形或者各種形狀。
8.如權利要求1、4和7所述的接受裝置，其特征是玻璃外管可以做成變截面管，以便與金屬矩形管更好地聯接。
全文摘要
本發明涉及一種用于太陽能電熱共生的真空接受裝置，屬于太陽能利用領域。該裝置包括用于發電的太陽能電池板4安裝在一外層由玻璃管1、內層由金屬矩形管2共同隔成的真空腔內，支撐材料3支撐金屬矩形管2，太陽能電池板4與金屬矩形管2通過一導熱絕緣材料5聯接，而與玻璃管1保持一定真空間隙，所述內層金屬矩形管的一端可從外層玻璃管中伸出，伸出玻璃管端，通過一膨脹系數與玻璃相近的材料與玻璃外管聯接，在金屬矩形管上未安裝太陽能電池板的外背面，涂上一層能充分吸收陽光熱能的吸收涂層。本發明為綠色環保產品，將太陽輻射能轉換為熱能和電能，整體效率高。
文檔編號F24J2/24GK1941597SQ200510105429
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月28日 優先權日2005年9月28日
發明者孫長貴, 范德才 申請人:北京太陽河技術發展有限責任公司