專利名稱：太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種太陽能光熱半導體溫 差發(fā)電熱水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，能源危機和環(huán)境惡化日益嚴重，太陽能作為一種可再生的綠色能源，具有無 限開發(fā)等優(yōu)點。太陽能發(fā)電技術(shù)有光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種，光伏發(fā)電是一種通過半 導體在太陽光的照射下產(chǎn)生電位差來發(fā)電的技術(shù)。太陽能光熱發(fā)電，就是利用太陽光熱能 轉(zhuǎn)換電能的一種技術(shù)。光伏發(fā)電技術(shù)成熟，只是成本過高，效率不理想。造成很難普及。而太陽能光熱半 導體溫差發(fā)電系統(tǒng)卻解決了這方面的難題。且使用時限長，維護少，即經(jīng)濟又環(huán)保。而本實用新型是以半導溫差發(fā)電模塊的熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)。集熱器吸收太陽光轉(zhuǎn)化 為熱能，然后將熱能傳給半導體發(fā)電模塊進行發(fā)電。通過結(jié)合太陽能集熱裝置，研發(fā)出太陽 能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種成本較低、效率高、容易普及的太陽能光熱半導 體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。本實用新型是一種太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，包括集熱器、蓄電池、 儲熱水箱、逆變器、電控制器等；所述集熱器的電源輸出端與電控制器連接，電控制器同時 與蓄電池和逆變器相連接，在給蓄電池充電的同時，一部分電能經(jīng)逆變器出來的電源直接 接市電開關(guān)給負載供電；儲熱水箱通過循環(huán)水管路與集熱器連接儲存熱水。集熱器包括分別安裝在不銹鋼保護外殼內(nèi)的鋼化玻璃保護蓋、平板真空玻璃、并 聯(lián)在一起的半導體溫差發(fā)電模塊、帶散熱水箱蓋的冷卻水箱、聚氨酯發(fā)泡保溫層；所述半導 體溫差發(fā)電模塊的熱面上鍍有多靶、耐高溫、耐氧化太陽光譜選擇性吸收膜層；冷卻水箱位 于在最底部，其散熱水箱蓋上與所述的半導體溫差發(fā)電模塊的冷面緊貼；半導體溫差發(fā)電 模塊的熱面上方安裝平板真空玻璃；平板真空玻璃上方安裝鋼化玻璃保護蓋；聚氨脂發(fā)泡 保溫層填充在不銹鋼保護外殼內(nèi)的空隙中。冷卻水箱上接有冷水管、熱水管和溫度傳感器；冷水管通過電磁閥與系統(tǒng)外的自 來水管路的進水閥連接；溫度傳感器安裝在集熱器的熱水出水口旁，并通過熱水管與儲熱 水箱的進水口連接；儲熱水箱上接有回水管、出水管、水位溫度傳感器；水位溫度傳感器安 裝在儲熱水箱上端，電加熱器安裝在儲熱水箱右側(cè)下端，回水管通過循環(huán)泵和止回閥與集 熱器的冷水管連接；出水管與系統(tǒng)外的放水球閥連接。該系統(tǒng)還具有熱水控制器，熱水控制器經(jīng)電源線分別與電磁閥、循環(huán)泵、溫度傳感 器、電加熱器、水位溫度傳感器連接。[0011]冷卻水箱上的散熱水箱蓋向下方延伸出至少一條散熱翅片。散熱水箱蓋與半導體溫差發(fā)電模塊的冷面之間通過導熱硅膠緊密相接。所述每塊半導體溫差發(fā)電模塊熱面溫度達到200°C，冷面溫度降到60°C (含)以 下，至少保證兩面溫差達到60°C以上，能產(chǎn)生電壓4V、電流0. 6A、輸出功率為2. 4W。在安放 100片半導體溫差發(fā)電模塊的情況下，全部串聯(lián)輸出電壓400V、輸出電流0. 6A ；全部并聯(lián)輸 出電壓4V、輸出電流60A ；輸出功率為240W。去除一些傳輸損耗和線路損耗，通過逆變器可 整流出220V的交流電壓，完全滿足一般家庭的正常照明用電。本實用新型太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)有以下優(yōu)點(1)利用太陽光熱做為集熱器的熱源，取之不盡用之不竭；(2)直接在半導體溫差發(fā)電模塊熱面上鍍一層太陽光選擇性吸收涂層 (ZL200920238076. 