一種發電集熱幕墻及采用該幕墻的太陽能發電集熱系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種發電集熱幕墻，其包括框架本體，以及安裝在框架本體前后兩側的前玻璃和后玻璃。在前玻璃的背面設置有呈陣列式分布的硅晶發電片，硅晶發電片的背面貼合有微孔超導片，在硅晶發電片與微孔超導片之間還裝設有換熱流道。此外，太陽能發電集熱系統包括若干個上述發電集熱幕墻，儲熱水箱，設置在儲熱水箱內的換熱盤管，設置在儲熱水箱上的進水口和出水口，以及用于連接換熱盤管、換熱流道的循環管路。本發明解決現有幕墻僅為采光，或有光伏發電效率不高，以及現有系統不能兼顧發電和供熱的問題，與現有的玻璃幕墻相比，其光電轉換效率最大可達17％，集熱效率不少于25％，比光電或光熱單一利用綜合效率最大可以提高到近50％。
【專利說明】一種發電集熱幕墻及采用該幕墻的太陽能發電集熱系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于平板型太陽能集熱器領域，尤其是涉及一種發電集熱幕墻及采用該幕墻的太陽能發電集熱系統。
【背景技術】
[0002]玻璃幕墻作為一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方式，普遍應用于城市的高層建筑中。現有的發電式玻璃幕墻大多采用玻璃與硅晶片的組合形式，除了具有一定的裝飾效果夕卜，還能滿足日常的供電需求。其原理是利用硅晶片在太陽光的照射下，使其產生電子空穴對，并在PN結上產生光電流和光電壓，實現太陽能的光電轉換。但是在上述過程中，隨著工作時間的延長硅晶片所處的環境溫度越來越高，勢必導致其發電效率的降低。因此，如何對硅晶片進行有效的散熱以提高玻璃幕墻的發電效率已然成為本【技術領域】亟待解決的技術冋題。
[0003]此外，現有的太陽能發電或供熱設備往往只能實現單一的功能，尤其在夏季，由發電時集聚的熱量要縮短硅晶片使用壽命，還將要影響玻璃幕墻的隔熱功能，而額外增加室內降溫成本。如何兼顧發電和供熱，并使硅晶片在發電時基本保持低溫以確保其發電效率，也是本領域亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]為了克服上述技術問題，本發明的目的之一是提供一種發電集熱幕墻，解決現有幕墻發電效率不高的問題。
[0005]此外，本發明的另一個目的是提供一種太陽能發電集熱系統，解決現有系統不能兼顧發電和供熱的問題。
[0006]針對發電集熱幕墻這一主題，本發明所采用的技術方案是:一種發電集熱幕墻，包括框架本體，以及安裝在框架本體前后兩側的前玻璃和后玻璃。其中，在前玻璃的背面設置有呈陣列式分布的硅晶發電片，其排列和密度需兼顧采光發電需要兩者平衡選擇。硅晶發電片的背面貼合有微孔超導片，在硅晶發電片與微孔超導片之間還裝設有換熱流道。微孔超導片的上下兩端端部密封，其內部設置有一組豎直排列的超導液微孔通道，超導液微孔通道內密封灌有超導液；該微孔超導片上還設有與換熱流道相適配的微孔超導片彎曲段，該微孔超導片彎曲段包住換熱流道的外部。在硅晶發電片的布置上需要兼顧幕墻的透光性，因此優選為豎直間隔排布。換熱流道的材質優選為鋁管。采用上述技術方案，通過在硅晶發電片的背面緊貼有微孔超導片，換熱流道優選設置在微孔超導片的上端，使得硅晶發電片工作時產生的熱量被超導液吸收，此吸熱過程中超導液微孔通道內部的超導液發生相變并迅速地將熱量傳遞至與其相連的換熱流道，由于換熱流道內部初始時為較冷介質，因此熱量又再次被換熱流道內的較冷介質吸收并轉變成較熱介質，熱量匯流傳遞到儲熱水箱下部盤管進行熱交換，而換熱流道的傳導介質被冷卻后又重新相變回液體狀態，等待重新被汽化，如此循環以實現對硅晶發電片的持續散熱降溫，所收集的熱能可供生活熱水，進而提高幕墻的發電兼集熱的綜合效率。
[0007]作為本發明的進一步改進，上述換熱流道呈U形，并且其兩端貫穿后玻璃突出設置，在換熱流道與后玻璃的連接處還設有防止換熱流道晃動并提高密封性能的密封膠圈。當然，換熱流道的形狀不限于U形，也可以為直線形，S形等其他形狀。
[0008]進一步的，硅晶發電片豎直間隔排列。微孔超導片中超導液微孔通道的截面呈圓形、方形或橢圓形。在前玻璃與后玻璃之間還設置有用于隔熱的抽真空區域。
