一种集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统

技术领域

本发明属于太阳能发电领域技术领域，具体涉及一种集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统。

背景技术

太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。

太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。

由于太阳能电池板将光能转化成电能时，同时会有大量的热能产生，太阳能电池板无法将热能转换成有效能源，往往会浪费掉。为了解决太阳能电池板无法将太阳光能转换成的热能变成有效能源的问题，目前有些太阳能电池板的内部集成有太阳能热水器的水循环系统，从而将太阳能电池板上的热能转换成有效能源。但是该技术存在以下缺点：太阳能电池板的内部集成水循环系统，导致太阳能电池板结构复杂，生产和维修成本较高。

发明内容

本发明提供了一种集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，旨在解决现有技术中的太阳能电池板和水循环系统集成在一块板上，结构复杂不易维修的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，包括若干个太阳能吸收板，太阳能吸收板包括从一侧到另一侧依次设置的表面透明隔层、太阳能发电层、绝缘导热层和导热片；所述导热片设有热能输出部；集热块与导热片上的热能输出部相连，且导热片通过热能输出部将热能传输至集热块；集热块上设有热传递通道；热水箱，集热块通过热传递通道将热能传递给热水箱；蓄电池与太阳能发电层电连接。

进一步改进的方案：热水箱设有冷水进口和冷水出口；所述热传递通道的两端连接有循环管，循环管内设有热传递流体介质；循环管设有螺旋部，螺旋部位于热水箱内；所述循环管上设有齿轮泵，齿轮泵与风车相连，并由风车为齿轮泵提供动力；所述循环管上设有阀门。

本方案中，集热块通过热传递通道和循环管将热量传递至热水箱内；同时采用风车代替电机，由风车带动齿轮泵进行水循环，节省了能源。其中热传递流体介质可以采用水等能进行热传递的流体。设置螺旋部，可以热能更充分的传递。

进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括光伏控制器、逆变器、交流负载设备和直流负载设备；所述光伏控制器一端与太阳能发电层电连接，另一端与逆变器、蓄电池和直流负载设备均相连；所述交流负载与逆变器相连。

进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括设置在集热块上的若干个热能吸收板。

在本方案中，集热块上除了设置具备电能和和热能同时吸收的太阳能吸收板，还设置了只吸收热能的吸收板；此方案适用于对热能需求多的应用环境下。

进一步改进的方案：所述热能吸收板由导热片和涂覆在导热片上的聚热涂层构成，所述热能吸收板通过导热片上的热能输出部与集热块相连并通过热能输出部将热能传输至集热块。

本方案中，热能吸收板的导热片与太阳能吸收板的导热片均设有热能输出部。

进一步改进的方案：所述导热片为长方形，所述导热片的热能输出部为从导热片一端延伸出的插板，所述集热块上设有与热能输出部匹配的插槽。

在本方案中，热能输出部采用插板，同时兼具热能输出和连接热能接收件的作用；插板和插槽的配合使用，便于集热块与太阳能吸收板的拆装。将导热片设置成长方形，在光电、光热太阳能板组合使用时，可以节省排布空间；设置成长方形，可以将导热片的一端直接设置成热能输出部，结构简单，便于制造。

进一步改进的方案：所述太阳能发电层为太阳能电池板；所述导热片采用超导热材料制成。

进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括设有保温层的外壳。设置保温层，可以减少热能的流失。

进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括导热板；导热板其中一侧的上半部涂覆有聚热涂层，导热板另一侧的上半部设有由保温材料制成的保温板；保温层与导热片之间设有与导热板下半部相匹配的插孔，插孔开口向上，导热板通过可插拔的方式设置在插孔内。

在本方案中，增设了可拆卸的导热板，由于环境和地理位置等关系，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统产生的热能较少，不足以达到应用的条件，通过增设的导热板来吸收更多的热能，以供正常使用，可以按需装配。

进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括导热板；导热板其中一侧的上半部涂覆有聚热涂层；导热板另一侧的上半部设有由保温材料制成的保温板；保温层与导热片之间设有与导热板相匹配的插孔，插孔开口向上，插孔的顶部铰接有挡板；导热板包括收缩状态和伸出状态；当导热板处于收缩状态时，导热板插接在插孔内，且导热板设有聚热涂层的一侧与导热片贴合，保温板与保温层贴合；当导热板处于伸出状态时，导热板上的聚热涂层和保温板位于插孔的外部，挡板转动至保温板的下端并支撑起保温板，且在挡板的挤压下，导热板与导热片贴合在一起。

在本方案中，增设了可拆卸的导热板，由于环境和地理位置等关系，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统产生的热能较少，不足以达到应用的条件，通过增设的导热板来吸收更多的热能，以供正常使用；且由于导热板比较轻薄，运输或存放时容易损坏，导热板采用隐藏式，在运输和存放时，不易发生损坏且占用空间较小，顾客可以按需装配。

