光伏發電熱水系統的制作方法
【專利說明】光伏發電熱水系統
[0001 ]本申請為申請號為:201410263108X，名稱為:太陽能發電供水綜合系統的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及太陽能設備領域，特別地，是涉及一種光伏發電熱水系統。
[0003]
【背景技術】
[0004]隨著世界能源的日趨緊張，新能源技術得到了快速的發展；其中，對于太陽能設備，已經形成了大規模產業化，得到了很好的普及。但是，目前的太陽能設備局限于太陽能熱水器和光伏發電裝置;其中，太陽能熱水器主要依靠真空管進行集熱，熱水封閉在真空管內，與水箱中的水體進行對流導熱;光伏發電裝置則主要由硅晶片平鋪而成，可以將投射到其表面的太陽光照轉換為電能，但是，實際上，光伏板的光-電轉換效率僅為15%左右，也就是說大部分照射到光伏板上的太陽能都是被浪費的。
[0005]考慮到太陽能的綜合利用，目前已有較多設計將光伏板與真空管結合起來，典型的如申請號為201210213975.3，名稱為太陽能綜合利用系統的專利申請，其在太陽能真空管陣列的后方設置光伏板，從而將從由太陽能真空管陣列的相鄰管體之間的空隙處漏向真空管陣列后方的太陽能搜集起來，進行發電；這樣，該系統既可以生產電能，又可以生產熱水。對于其他同時產生熱水和電能的太陽能系統，其構造也與該申請號為201210213975.3的專利申請基本相同，僅只是真空管與光伏板的相對位置有所不同而已。這樣，存在的問題是，該種結構形式的系統，要么是光伏幫遮擋了真空管，要么是真空管遮擋了光伏板，導致我們無法在發電狀態最大化和發熱狀態最大化之間靈活切換;并且，由于光伏板與真空管仍然是相互獨立的，仍然無法避免光伏板的發電效率，導致較大程度的太陽能浪費。
[0006]
【發明內容】
[0007]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種光伏發電熱水系統，該系統可以對發電效率最大化和產熱水效率最大化狀態這兩種狀態進行靈活切換，并且完全避免了太陽能的浪費，使太陽能綜合利用效率獲得巨大的提高。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的第一種技術方案是:該光伏發電熱水系統包括真空玻璃面板、光伏板、保溫集水腔;所述保溫集水腔呈前面敞口的扁盒狀;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構成，雙層玻璃之間為真空層;所述真空層內平鋪有所述光伏板，所述光伏板的背面緊貼著所述雙層玻璃的內層玻璃;所述光伏板與外部的充電器、蓄電池通過導電部件順序電性連接;所述保溫集水腔內充滿水體，并通過進水管、出水管與保溫水箱相連通;所述進水管、出水管中的一根中串接有循環栗。
[0009]作為優選，所述光伏板采用四角均有導角的硅晶片拼合而成;所述真空玻璃面板的內層玻璃的面向保溫集水腔側陣列有半球形凸起，各所述半球形凸起的位置恰正對于由四塊相鄰的硅晶片的導角所圍成的空檔中央;這樣，不僅僅提高了所述內層玻璃與所述保溫集水腔內部的水體的換熱面積;并且，從所述光伏板上各硅晶片的導角空檔處漏向光伏板后方的光照，被各半球形凸起所匯聚成強光束，穿過保溫集水腔內部的水體，使得強光束經過的束狀水體的溫度明顯高于周圍水體的溫度，這使得每一強光束處均產生一個快速的局部對流，從而牽引整個保溫集水腔內的水體進行快速對流，這大幅促進了保溫集水腔內部水體的各個部分對于所述內層玻璃板上的熱量的吸收速度。
[0010]作為優選，所述循環栗包括一個無極變速電機;該無極變速電機的輸入端連接一個放大電路，該放大電路的信號端耦合至一塊微型光伏片;所述微型光伏片與所述光伏板平行設置;這樣，該微型光伏片所產生的實時電流值即可正比例反應出所述光伏板上的單位面積的太陽輻照強度，從而正比例反應出所述光伏板的實時發熱功率，從而自動實現對所述無極變速電機的輸入電流的實時控制，以使循環栗的循環速度適應于所述保溫集水腔內的產熱速度，從而盡可能地節約了循環栗的損耗。
[0011]
