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一种光伏-光热一体机

2021-02-13 20:15:25

一种光伏-光热一体机

  技术领域

  本申请涉及光伏-光热一体机,特别是可实现光伏-光热切换的光伏-光热一体机。

  背景技术

  太阳能,作为可再生能源,已得到了广泛的应用,如光伏发电、光热采暖、光热发电等,太阳能也是未来发展绿色能源的主要方向。现有利用太阳能的两种技术途径:即光伏发电和光热制热的技术产品已普及的全球每个国家。现有技术的太阳能发电装置和制热装置为两个分设的装置,由于太阳能的光伏利用和光热利用各有优点和缺点,存在不能同时安装的问题,即只能发电而不能制热或只能制热而不能发电,使两者不能优势互补,不能同时进行制热和发电,影响了对太阳能的充分高效利用。

  单纯光伏发电时,光电转化效率低,其转换效率一般在太阳光能辐射量的12%-17%,也就是说照射到光伏板表面上约83%的太阳能未能利用和转换,相当一部分能量转化为热能流失,同时所产生的热能还会使光伏板温度升高导致电池效率下降,进一步降低光电转换率;因此单纯光伏发电存在转化率低、太阳能流失多的问题。

  单纯光热制热时,如常见的太阳能热水器,光热转化效率高,一般在太阳能辐射量的50%以上,然而所存在的问题是家庭洗浴的需要并不是日日所需,导致多数天产生的热水被搁置浪费,尤其对于装配太阳能热水系统的学校来说,在开学期太阳能热水满足了学生的使用,但在较长期的寒暑假,且此时光照量最大,热水器处于搁置无人使用状态,造成能源浪费;此外对于太阳能热水供暖系统来说,冬季采暖,光热制暖设备比光伏发电制暖设备的效率要高的多,如一幢100平方米的房子冬季采暖,如安装50平方米光伏发电装置,在晴天所发电能是无法满足要求的,如安装50平方米的光热利用装置,通过热水供暖,所吸收热能完全能满足要求,然而房屋一般只在冬季采暖,采暖时间约三个月,其余大部分时间都处于搁置状态,所收集的热能没有用,白白浪费;因此单纯光热制热存在使用频率不高、搁置停摆周期长的问题。

  综上所述,目前对太阳能的光伏发电和光热制热两种利用方式各自分别存在的上述问题导致太阳能利用不够充分,基于太阳能的产品目前在市场上还未普及或大规模应用,太阳能作为清洁、随手可得、取之不尽用之不竭的特有属性未得到很好的开发和利用,由于人们对太阳能技术应用和研发的匮乏导致利用太阳能技术的产品缺点更为突出,更为严重的,市场上甚至摒弃了诸如太阳能热水器等类似产品,因而面对当前能源危机以及对于清洁、无污染的追求,对太阳能的利用技术亟需革新。

  然而在实际中,将光伏发电和光热制热相结合一直是一个难以攻克的技术难题,二者的结合存在诸多技术问题需要克服,这也是由当前光伏发电和光热制热的基础设备决定的:因为光伏板多为一平面完整板,光热设备多为排列布置的集热管,导致光伏板与集热管无法结合、共同协作来弥补两种技术各自的不足、最大化利用太阳能,无法同时获取热水和电力两种收益。目前市面上将光伏发电和光热制热相结合得到热能电能同时产出的设备非常少,现有一些设备在光伏板的背部设置多跟集热管利用热能以制热,然而该种方式存在的问题是集热管制热依然会导致热量散发不出去,光伏板温度还会升高导致电池效率下降,使用寿命缩短;因而本申请研发的一种可实现光伏-光热切换的的光伏-光热一体机具有重要的意义,对于太阳能充分利用并形成产品应用到家庭生活中具有革新意义。

  发明内容

  本申请要解决的技术问题是:提供可实现光伏-光热切换,并且结构紧凑、外形美观、造价低廉的光伏-光热一体机。

  本申请的技术方案是:

  一种光伏-光热一体机,包括:

  基架,

  与所述基架连接的集热管,以及

  设所述集热管的径向外侧部、且能够围绕所述集热管转动的光伏板;

  所述光伏板包括:

  玻璃内板,

  玻璃外板,以及

  设于所述玻璃内板和所述玻璃外板之间的光伏电池串;

  所述光伏板具有背离所述集热管的光伏工作面,所述玻璃内板设于所述光伏电池串朝向所述集热管的那一侧,所述玻璃外板设于所述光伏电池串背离所述集热管的那一侧;

  所述玻璃内板朝向所述光伏电池串的内侧板面上附着有反光镀层,从而使得所述玻璃内板与所述反光镀层共同形成反光面朝向所述集热管的反光镜。

  所述反光镜的反光面为内凹曲面。

  所述反光镜的反光面为内凹弧面。

  所述玻璃内板和所述玻璃外板均为弧面板。

  所述玻璃内板和所述玻璃外板均为圆弧板。

  所述玻璃内板在其宽度方向的中间位置一体成型有一条沿着所述集热管的长度方向延伸、且向所述集热管方向凸出的直线凸棱。

  所述直线凸棱将所述反光面分隔为左内凹弧面和右内凹弧面,所述左内凹弧面的一部分以及所述右内凹弧面的一部分均形成于所述直线凸棱上。

  所述光伏板的厚度为5~15mm。

  所述光伏板为弧面板。

  所述玻璃内板和/或所述玻璃外板为钢化玻璃板。

  所述玻璃内板与所述玻璃外板固定连接。

  所述光伏板平行布置于所述集热管的径向外侧部,所述光伏板的旋转轴线为所述集热管的管轴线。

  所述集热管设置至少两根,所述光伏板设置至少两块,各根所述集热管彼此间隔平行排布,每一块所述光伏板均平行布置于对应一根所述集热管的径向外侧部、并能够绕该根集热管转动。

  每一根所述集热管的径向外侧部均平行布置有一块能够绕着该根集热管转动的所述光伏板。

  各根所述集热管等距排布在同一平面内。

  每块所述光伏板的宽度均等于相邻两根所述集热管的距离。

  所述集热管与所述基架固定连接,所述光伏板与所述集热管枢转连接。

  所述光伏板上固定连接枢转套设于所述集热管上的枢转架。

  所述枢转架上固定连接同轴套设在所述集热管外的齿轮,所述基架上安装与所述齿轮传动连接以驱动所述齿轮转动的电机。

  所述集热管与所述基架枢转连接,所述光伏板与所述集热管固定并跟随所述集热管转动。

  所述集热管上同轴固定套设齿轮,所述基架上安装与所述齿轮传动连接以驱动所述齿轮转动的电机

  所述基架上固定设置走水仓,所述集热管的一端插于所述走水仓中。

  本申请可实现如下有益效果:

  1、本申请这种光伏-光热一体机可实现光伏-光热的切换,变革了太阳能的高效利用方式,将光伏发电和光热制热相结合,可根据需要选择发电或制热,实现对太阳能的充分利用,对于节能、无污染及可持续发展的生态发展模式具有革新意义;既克服了单独光伏发电转换效率低的缺陷,又克服了单独光热制热使用频率不高、搁置停摆周期长的缺陷,在光热制热不使用时进行光伏发电,将光伏发电和光热制热相结合,实现在非光热制热期间内的电力产出和非光伏发电期间的热能产出,将二者相结合,弥补各自缺点,得到能量产出的最大利益化。

  2、在玻璃内板的内侧板面镀了一层反光镀层,从而使得玻璃内板与反光镀层共同形成反光面朝向集热管的反光镜。光热模式下,直接利用内侧附有反光镀层的玻璃内板形成的反光镜反射太阳光线至集热管,无需额外设置具有一定厚度和一定成本的反光板。除额外增加的反光镀层外,其余部分均为光伏板本身就具有的结构,反光镀层的厚度几乎可以忽略不计,光伏板自身就具有优异的反光性能,省去了额外设置反光板的成本,而且也避免了额外设置反光板带来的厚度增加。具有高反光率的光伏板且薄且轻,而且外形美观,生产时只需在玻璃内板内侧面镀设反光镀层,材料成本和工艺成本均低于额外设置的反光板。