[0009]為了防止換熱流道暴露在外部影響美觀，在硅晶發電片的上下兩端橫向間隔設有一組蓋板，該蓋板優選為硅晶片蓋板。
[0010]針對太陽能發電集熱系統這一主題，本發明采用的技術方案是:一種太陽能發電集熱系統，其包括儲熱水箱，設置在儲熱水箱內部的換熱盤管，在儲熱水箱上設置有進水口和出水口，還包括與換熱盤管兩端通過循環管路相連的發電集熱器。具體的，發電集熱器包括并聯設置的一組前述發電集熱幕墻，當然實際使用時，發電集熱幕墻的連接方式也可以采用混聯的方式為最佳，換熱盤管兩端的管路分別對應連接在換熱流道的兩端。在前述管路上還設有一循環泵，以實現上述換熱流道、管路和換熱盤管內部介質的循環。如前面所述，初始狀態時換熱流道的一端通過冷水管道與換熱盤管的一端相連，經過微孔超導片的熱傳遞后，其另一端經熱水管道連至換熱盤管的另一端，實現對換熱盤管熱源的循環供應，與此同時換熱盤管對儲熱水箱內部的水源進行加熱，實現熱量的收集。優選的，可以在儲熱水箱和出水口上均包覆一層保溫棉，以防止熱量的流失。
[0011]本發明的有益效果:本發明通過在硅晶發電片的背面設置封閉的微孔超導片，并在微孔超導片的內部灌注超導液，使得硅晶發電片在工作中產生的熱能可以被微孔超導片吸收，進而保證了硅晶發電片始終處于一個較低的溫度環境，提高了發電效率，還能有效阻止硅晶片高溫老化而顯著延長使用壽命；與此同時，微孔超導片將熱量傳遞至換熱流道，該換熱流道與換熱盤管相連通，并通過換熱盤管對儲熱水箱內部的水源進行加熱，進而實現熱量的收集。本發明兼有發電和供熱兩大功能，且兩者相輔相成，在提高了發電效率的同時，對熱量進行收集利用，與現有的玻璃幕墻相比，其光電轉換效率最大可達17 %，集熱效率不少于25%。比光電或光熱單一利用綜合效率最大可以提高到近50%。
[0012]以下將結合附圖和實施例，對本發明進行較為詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明中發電集熱幕墻的主視圖。
[0014]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0015]圖3為圖1的B-B剖視圖。
[0016]圖4為圖3的局部放大圖。
[0017]圖5為微孔超導片的立體圖。
[0018]圖6為微孔超導片的側視圖。
[0019]圖7為圖5的A-A的剖視圖。
[0020]圖8為本發明中太陽能發電集熱系統的結構示意圖。
[0021]圖中，1、框架本體；2、前玻璃；3、后玻璃；4、硅晶發電片；5、微孔超導片；51、微孔超導片彎曲段；6、換熱流道；7、超導液微孔通道；8、密封膠圈；9、抽真空區域；10、蓋板；101、儲熱水箱；102、換熱盤管；103、進水口 ；104、出水口 ；105、管路；1051、冷水管道；1052、熱水管道；106、循環泵；107、發電集熱器。
【具體實施方式】
[0022]實施例1，
[0023]請一并參閱圖1至7，一種發電集熱幕墻，其包括框架本體1，安裝在框架本體I前側的前玻璃2，安裝在框架本體I后側的后玻璃3，以及設置在前玻璃2與后玻璃3之間的抽真空區域9。
[0024]其中，在前玻璃2的背面設置有硅晶發電片4，該硅晶發電片4呈五列十行陣列分布，并且各列之間間隔分布。
[0025]在對應硅晶發電片4的背面貼合有微孔超導片5，該微孔超導片5的上下兩端密封，其內部設置有一組豎直布置的超導液微孔通道7，超導液微孔通道7內密封有可相變的超導液。超導液微孔通道7的截面呈方形。
[0026]在硅晶發電片4與微孔超導片5之間還裝設有換熱流道6，該換熱流道6設置于框架本體I的上部，且呈U形，其兩端貫穿后玻璃3突出設置，形成換熱流道的進口和出口。在換熱流道6與后玻璃3的連接處還設有密封膠圈8。微孔超導片5上還設有與換熱流道6相適配的微孔超導片彎曲段51。
[0027]為了防止換熱流道暴露在玻璃的可視范圍內影響美觀，在硅晶發電片4的上下兩端橫向間隔設有一組蓋板10，以保持外觀上的上下對稱。
[0028]其工作原理如下:
[0029]工作時，太陽光透過前玻璃2照射到硅晶發電片上，硅晶發電片4將太陽能轉換為電能，過程中同時產生熱能，隨著時間的推移，硅晶發電片4的溫度越來越高，熱能通過熱傳遞被微孔超導片5吸收，超導液微孔通道7內的超導液發生相變并轉換為氣態上升，所帶熱能通過熱傳遞被上部換熱流道6內的較冷介質吸收，并轉變成較熱介質經換熱流道6的出口輸出，而超導液被冷卻后又重新相變回液體狀態下降到超導液微孔通道下部，等待重新被汽化，如此循環以實現對硅晶發電片4的散熱，進而提高幕墻的發電效率和熱量的收集。