2)，減少通過其它介質(zhì)加熱轉(zhuǎn)化給半導體溫差發(fā)電模塊麻煩，同時也減 少了熱損失高及熱效應(yīng)低的問題，在半導體溫差發(fā)電模塊熱面上直接鍍一層太陽光選擇性 吸收涂層后，使太陽光照射直接地將光能轉(zhuǎn)化成熱能，提高了集熱效率；(3)利用平板真空玻璃解決保溫效果，因半導體溫差發(fā)電模塊吸收熱量同時還存 在熱損失，造成半導體溫差發(fā)電片熱效應(yīng)不高，達不到理想的溫度，加裝平板真空玻璃解決 保溫效果不好的問題，提高了半導體溫差發(fā)電模塊熱效應(yīng)。(4)利用不銹鋼保護外殼解決了安全問題，且安裝方便，等同于平板太陽能的安 裝，大大節(jié)省了安裝費用及造價。(5)利用半導體溫差發(fā)電模塊冷面?zhèn)鲗У臒崮芙o冷卻水箱的水加熱，通過循環(huán)將 冷卻水箱的熱水輸出到儲熱水箱儲存。冷卻水箱上的水溫度設(shè)定為60°C時，會起動電磁閥 打開自來給冷卻水箱上水，水溫低于52°C時電磁閥關(guān)閉并停止加水，同時將熱水頂入儲熱 水箱存儲。不僅能產(chǎn)生電能同時結(jié)合了太陽能熱水器的效果，使得發(fā)電的同時并產(chǎn)生生活 用水，一舉多得。

圖1是本實用新型的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電系統(tǒng)中集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明如圖1、圖2所示，本實施例的一種太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，它包括 集熱器1、蓄電池5、儲熱水箱19、熱水控制器13，所述集熱器1的電源輸出端與電控制器3 連接，電控制器3同時與蓄電池5和逆變器4相連接，經(jīng)逆變器4出來的電直接接市電開關(guān) 7給負載供電；儲熱水箱19通過循環(huán)水管路與集熱器1連接。所述集熱器1包括分別安裝在不銹鋼保護外殼27內(nèi)的鋼化玻璃保護蓋21、平板真 空玻璃22、一百塊并聯(lián)在一起的半導體溫差發(fā)電模塊23、帶散熱水箱蓋24的冷卻水箱25、 聚氨酯發(fā)泡保溫層26 ；所述半導體溫差發(fā)電模塊23的熱面上鍍有多靶、耐高溫、耐氧化太 陽光譜選擇性吸收膜層；所述冷卻水箱25位于在最底部，其散熱水箱蓋24上與所述的半 導體溫差發(fā)電模塊23的冷面緊貼；半導體溫差發(fā)電模塊23的熱面上方安裝平板真空玻璃22 ；平板真空玻璃22上方安裝鋼化玻璃保護蓋24 ；所述聚氨脂發(fā)泡保溫層26填充在不銹 鋼保護外殼內(nèi)27的空隙中。所述冷卻水箱25上接有冷水管7、熱水管18和溫度傳感器15 ；所述冷水管7通過 電磁閥8與系統(tǒng)外的自來水進水球閥9連接；所述溫度傳感器15安裝在集熱器1的熱水出 水口 16旁，并通過熱水管18與儲熱水箱19的進水口連接；所述儲熱水箱19上接有回水管 29、出水管30、水位溫度傳感器20 ；所述水位溫度傳感器20安裝在儲熱水箱19上端，電加 熱器17安裝在儲熱水箱19右側(cè)下端，所述回水管29通過循環(huán)泵11和止回閥10與集熱器 1的冷水管7連接；所述出水管30與系統(tǒng)外的放水球閥14連接。所述熱水控制器13經(jīng)電源線分別與電磁閥8、循環(huán)泵11、溫度傳感器15、電加熱器 17、水位溫度傳感器20連接。所述冷卻水箱25上的散熱水箱蓋24向下方延伸出至少一條散熱翅片28。所述的散熱水箱蓋24與半導體溫差發(fā)電模塊23的冷面之間通過導熱硅膠(圖中 未示出)緊密相接。所述每塊半導體溫差發(fā)電模塊熱面溫度達到200°C，冷面溫度降到60°C (含)以 下，至少保證兩面溫差達到60°C以上，能產(chǎn)生電壓4V、電流0. 6A、輸出功率為2. 4W。在安放 100片半導體溫差發(fā)電模塊的情況下，全部串聯(lián)輸出電壓400V、輸出電流0. 6A ；全部并聯(lián)輸 出電壓4V、輸出電流60A ；輸出功率為240W。去除一些傳輸損耗和線路損耗，通過逆變器可 整流出220V的交流電壓，完全滿足一般家庭的正常照明用電。