  3、本身就带反光面的光伏板厚度较薄,即便将各块光伏板近距离甚至零距离布置,工作时每块光伏板均能任意角度转动而不相互触碰干扰,从而保证该一体机无论在光伏模式或是光热模式下,光伏板的光伏面和反光面均能跟踪太阳光的照射角度,最大程度地接收和利用太阳光能量。

  4、光伏板整体为弧面板结构,一方面使得其反光面呈内凹曲面,具有光线聚集功能,可将射向相邻集热管间隔空间的太阳光线尽可能多地反射至集热管,提升太阳能利用率,而且光线在反光面的聚集作用下具有较高的温度,提升了集热管内外温差,有利于管内水流或吸热涂层对外部光线热量的吸收;另一方面,在增大反光面积和光伏工作面积的同时,还使得各根集热管可以更加紧密(小间距)的布置,进而有利于缩减该光伏-光热一体机的体型,提升该装置的整体受光面积。

  5、玻璃内板上设置的直线凸棱,不仅可以作为加强棱加强玻璃内板的结构,还能够阻挡射向反光面的部分光线沿着反光面宽度方向再次返回至环境中。

  6、该一体机在实际应用时光伏和光热模式时常切换,光伏板和反光板轮流暴露受光,光伏工作面和反光面的污染速度放缓,所以光伏板的光伏转化效率以及反光板的反光效率的降低速度均会放缓,无需使用者频繁地清理光伏工作面和反光面,所需求的维护频率低。

  7、只需对传统的光伏板做简单的优化处理,便使得光伏板在具备光伏发电功能的同时,还具有优异的反光能力以与太阳能集热管配合用于光热热水,生产制造成本低,效果显著。

  附图说明

  为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例,而非对本申请的限制。

  图1是本申请实施例一中光伏-光热一体机处于光电状态的示意图。

  图2是本申请实施例一中光伏-光热一体机处于光热状态的示意图。

  图3是本申请实施例一中的平面结构示意图。

  图4是图1的A-A向截面图。

  图5是本申请实施例一中光伏板、枢转架、集热管和同步齿轮的配合结构示意图。

  图6是本申请实施例二中光伏板、连接架、第一种形式集热管和同步齿轮的配合结构示意图。

  图7是本申请实施例二中光伏板、连接架、第二种形式集热管和同步齿轮的配合结构示意图。

  图8是本申请实施例三中光伏板、反光板与集热管的结构分布示意图。

  图9是本申请实施例三中相邻两个光伏-光热单元的光伏板-反光板组合件处于第一角度位置的结构示意图。

  图10是图9中两个光伏板-反光板组合件转动β角度处于第二角度位置的结构示意图。

  图11是本申请实施例四中相邻两个光伏-光热单元的光伏板处于第一角度位置的结构示意图。

  图12是图10中两块光伏板转动β角度处于第二角度位置的结构示意图。

  图13是图11的X1部放大图。

  图14是图11的X2部放大图。

  其中:1-基架,2-走水仓,2a-进水接口,2b-出水接口,3-六根集热管, 4-光伏板,4012-反光镜,401-玻璃内板,401a-直线凸棱,402-玻璃外板,403- 光伏电池串,404-反光镀层,405-卡框,5-同步齿轮,6-过桥齿轮,7-枢转架,8-反光板,9-连接架,10-导热套。

  具体实施方式

  为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例的附图,对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

  除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。

  现在,参照附图描述本申请的实施例。

  实施例一:

  图1至图5示出了本申请这种光伏-光热一体机的一个优选实施例。与现有的一些光热装置(如太阳能热水器)相同的,本实施例的光伏-光热一体机也包括一基架1,基架1上固定设置一走水仓2和六根集热管3。走水仓2具有一个进水接口2a和一个出水接口2b,实际应用时前述进水接口2a 和出水接口2b分别连接进水管路和出水管路,从而向走水仓2通入流动的水。前述每根集热管3的一端均插设于走水仓中(配合处密封不漏水)。为方便制作和装配,前述各根集热管3均等间距地排布在同一个平面内。基架 1作为整个光伏-光热一体机的支撑载体,用于支撑前述走水仓2和集热管3 以及下述的各种部件,并限定前述平面。当然,在本申请的一些其他实施例中,也可以将前述各根集热管3随意间隔排布,而并非一定处在同一平面内。

  本实施例这种光伏-光热一体机还配置了与集热管数量相同的六块光伏板4。这些光伏板4一一对应地布置在各根集热管的径向外侧部,而且每块光伏板4都能够绕着对应的那根集热管转动。也就是说,光伏板4旋转连接而非紧固连接在该装置上,并且每块光伏板4在基架1上的旋转轴线恰好是对应那根集热管2的管轴线。

  所谓“径向外侧部”,是指光伏板位于集热管径向一侧且不在集热管内部。

  为方便描述本实施例的技术方案,我们将图1和图2中相互对应的一根集热管3和一块光伏板4构成的单元称为一个光伏-光热单元的话,那么本实施例的光伏-光热一体机一共具有六个光伏-光热单元。在每个光伏-光热单元中,光伏板4在基架上的旋转轴线都恰好是该单元中那根集热管3的管轴线。此外,在每一个光伏-光热单元中,光伏板4都具有朝向该单元集热管3 的内板面(即图5中光伏板的上表面)和背离该单元集热管3的外板面(即图5中光伏板的下表面),而本实施例光伏板4的前述外板面是用于接收太阳光发电的光伏工作面。

  不难看出,因光伏板4在基架1上可绕集热管3转动,故而可通过转动光伏板4来调整光伏板4与集热管3的相对位置。当需要集热管3吸收光能获取热量时,则将光伏板4旋转至集热管3的背光侧(即背离阳光的那一侧),集热管迎光产热。当需要光伏发电时,则将光伏板4旋转至集热管3的迎光侧(即朝向阳光的那一侧),这时光伏板4的光伏工作面刚好朝向太阳光处于工作状态,光伏板4迎光发电。

  可见,当该光伏-光热一体机处于光伏发电工作模式时,集热管3处于光伏板4的背光侧,阳光被光伏板4接收和遮挡而不会射向集热管3,集热管3不再吸收热量对走水仓2中的水加热。

  在实际应用中,该装置的光热工作模式和光伏工作模式可根据需要灵活选择。比如:在光热工作模式下获取了足够量的热能后,将其转至光伏工作模式而发电,从而充分利用太阳能发热发电,增加太阳能利用效率,实现太阳能发电发热一体,节省空间资源。

  此外,为了使得该装置的整体结构更加紧凑合理,本实施例将每个光伏 -光热单元中的光伏板4和集热管3都平行布置。

  为避免光伏板4转动时触碰相邻光伏-光热单元的集热管3,从而导致光伏板4的转动角度受到相邻光伏-光热单元中集热管3的限制,应将每个光伏-光热单元中光伏板4与集热管3尽可能地靠近布置。一般来说,需保证每个光伏-光热单元中光伏板4与集热管3的距离值应当小于该单元中集热管3与相邻单元中集热管的距离值。光伏板3转动时,可从相邻集热管之间的缝隙穿过。

  图1和图2中一共设有六根集热管3和六块光伏板4,六根集热管依次等距间隔排布在同一平面内,每相邻两根集热管3之间形成一条间隔空间,六根集热管共形成五条间隔空间。六块光伏板4中,有五块光伏板(图1和图2中左侧五块光伏板)的旋转路径分别经过前述五条间隔空间。还有一块光伏板4(图1和图2中最右那块光伏板)的旋转路径经过最右侧那根集热管3的右侧空间。如此保证每一块光伏板4都能够选择性地转动至相应集热管3的背光面或迎光面。