本发明的有益效果为：

本发明中，采用导热片替代了现有技术中S形水管构成的水循环系统，一方面，太阳能板的结构简化，比较轻薄，降低了制造和维修成本；另一方面，导热片热量接收时采用的是面接触，S形水管的在接收能量时采用线接触，S形水管中存在很大的空白面积，导热片受热面积较S形水管的受热面积大，热传递效率更高。

此外，本发明中设有集热块，集热块上设有热传递通道，集热块通过热传递通道将热传递给热水箱；若干个太阳能吸收板均与集热块相连接，太阳能吸收板吸收的热能，统一由集热块吸收转化，转化效率高，且集热块独立于太阳能吸收板的结构之外，避免了太阳能吸收板过于复杂，而导致的维修不便的问题。此外，可以根据实际的需求，来调整太阳能吸收板的数量，以满足实际的需求。

吸收来的热能传递给热水箱，洗后来的电能可以存储到蓄电池内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1是本发明中，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统的结构示意图；图中未示出蓄电池部分；

图2是本发明中，太阳能发电层所连接的供电线路的逻辑框图；

图3是本发明中，齿轮泵的内部结构原理示意图；

图4是实施例一中太阳能吸收板和集热块构成的组件的爆炸结构示意图；

图5是实施例一中太阳能吸收板和集热块装配在一起时的立体结构示意图；

图6是实施例一中太阳能吸收板和集热块构成装配在一起时的背面结构示意图；

图7是太阳能吸收板横截面的结构示意图；

图8是实施例一中太阳能吸收板和集热块装配在一起时的侧面结构示意图；

图9是实施例二中，其中一种太阳能吸收板、热能吸收板装配在集热块上时的背面结构示意图；

图10是热能吸收板安装在集热块上的侧视图；

图11是热能吸收板的爆炸结构示意图；

图12是热能吸收板的立体结构示意图；

图13是实施例三中太阳能吸收板和集热块构配在一起时的侧面结构示意图；

图14是实施例三中导热板的立体结构示意图；

图15是实施例三中太阳能吸收板和集热块构成装配在一起时的背面结构示意图；

图16是实施例四中太阳能吸收板和集热块构成装配在一起时的侧面结构示意图；

图17是图16中A处的局部放大图。

图中标号说明：01-太阳能吸收板；02-热能吸收板；1-表面透明隔层；2-太阳能发电层；3-绝缘导热层；4-导热片，41-热能输出部；5-集热块；51-热传递通道；52-插槽；53-弹性夹板；6-导热板；7-保温层，71-插孔；8-挡板；9-聚热涂层；10-保温板；11-齿轮泵；12-风车；13-循环管；131-螺旋部；14-阀门；15-热水箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图1-17，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一：

参阅图1至图8，本实施例中的集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，若干个太阳能吸收板01，太阳能吸收板01包括从一侧到另一侧依次设置的表面透明隔层1、太阳能发电层2、绝缘导热层3和导热片4；所述导热片4设有热能输出部；集热块5，与导热片4上的热能输出部相连，且导热片4通过热能输出部将热能传输至集热块5；集热块5上设有热传递通道51；热水箱15，集热块5通过热传递通道51将热传递给热水箱15，所述热水箱15可以采用现有的保温水箱；蓄电池与太阳能发电层2电连接。

其中，所述集热块5吸收源自导热片4的热能，集热块5的结构有多种，例如集热块5为长条形，集热块5可以根据具体的应用设置相应的造型和结构。

在上述实施例的基础上，本方案做了进一步改进：热水箱15设有冷水进口和冷水出口，图中未示出。参阅图1和图3，所述热传递通道51的两端连接有循环管13，循环管13内设有热传递流体介质；循环管13设有螺旋部131，螺旋部131位于热水箱15内；所述循环管13上设有齿轮泵11，齿轮泵11与风车12相连，具体作为一种可行的方式风车12转轴与齿轮泵11内的其中一个齿轮的转轴通过联轴器相连；并由风车12为齿轮泵11提供动力；所述循环管13上设有阀门14。

在上述任一实施例的基础上，本方案做了进一步改进：参阅图2，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括光伏控制器、逆变器、交流负载设备和直流负载设备；所述光伏控制器一端与太阳能发电层电连接，另一端与逆变器、蓄电池和直流负载设备均相连；所述交流负载与逆变器相连。

参阅图4和图5所述导热片4的形状可以采用正方形、圆形等，所述导热片4的热能输出41可以根据与集热块5的连接关系不同，可以做出相应的造型，只要能顺利实现热能的输出即可；其中，作为其中一种改进型的方案具体为：所述导热片4为长方形，所述导热片4的热能输出部41为从导热片4一端延伸出的插板，所述集热块5上设有与热能输出部41匹配的插槽52。采用插板，热能输出部41同时兼具热能输出和连接集热块5的作用。