如圖1所示鋼化玻璃保護蓋21起到透光及保護作用，減少因外界因素對集熱器的 損壞的影響；平板真空玻璃22作為保溫層，給半導體溫差發(fā)電模塊23受熱面進行保溫，減 少半導體溫差發(fā)電模塊23的熱損失；半導體溫差發(fā)電模塊23是作為熱電轉(zhuǎn)化的場所，在半 導體溫差發(fā)電模塊23的熱面鍍有太陽光選擇性吸收涂層“硅護膜”(多靶、耐高溫、耐氧化 太陽光譜選擇性吸收膜層)，加速半導體溫差發(fā)電模塊23的受熱速度，減少通過其它介質(zhì)加 熱轉(zhuǎn)化給半導體溫差發(fā)電模塊23的麻煩，提高了熱效率；散熱水箱蓋24利用導熱硅膠與半 導體溫差發(fā)電模塊23冷面緊密相接，加速冷卻效果；冷卻水箱25利用水冷的方式充分給散 熱水箱蓋24進行散熱，當溫度上升到一定度數(shù)時通過電磁閥給冷卻水箱25加水降溫，并把 熱水頂入儲熱水箱儲存，當溫度降到規(guī)定值時，停止給冷卻水箱25上水；聚氨酯發(fā)泡保溫 層26作為整個集熱器保溫層，防止半導體溫差發(fā)電模塊23與平板真空玻璃22之間的熱擴 散，以及冷卻水箱25的熱擴散；不銹鋼保護外殼27主要對整個集熱器作保護，同時對聚氨 酯發(fā)泡保溫層26起到固定的作用。工作原理當太陽光透過鋼化玻璃保護蓋21及平板真空玻璃22后，照射在半導體溫差發(fā)電 模塊23上，此時因半導體溫差發(fā)電模塊23熱面(受太陽光的一面)鍍有太陽光選擇性吸收 涂層“硅護膜”(多靶、耐高溫、耐氧化太陽光譜選擇性吸收膜層)，將光能轉(zhuǎn)化成熱能(溫度 達到180度以上)。與散熱水箱蓋24接觸的半導體溫差發(fā)電模塊23的冷面產(chǎn)生一定的溫 差，從而實現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)化成電能，并通過電源線連接到電控制器3給用戶供電，為保證半導 體溫差發(fā)電模塊23與散熱水箱蓋24的冷卻效果，使用冷卻水箱25對其進行水冷式散熱， 同時冷卻水箱25中水溫在不斷提高，通過熱水控制器13定時定溫給冷卻水箱25加水，并 將熱水頂入儲熱水箱19儲存。為保證集熱器1的保溫效果，采用平板真空玻璃22和聚氨酯發(fā)泡保溫層26，作為整個集熱器保溫層。同時利用不銹鋼保護外殼27對整個集熱器內(nèi)部 進行固定及保護。如圖2所示為太陽能光熱半導體溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括集熱器1、儲熱水箱19、及蓄 電池5 ；所述集熱器1電源輸出端與電控制器3相連，電控制器3同時與蓄電池5和逆變 器4相連接。經(jīng)逆變器4出來的電源可直接接市電開關(guān)6給負載供電。溫度傳感器15安 裝在集熱器熱水出水口 16旁。并通過熱水管18與儲熱水箱19進水口相連，儲熱水箱19 上端安裝水位溫度傳感器20，儲熱水箱19右側(cè)下端安裝電加熱器17 ；集熱器1的進水口 2 通過冷水管7與電磁閥8和自來水進水球閥9相連接?；厮蜷y12控制儲熱水箱19的熱 水，經(jīng)循環(huán)泵11與止回閥10到集熱器1進行熱水循環(huán)加熱。熱水控制器13經(jīng)電源線連接 電磁閥8、循環(huán)泵11、溫度傳感器15、電加熱器17、水位溫度傳感器20。放水球閥14可將儲 熱水箱19中的熱水供用戶使用。工作原理當太陽光照射在集熱器1時，光線透過鋼化玻璃保護蓋21和平板真空 玻璃22，照在半導體溫差發(fā)電模塊23的熱面(鍍有太陽光選擇性吸收涂層“硅護膜”，本公 司專利)后產(chǎn)生熱能，與半導體溫差發(fā)電模塊23冷面之間產(chǎn)生一定的溫差，從而產(chǎn)生電流的 輸出。并將電流通過電控制器3給蓄電池5進行充電。同時電控制器3電流輸出端也可逆 變器4相連經(jīng)市電開關(guān)6后可直接給負載供電。集熱器1中因半導體溫差發(fā)電模塊23工作時產(chǎn)生的熱量，通過散熱水箱蓋24傳 遞給冷卻水箱25。經(jīng)溫度傳感器15測出水溫上升達到一定溫度時，熱水控制器13將電磁 閥8打開放入自來水，經(jīng)冷水管7到集熱器1的進水口 2給冷卻水箱加水降溫。同時熱水 通過集熱器1的熱水出水口 16，經(jīng)熱水管18頂入儲熱水箱19儲存，當溫度傳感器15測出 水溫降到規(guī)定值時，熱水控制器13控制電磁閥8停止給冷卻水箱25上水。周而復始，直至 把水箱水加滿。當水位溫度傳感器20探出儲熱水箱19水位已滿時，這時通過熱水器控制 13停止給集熱器1加水，溫度傳感器15會探測出集熱器1中的水溫會一值上升，當達到規(guī) 定值時，通過熱水器控制13打開循環(huán)泵11，經(jīng)止水閥10將儲熱水箱19中的熱水加入集熱 器中，當溫度傳感器15測出集熱器1水溫達到規(guī)定值時，通過熱水器控制13關(guān)閉循環(huán)泵 11，停止供水，循環(huán)泵11起到熱水進行熱交換，進一步提高水箱熱水溫度，使太陽能利用最 優(yōu)化。