  此外,为了方便对光伏板4的转动,本实施例的装置还配置了与光伏板传动连接、以驱动光伏板旋转的驱动装置。

  上述驱动装置具体包括:六个同步齿轮5、六个过桥齿轮6和一个微型的电机(图中未示出)。六个同步齿轮5分别与六块光伏板5固定(间接固定,下文有详细介绍)。过桥齿轮6与同步齿轮5啮合连接。电机可直接驱动六个同步齿轮5和六个过桥齿轮6当中的任何一个,便能实现所有同步齿轮5和所有过桥齿轮6的联动,使各块光伏板4处于任何预定的方位。同步齿轮5中的“同步”是指:在前述电机的带动下,这六个齿轮的转动角度和步调完全一致,如此使得六块光伏板4的转动角度和步调完全一致。

  上述电机固定安装在基架1上。

  此外,本实施例还配置了与上述驱动装置电路连接的控制器,以借助该控制器精确控制光伏板4的转动角度。本实施例中,前述控制器具体是与上述电机电路连接的电机控制器,电机控制器通过控制电机的转动角度间接调整光伏板的角度。

  上文已经介绍,本实施例中各块光伏板4均旋转连接于基架1上。下面进一步介绍这些光伏板4与基架1的旋转连接方式:

  每块光伏板4上均固定有枢转架7,枢转架7枢转套设在集热管3上。固定在光伏板4的枢转架7旋转套设在集热管3上,而集热管3又与基架1 固定,所以间接实现了光伏板4与基架1的旋转连接。

  枢转架7和集热管3之间可设置支撑轴承,以减小摩擦。

  上述的同步齿轮5直接固定在前述枢转架7而非光伏板4上,又因枢转架7与光伏板4固定,所以同步齿轮5与光伏板4间接固定。同步齿轮5带动枢转架7转动,枢转架7带动光伏板4相对于基架1和集热管3转动。前述六个同步齿轮5分别与六根集热管3同轴布置。

  上文已经介绍,光伏板4背离集热管3的外板面是能够接收太阳光发电的光伏工作面,其目的在于当光伏板4转至集热管3的迎光面位置时能够发电。当光伏板4转至集热管3背光面位置时,集热管3不会将光伏板4完全遮挡,仍会有一部分阳光从集热管侧部射向光伏板4的内板面,为了利用这部分阳光,我们也可将光伏板4的内板面同样设置为光伏工作面,即光伏板 4的内外板面都可以是光伏工作面。

  为了最大程度地提升光伏板4和反光板8的受光面积,最好尽可能地使每块光伏板3和每块反光板8的宽度(直线宽度)都接近等于相邻两根集热管(管轴线)的距离。这样,在光伏模式下,正午时分,六块光伏板4可转动至同一平面内且依次紧密相接,充分接收射向该装置的所有太阳光,如图 1所示;在光热模式下,正午时分,六块光伏板4上的六块反光板转动至另一个同平面内且依次紧密相接,充分反射集热管间隙的所有太阳光,如图2 所示。

  需要说明的是,也可以仅在其中一根或两根集热管3的侧部布置光伏板 4,无需在每一根集热管3侧部都布置光伏板4。

  实施例二:

  图6和图7示出了本申请这种光伏-光热一体机的第二个优选实施例,本实施例这种光伏-光热一体机与实施例一的结构基本相同,唯一区别在于:集热管3枢转连接(而非实施例一中的紧固连接)在基架1上,并且同一个光伏-光热单元中的光伏板4与集热管3通过连接架9相互固定连接。当光伏板4在基架1上转动时,与光伏板4固定的集热管3也随之转动。自然,当集热管3在基架1上枢转转动时,与集热管3固定的光伏板4同样也随集热管3转动。