在上述方案的基础上，作为进一步一种优选的改进型方案：参阅图4和图5，所述插槽52为U形的弹性卡槽，通过将插槽52的一侧改成弹性夹板53，插槽52便成为弹性卡槽。

下面对太阳能吸收板01的每一层做进一步说明：

其中，表面透明隔层1可以采用透明玻璃等透明性好的材料制作而成，其具体的材料属于现有技术，本领域技术人员根据实际情况进行合理的选择。

其中，太阳能发电层2为太阳能电池板。其具体的材料和结构，其具体的材料属于现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理的选择。

其中，绝缘导热层3采用不导电且导热的材料制作而成，一面方面可以防止电能流失，另一方面可以传输热量。

其中，所述导热片4可以采用一般的导热速度快的金属材料制作而成，也可以采用超导热材料制作而成，皆在本发明的保护范围之内。

下面结合工作原理对本实施例做进一步说明：

太阳光穿过表面透明隔层1并照射在太阳能发电层2，太阳能一方面通过太阳能发电层发电，发电层通过光伏控制器将热量传递给蓄电池，或者传递给直流负载设备，或经过逆变器后传递给交流负载设备。

另一方面会产生热能，热能依次通过绝缘导热层和导热片4传输到热能输出部41，热能输出部41将热能传输到集热块5上，然后集热块5通过热传递通道和循环管，将热能传递给热水箱，风车通过齿轮泵带动循环管内水的循环。

实施例二：

参阅图9至图12，在实施例一中各方案的基础上，所述集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括设置在集热块5上的若干个热能吸收板02。

所述热能吸收板02由导热片4和涂覆在导热片4上的聚热涂层9构成，导热片4上设有热能输出部41，所述热能吸收板02通过导热片9上的热能输出部41与集热块5相连并通过热能输出部41将热能传输至集热块5。

本实施例适用于对热能需求较高的应用场景下，在集热块5上同时安装太阳能吸收板01和热能吸收板02；热能吸收板02仅仅用于吸热，大大提高了热能的吸收量；其中，太阳能吸收板01和热能吸收板02的比例可以根据实际需求进行配置。

太阳能吸收板01和热能吸收板02的位置关系，可以随意排布，作为优选的方案，参阅图9，将热能吸收板02集中设置在水流的下游，由于太阳能吸收板01产生的热能少于热能吸收板02产生的热量，这样设置水吸收热能的效率更高。

实施例三：

参阅图13至图15，本实施例在实施例一的基础上，为了防止热能的流失，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括设有保温层7的外壳。

作为进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括导热板6；导热板6其中一侧的上半部涂覆有聚热涂层9，导热板6另一侧的上半部设有由保温材料制成的保温板10；保温层7与导热片4之间设有与导热板6下半部相匹配的插孔71，插孔71开口向上，导热板6通过可插拔的方式设置在插孔71内。

在平时不使用导热板6时，为了防止灰尘的进入，可以在插孔71上设置封盖。

下面结合工作原理对本实施例做进一步说明：

当实施例一中集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统无法满足热能的需求时，在插孔71上插接上导热板6，聚热涂层9将太阳能转化成热能，并通过导热板6传输至导热片4，导热片4同时吸收源自导热板6和太阳能发电层2两方的热能，并传递至加热块5，并供生活上使用；本实施例大大提高了吸热热量的效率。

实施例四：

参阅图16和图17，本实施例在实施例一的基础上，为了防止热能的流失，集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括设有保温层7的外壳。

作为进一步改进的方案：集光电和光热转换于一体的太阳能转换系统，还包括导热板6；导热板6其中一侧的上半部涂覆有聚热涂层9；导热板6另一侧的上半部设有由保温材料制成的保温板10；保温层7与导热片4之间设有与导热板6相匹配的插孔71，插孔71开口向上，插孔71的顶部铰接有挡板。导热板6包括收缩状态和伸出状态：

当导热板6处于收缩状态时，导热板6插接在插孔71内，且导热板6设有聚热涂层9的一侧与导热片4贴合，保温板10与保温层7贴合。

当导热板6处于伸出状态时，导热板6上的聚热涂层9和保温板10位于插孔71的外部，挡板8转动至保温板10的下端并支撑起保温板10，且在挡板的挤压下，导热板6与导热片4贴合在一起。

为了防灰在导热板6的顶部设置有盖板，盖板上设有提手，图中未示出。

下面结合工作原理对本实施例做进一步说明：

当导热板6处于伸出状态时，聚热涂层9将太阳能转化成热能，并通过导热板6传输至导热片4，导热片4同时吸收源自导热板6和太阳能发电层2两方的热能，并传递至加热块5，并供生活上使用；本实施例大大提高了吸热热量的效率。

本实施例与实施例二的不同之处在于：实施例二中的导热板在不使用时，是存在外部的；本实施例是存储在插孔71内的。

在上述四个实施例中，实施例一主要以吸收电能为主；实施例二、实施例三和实施例四可以提高吸收热能的效果，根据应用环境的需求不同，而做出相应的选择；对于高电能需求的环境，优选实施例一的方案，并根据实际需求选择太阳能吸收板的数量。对于高热能需求的应用场景，优选实施例二、实施例三和实施例四的方案。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。