[发明专利]一种太阳能光伏光热复合集热装置

说明书

本申请公开了一种太阳能光伏光热复合集热装置，是在光伏板的下方布置有集热板，之间由热溶解法粘结，集热板是分离式平板集热管的蒸发段，它由两块铝板组合，用气胀法加工出半圆形微通道重力热管结构，集热板上方安装一个蓄热箱，蓄热箱相当于冷凝段部分，是水平三层套筒结构，中心一个小圆筒流过工质蒸汽；蒸汽筒外面的圆筒内充满水作为蓄热材料，用于和蒸汽筒内蒸汽进行换热；套筒的最外部圆筒内充满石蜡作为补充蓄热材料，在蒸汽筒的外表面，紧紧缠绕着一根铜质螺旋管作为冷水管。由此，集热和蓄热效率高，系统运行时不需要额外动力泵，可以依靠自来水管系统或高位水箱实现换热工质的流动，在降低耗能的同时显著提升换热效果，商业应用前景广阔。

技术领域

本发明属于使用太阳能进行光伏发电和余热集热的新能源技术领域。具体涉及光伏发电板-分离式平板热管型集热板和带有石蜡蓄热材料的蓄热箱组合而成的复合集热装置的设计。

背景技术

煤、石油、天然气等传统能源的消耗加剧了世界的环境问题，而随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源总量的日趋减少，能源问题也逐渐成为制约国际社会经济发展的瓶颈。使用可再生能源替代传统能源无疑成为解决这些问题最好的办法。可再生能源包括风能、水能、地热能、潮汐能和太阳能等，而这其中，来源丰富、利用成本低的太阳能具有其独特的优势。

太阳能集热器是普遍使用的太阳能获取装置，目前被广泛研究的集热器种类繁多，按换热模式可以分为主动式和被动式两大类。主动式集热器的运行需要电力，利用泵推动工质循环，而被动式则不需要电力的消耗，依靠重力或换热器内部毛细力推动工质循环。

太阳能光伏/光热集热器(PV/PT集热器)是一种新型集热器，它将光伏发电和太阳能热利用和二为一，在相同采光面积条件下即发电又集热，大幅提高太阳能利用效率。大量的实验室研究成果已经发表，但缺乏实用产品。在目前光伏发电已经大规模普及的市场条件下，使用太阳能光伏/ 光热集热器是进一步提高效益，降低成本，普及光伏发电的有效技术。

PV/PT主动式集热器可分为强制对流型和热泵型两种。强制对流型集热器中的工质一般为空气或过冷水，其在泵功推动下，流过集热器内的换热流路，吸收电池基板导出热量后，流入用热装置。换热器管路可以是开式循环也可以是闭式循环。其最适合于空气流动加热。热泵型集热器的流动结构和水强制对流集热器很相似，只是换热器内流路必须抽真空，其最适合于热水流动加热。

PV/PT被动式集热器可分为自然对流型和热管型两种。自然对流型集热器和一般的真空玻璃管太阳能热水器很相似，利用集热管内水的上下温差进行管内自然对流循环换热，工质为水。基本形状是正面安装有太阳能电池的基板-即集热板，背面用焊接或粘接方式连接一排圆管、扁管或长方形扁盒作为集热管，集热管上部插入一个金属水平圆筒，集热管和水平圆筒的接口用焊接或橡胶圈密封，水平圆筒和集热管联通，内部充满水作为用热工质。

目前的PV/PT热管型集热器中的热管大部分是圆管式重力热管，少量是各类毛细力热管。热管型集热器有3个核心部件；集热板，热管，冷凝器，它们用拼装方式连接在一起。基本形状是基板-即集热板正面安装有太阳能电池，用导热胶连接电池板和基板，集热板背面用焊接或粘接方式连接圆管型重力热管作为蒸发段，为加强两者间导热，集热板和重力热管之间要用很厚的导热胶覆盖。热管的上端插入一个换热器作为整体系统的冷凝器。加热空气时一般是对流式换热器，加热水时使用满液型换热器。此时冷凝器就是一个金属水平圆筒，热管和水平圆筒的接口焊接或用橡胶圈密封，水平圆筒内充满水作为冷凝段。从外形看自然对流型和热管型集热器几乎难以区别，但热管型的换热性能是最好的，热管型集热器从机理上讲最适合用于光伏光热复合集热器。