  集热管3与基架1的枢转连接结构具体为:在走水仓2的腔壁上开设了集热管前插接孔,在基架1上设置了集热管后插接孔,集热管3的两端分别枢转插设于前述集热管前插接孔和集热管后插接孔中。因走水仓2与基架1 固定,所以走水仓2腔壁上的集热管前插接孔与基架1的相对位置固定,所以枢转插设于集热管前插接孔中的集热管3也就可以相对基架1绕着该集热管的管轴线转动(自转),也即实现了集热管3与基架1的枢转连接。

  同一个光伏-光热单元中的集热管3和光伏板4相互固定且在基架1上能够绕着同一旋转轴线(集热管的管轴线)向转动,只需调整集热管3和光伏板4的转动角度,同样可以实现光伏板4选择性处于集热管3的背光面或迎光面。

  为了方便对光伏板4和集热管3的转动,本实施例配置了与集热管3传动连接、以驱动集热管3旋转的驱动装置。该驱动装置也包括:多个同步齿轮5、多个过桥齿轮和一个微型的电机。多个同步齿轮5分别同轴固定套设在各根集热管3上。过桥齿轮与同步齿轮5啮合连接。电机可直接驱动多个同步齿轮5和多个过桥齿轮当中的任何一个,便能实现所有同步齿轮5和所有过桥齿轮的联动,使各根集热管3和各块光伏板4处于任何预定的方位。

  实施例一中集热管3与基架1固定,光伏板4与集热管3旋转连接。实施例二中集热管3与基架1旋转连接,光伏板4与集热管3固定。前述两种方式都能够实现光伏和光热工作模式的切换,其中以实施例一更优,这是因为:

  集热管3一般可分为走水和不走水两种结构形式,无论是走水集热管还是不走水集热管,其端部都需插入走水仓2,为防止水从二者插接配合出流出,需做到严格密封。如果采用实施例一这种固定式集热管结构,集热管与走水仓插接处的密封为静密封,一般不会漏水。但是,如果采用实施例二这种旋转式集热管结构,将存在以下问题:

  对于走水的集热管,如结构如图6所示,集热管与走水仓插接处为动密封,如果经常转动集热管,动密封很容易被破坏,导致漏水。

  对于不走水的集热管,其结构如图7所示,它包括由同轴固定的内管301 和外管302,内外管之间的中空夹层为真空。内管的外壁上附着吸热涂层,内管内布置金属材质的导热杆303以及与导热杆固定连接的铝箔片(图中未画出)。铝箔片与内管内壁贴靠布置,导热杆的一端(称为导热杆伸出端) 伸出内管外部用于将热量传至走水箱中的水。如果将该集热管的内管、外管以及导热杆的一端均插入走水箱与水相接触,那么同样存在集热管转动次数多后动密封被破坏漏水的问题。所以针对图7这种不走水的集热管,我们建议只将该集热管导热杆303的导热杆伸出端“密封插设”于走水箱2中、并与走水箱2固定,内管和外管构成的真空管体不插入走水箱2内部、且不与走水箱2固定。前述“密封插设”,是指导热杆伸出端插于走水箱内、而且二者连接处不漏水,具体可采用这两种结构形式实现“密封插设”:1)插于走水箱2内的导热杆伸出端直接与走水箱中水接触,并借助密封圈保持导热杆伸出端与走水箱2插接处的密封,防止漏水。2)如图7所示,借助固定于走水箱内的导热套10与走水箱中的水间接接触导热——走水箱箱壁开设与走水箱处导热杆前插接孔同轴布置的通孔,导热套10的开口端与通孔同轴固定,导热杆伸出端插入导热套内,导热套将前述通孔密封封堵、并与走水箱内水直接接触。工作时导热杆固定、只转动内外管构成的真空管体,这样可以避免漏水问题。但是在使用时,与金属导热杆固定的铝箔片与内外管相对转动,长期使用后,铝箔片可能发生变形而不能保持与内管内壁的良好接触。