[0030]實施例2，
[0031]請參閱圖8，一種太陽能發電集熱系統，包括儲熱水箱101，設置在儲熱水箱101上的進水口 103和出水口 104，以及設置在儲熱水箱101內部的換熱盤管102。換熱盤管102的兩端設有管路105，具體的，管路105由冷水管道1051與熱水管道1052組成。冷水管道1051與換熱流道6的進口相連接，熱水管道1052與換熱流道6的出口相連接。在冷水管道1051上還設有一循環泵106，以實現上述換熱流道6、管路105和換熱盤管102內部介質的循環。在儲熱水箱101和出水口 104上均包覆一層保溫棉。還包括與換熱盤管102兩端通過管路105相連的發電集熱器107，該發電集熱器107包括并聯設置的一組實施例1所述的發電集熱蒂墻。
[0032]其工作原理如下:
[0033]工作中，換熱流道6的進口通過冷水管道1051與換熱盤管102的一端相連，其出口經熱水管道1052連至換熱盤管102的另一端，經過微孔超導片5的熱傳遞后，實現對換熱盤管102熱源的循環供應，與此同時換熱盤管102對儲熱水箱101內部的水源進行加熱，實現熱量的收集，需要時，可從出水口 104輸出，以滿足生活或工業需求。
[0034]以上實施例只是闡述了本發明的基本原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還有各種變換，這些變換均應視為落入要求保護的本發明范圍之內。
【權利要求】
1.一種發電集熱幕墻，包括框架本體(I)，安裝在框架本體(I)前后兩側的前玻璃(2)和后玻璃(3)，其特征在于:所述前玻璃(2)的背面設置有呈陣列式分布的硅晶發電片(4)，該硅晶發電片(4)的背面貼合有微孔超導片(5)，在硅晶發電片(4)與微孔超導片(5)之間還裝設有換熱流道￠);所述微孔超導片(5)的上下兩端密封，其內部設置有一組豎直排列的超導液微孔通道(7)，密封的超導液微孔通道(7)內灌有超導液；該微孔超導片(5)上還設有與換熱流道(6)相適配的微孔超導片彎曲段(51)，換熱流道(6)安置在微孔超導片彎曲段(51)內。
2.如權利要求1所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述硅晶發電片(4)豎直間隔排列。
3.如權利要求1所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述超導液微孔通道(7)的截面呈圓形、方形或橢圓形。
4.如權利要求1所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述換熱流道(6)設置于框架本體(I)的上部，該換熱流道(6)呈U形，并且其兩端貫穿后玻璃(3)伸出與外管連接，在換熱流道(6)與后玻璃(3)的連接處還設有密封膠圈(8)。
5.如權利要求1所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述前玻璃(2)與后玻璃(3)之間設置有抽真空區域(9)。
6.如權利要求1至5任一項所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述硅晶發電片(4)的上下兩端橫向間隔設有一組蓋板(10)。
7.一種太陽能發電集熱系統，包括儲熱水箱(101)，設置在儲熱水箱(101)內部的換熱盤管(102)，設置在儲熱水箱(101)上的進水口(103)和出水口(104)，以及分別安裝在換熱盤管(102)兩端的循環管路(105)，其特征在于:還包括與換熱盤管(102)兩端通過循環管路相連的發電集熱器(107);該發電集熱器(107)包括并聯設置的一組如權利要求1至6任一項所述的發電集熱幕墻。
8.如權利要求7所述的發電集熱幕墻，其特征在于:所述循環管路(105)上還設有一循環泵(106) ο
【文檔編號】H02S40/44GK104506136SQ201410805653
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】顧全軍 申請人:黃山金普森新能源科技股份有限公司