本發明解決其技術問題所采用的第二種技術方案是:該光伏發電熱水系統包括真空玻璃面板、光伏板、保溫集水腔;所述保溫集水腔呈前面敞口的扁盒狀;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構成，雙層玻璃之間為真空層;所述光伏板設置在保溫集水腔內部，平行于真空玻璃面板;所述光伏板與外部的充電器、蓄電池通過導電部件順序電性連接;所述保溫集水腔內部充滿導熱液體;所述導熱液體與保溫水箱內部的水體通過換熱系統實現熱傳遞。
[0012]作為優選，所述光伏板外部包裹一層透明防水封套;所述保溫集水腔內的導熱液體即為水，所述換熱系統包括進出水管和循環栗，保溫集水腔內的水體與保溫水箱內的水體通過對流實現熱傳遞;該系統結構簡單，成本較低;進一步地，所述光伏板貼近所述真空玻璃面板的內層玻璃表面;并且，所述進出水管中的一根連接于保溫集水腔的一側，另一根連接于保溫集水腔的另一側，進水管與出水管的連線處于光伏板背離真空玻璃面板的一側，且所述保溫集熱水腔的底平面上陣列有球形凸起;更進一步，各所述球形凸起的尺寸各不相同。
[0013]作為優選，所述保溫集水腔內的導熱液體為透明導熱油;所述換熱系統包括蜿蜒于保溫集水腔內部、且連接至保溫水箱的換熱管及串接在該換熱管中的循環栗;所述換熱管為以下兩種結構之一:其一為閉合回路，內部封裝相變介質，該換熱管深入保溫水箱內部，在保溫水箱內部形成彎曲換熱路徑;其二為開放回路，其兩個通水端均與保溫水箱內的水體相連通。
[0014]本發明所提供的兩種技術方案的有益效果在于:該光伏發電熱水系統在使用過程中，被系統的整個采光面所采集的太陽能首先照射到光伏板上，可以保障光伏板具有最大化的發電狀態;而在光伏板最大發電狀態下，僅將15%左右的太陽能轉換為電能，剩余熱量完全傳遞給與光伏板直接或間接接觸的導熱液體，最終將該剩余熱量完全用于提升保溫水箱內的水溫；由此可見，對于上述的系統，在大功率發電的狀況下，尚且可以實現太陽能的接近100%的利用率;另外，在僅需要熱水，而不需要發電的狀況下，只需關閉光伏板與充電器、蓄電池之間的電路；即可使光伏板上的光能無法轉換為電能，最終只能以熱能形式傳遞給保溫水箱，從而使熱水供應效率達到最大化。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1是本光伏發電熱水系統的實施例一的側向示意圖。
[0017]圖2是實施例一中，光伏板與真空玻璃面板內層玻璃的正向不意圖。
[0018]圖3是實施例一中，真空玻璃面板后方，對應于內層玻璃上半球形凸起處的水體的熱對流示意圖。
[0019 ]圖4是本光伏發電熱水系統的實施例二的側向示意圖。
[0020]圖5是本光伏發電熱水系統的實施例三的側向示意圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
實施例一:
圖1?圖3是本光伏發電熱水系統的實施例一，該光伏發電熱水系統包括真空玻璃面板、光伏板2、保溫集水腔3;所述保溫集水腔3呈前面敞口的扁盒狀，后面為覆有保溫材料(如發泡材料)的底平面4;所述真空玻璃面板封蓋在所述保溫集水腔3的敞口前面上;所述真空玻璃面板由雙層玻璃構成，即外層玻璃11和內層玻璃12，雙層玻璃之間為真空層;所述真空層內平鋪有所述光伏板2，所述光伏板2的背面緊貼著所述雙層玻璃的內層玻璃12;所述光伏板2與外部的充電器(未圖示)、蓄電池(未圖示)通過導電部件順序電性連接;所述保溫集水腔3內充滿水體，并通過進水管30、出水管(未圖示)與保溫水箱(未圖示)相連通;所述進水管30、出水管中的一根中串接有循環栗。
[0023]在實施例一中，所述光伏板2米用四角均有導角的娃晶片拼合而成；如圖2所不，各硅晶片的導角之間圍成一個空檔20，所述真空玻璃面板的內層玻璃12的面向保溫集水腔側陣列有半球形凸起120，各所述半球形凸起120的位置如圖2所示，恰正對于由四塊相鄰的硅晶片的導角所圍成的空檔20中央;這樣，不僅僅提高了所述內層玻璃12與所述保溫集水腔3內部的水體的換熱面積;并且，從所述光伏板2上各硅晶片的導角空檔20處漏向光伏板2后方的光照，被各半球形凸起120所匯聚成強光束，穿過保溫集水腔3內