  由上可知,对于图7所示的这种不走水的集热管,我们可以采用导热杆与走水箱2密封固定、真空管体旋转、光伏板与真空管体固定连接随着真空管旋转的方式,实现光伏-光热切换工作的同时,还防止漏水。上文介绍,走水箱2箱壁和基架1上分别设置了的集热管前插接孔(与上述通孔同轴) 和集热管后插接孔,我们可以将真空管体的两端分别枢转插设于集热管前插接孔和集热管后插接孔中,便可实现真空管体与基架1的枢转连接。

  当然,我们也可以不在走水箱2箱壁上设置集热管插接孔,而将集热管前插接孔和集热管后插接孔全部设置于基架1上,真空管体的两端分别枢转插设于基架1的集热管前插接孔和集热管后插接孔中。

  实施例三:

  图8示出了本申请这种光伏-光热一体机的第三个优选实施例,本实施例这种光伏-光热一体机也与实施例一的结构基本相同,唯一区别在于:本实施例在光伏板4朝向集热管3的那一侧固定连接了一块反光板8,反光板 8具有朝向集热管3的反光面。

  当该光伏-光热一体机处于光热工作模式下,光伏板4和固定在光伏板上的反光板8都转至集热管3的背光侧,此时反光板8的反光面朝向阳光,从集热管3侧部射入的太阳光线会射向反光板8的反光面,经反光面反射后投向对应的集热管3,从而提高集热管3的受光面积,增强集热效果。这种情况下,光伏板4的光伏工作面完全暴露在环境中容易接收空气中的灰尘被污染,长期下去光伏板4的光伏转化效率会明显降低;而反光板8的反光面则具有一定的隐蔽性,不易被污染,反光效率长久不减。

  当该光伏-光热一体机处在光伏工作模式下,反光板的反光面暴露在环境中容易接收空气中的灰尘,长期下去其反光效率会明显降低;而光伏板4 的光伏工作面则具有一定的隐蔽性,不易被污染,其光伏转化效率长久不降。

  而本实施例这种光伏-光热一体机在实际应用时,其光伏和光热模式经常转换,光伏板和反光板轮流暴露受光,所以光伏板的光伏转化效率以及反光板的反光效率的降低速度均会放缓,无需使用者频繁地清理光伏工作面和反光面,维护频率低。

  本实施例中,反光板的反光面是内凹弧面。

  实施例四:

  由上可知,实施例三在光伏板4背面设置了反光板8,从而提升了光热工作模式下每根集热管3的受光量,进而提升该一体机的光热转化效率。而且反光板8的反光面最好是具有光线聚集功能的内凹曲面,以尽可能多地将射向反光板8的光线反射至集热管3。然而,实施例三中反光板8与光伏板 4为相互固定的两个独立的部件,二者都具有一定的厚度,若再将反光板8 的反光面设计为内凹曲面,那么二者固定连接后而构成的光伏板-反光板组合件的厚度M(如图8所示)很大。

  参照图9和图10所示,图9中相邻两集热管3的距离为L1,对应相邻两块光伏板3间的缝隙宽度为L2。理论上前述缝隙宽度L2越小(最好为零),光伏模式下光伏板4所接收的光线越多,光热模式下反光板8所反射的光线越多。然而由于光伏板-反光板组合件的厚度M比较大,当两块光伏板4绕着对应集热管的管轴线顺时针旋转角度β时,两个光伏板-反光板组合件便相互接触碰撞,不能继续转动,如图10所示。

  对此,本实施例四对实施例三的一体机做了进一步优化变型:

  众所周知,传统光伏板4多采用双面玻璃结构,其包括玻璃内板401、玻璃外板402以及设于玻璃内板和玻璃外板之间的光伏电池串403。玻璃内板401和玻璃外板402分别布置在光伏电池串403的两侧,其中玻璃内板401 位于光伏电池串403朝向集热管3的那一侧,玻璃外板402位于光伏电池串 403背离集热管3的那一侧。前述玻璃内板和玻璃外板既作为支撑载体以支撑固定中间的光伏电池串403,同时又具有良好的透光性能以便太阳光射向光伏电池串403。