陰雨天氣沒有太陽光照時，集熱器1不能集熱加熱給半導體溫差發(fā)電模塊23 進行工作，同時也產(chǎn)不出熱水，這時通過對熱水器控制器13設(shè)定時間，通過集熱器1給儲熱 水箱19加水并加熱到規(guī)定溫度，產(chǎn)出生活熱水。如圖2所示為太陽能光熱半導體溫差發(fā)電系統(tǒng)，充分利用太陽能熱水器與半導體 溫差發(fā)電模塊的優(yōu)點并相互結(jié)合，不僅通過集熱器發(fā)電的同時，相應(yīng)的產(chǎn)生熱水，充分有限 資源，形成一機多用。
權(quán)利要求1.一種太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于它包括集熱器、蓄電池、儲 熱水箱，所述集熱器的電源輸出端與電控制器連接，電控制器同時與蓄電池和逆變器相連 接，經(jīng)逆變器出來的電源直接接市電開關(guān)給負載供電；儲熱水箱通過循環(huán)水管路與集熱器 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于所述集 熱器包括分別安裝在不銹鋼保護外殼內(nèi)的鋼化玻璃保護蓋、平板真空玻璃、并聯(lián)在一起的 半導體溫差發(fā)電模塊、帶散熱水箱蓋的冷卻水箱、聚氨酯發(fā)泡保溫層；所述半導體溫差發(fā)電 模塊的熱面上鍍有多靶、耐高溫、耐氧化太陽光譜選擇性吸收膜層；所述冷卻水箱位于在最 底部，其散熱水箱蓋上與所述的半導體溫差發(fā)電模塊的冷面緊貼；半導體溫差發(fā)電模塊的 熱面上方安裝平板真空玻璃；平板真空玻璃上方安裝鋼化玻璃保護蓋；所述聚氨脂發(fā)泡保 溫層填充在不銹鋼保護外殼內(nèi)的空隙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于所述冷 卻水箱上接有冷水管、熱水管和溫度傳感器；所述冷水管通過電磁閥與系統(tǒng)外的自來水管 路的進水閥連接；所述溫度傳感器安裝在集熱器的熱水出水口旁，并通過熱水管與儲熱水 箱的進水口連接；所述儲熱水箱上接有回水管、出水管、水位溫度傳感器；所述水位溫度傳 感器安裝在儲熱水箱上端，電加熱器安裝在儲熱水箱右側(cè)下端，所述回水管通過循環(huán)泵和 止回閥與集熱器的冷水管連接；所述出水管與系統(tǒng)外的放水球閥連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng) 還具有熱水控制器，所述熱水控制器經(jīng)電源線分別與電磁閥、循環(huán)泵、溫度傳感器、電加熱 器、水位溫度傳感器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于 所述冷卻水箱上的散熱水箱蓋向下方延伸出至少一條散熱翅片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的 散熱水箱蓋與半導體溫差發(fā)電模塊的冷面之間通過導熱硅膠緊密相接。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能光熱半導體溫差發(fā)電熱水系統(tǒng)，它包括集熱器、蓄電池、電池充電控制器、逆變器、儲熱水箱、熱水控制器；所述集熱器包括分別安裝在不銹鋼保護外殼內(nèi)的鋼化玻璃保護蓋、平板真空玻璃、半導體溫差發(fā)電模塊、帶散熱水箱蓋的冷卻水箱、聚氨酯發(fā)泡保溫層；本實用新型通過直接在半導體溫差發(fā)電模塊熱面上鍍一層太陽光選擇性吸收涂層(ZL200920238076.2)，使太陽光能通過半導體材料直接轉(zhuǎn)化為電能，同時對冷卻水進行了加熱，采用平板真空玻璃作為隔熱裝置，提高了集熱效率，減少熱損失，同時也提高了半導體溫差發(fā)電模塊熱效應(yīng)。增加集熱效率及保溫效應(yīng)，使半導體溫差發(fā)電模塊能始終在一個穩(wěn)定的溫差狀態(tài)下產(chǎn)生電能，提高了發(fā)電效率。
文檔編號F24J3/00GK201854223SQ20102057845
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者董晏伯 申請人:廣州市碧日能源科技有限公司