  本实施例对传统双面玻璃型光伏板的自身结构进行简单的改造优化:在玻璃内板401的内侧板面(即朝向光伏电池串那一侧的板面)镀了一层反光镀层404,从而使得玻璃内板401与反光镀层404共同形成了反光面朝向集热管3的反光镜4012。光热模式下,直接利用内侧面附有反光镀层404的玻璃内板401形成的反光镜4012反射太阳光线至集热管3,无需额外设置较厚的反光板。除额外增加的反光镀层404外,其余部分均为光伏板4本身就具有的结构,反光镀层404的厚度几乎可以忽略不计,光伏板自身就具有优异的反光性能,省去了额外设置反光板的成本,而且也避免了额外设置反光板带来的厚度增加。具有高反光率的光伏板4且薄且轻,而且外形美观,生产时只需在玻璃内板内侧面镀设反光镀层404,材料成本和工艺成本均低于额外设置的反光板。

  参照图11和图12所示,与图9相同,图11中相邻两集热管3的距离也为L1,对应相邻两块光伏板3间的缝隙宽度也为L2。本身就带反光面的光伏板,其厚度只有m,m<M。如图12所示,因光伏板的厚度m比较小,当两块光伏板4绕着对应集热管的管轴线同样顺时针旋转角度β时,两光伏板4非但没有相互触碰,二者间隙反而有所增大,两光伏板4可继续转动至所需角度。

  为了尽可能多地将射向反光镜4012的太阳光反射至集热管3,本实施例将反光镜4012的反光面设置为内凹曲面,进一步地,将反光镜4012的反光面设为内凹弧面。所谓“内凹曲面”、“内凹弧面”,并不是指反光面各个部位均为内凹结构,而是指反光面整体上为内凹结构,反光面的局部位置可设置较小的凸起。比如:参照图13所示,玻璃内板401在其宽度方向的中间位置一体成型有一条沿着集热管3的长度方向延伸、且向集热管3方向凸出的直线凸棱401a。前述直线凸棱401a具有两方面作用:1)作为加强棱加强玻璃内板401的结构;2)阻挡射向反光面的部分光线沿着反光面宽度方向再次返回至环境中。

  再参照图13所示,上述直线凸棱401a将反光面分隔为左内凹弧面和右内凹弧面,左内凹弧面的一部分以及右内凹弧面的一部分均形成于该直线凸棱401a上。这种结构的直线凸棱401a可将到达该直线凸棱401a的光线反射至集热管3。

  本实施例中,为了最大化减小光伏板4的厚度,从而使得相邻光伏板4 能够近距离布置,进而将射向相邻集热管3间隙位置的太阳光尽可能多地接收并反射至集热管3,本实施例将上述玻璃内板401和玻璃外板402均设置为弧面板。进一步地,玻璃内板401和玻璃外板402均为圆弧板。

  这种光伏板4的厚度一般可做到5~15mm,而且反光镜4012和玻璃外板402的厚度通常均小于8mm。

  为了提升该光伏板4的整体强度,防止在使用过程中玻璃内板或玻璃外板破碎,至少玻璃内板401和玻璃外板402之一采用高强度的钢化玻璃板。

  本实施例将上述玻璃内板401与玻璃外板402固定连接,从而更好地支撑固定中间的光伏电池串403。玻璃内板401与玻璃外板402的固定连接多样,比如:1)借助设于玻璃内板401和玻璃外板402之间的粘结剂将二者粘接固定。2)通过卡接在玻璃内板401和玻璃外板402外缘边处的卡框405 将二者固定连接。3)采用高温将玻璃内板401的外缘边与玻璃外板402的外缘边烧结固定。

  本实施例中,集热管3可以同实施例一那样与基架1固定连接,又可以同实施例二那样与基架1旋转连接。若集热管3与机架1固定,则光伏板4 借助枢转架7与集热管3旋转连接;如集热管3与机架1旋转连接,则光伏板4借助连接架9与集热管3固定。

  以上仅是本申请的示范性实施方式,而非用于限制本申请的保护范围,本申请的保护范围由所附的权利要求确定。

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