一種太陽能光伏光熱一體化的集能系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在可再生能源利用情況下使用的集能系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用在太陽能利用在供應建筑物用能或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)清潔能源情況下的光伏光熱一體化的集能系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前太陽能利用總的分為兩大方式:一是太陽能光伏技術，將太陽能的輻射能量轉化為電能，再轉化為常規(guī)電力系統(tǒng)所采用的交流電，并用以補充各類電氣設備。其中又分為多晶硅、單晶硅和非晶硅，以及光伏電池板和薄膜電池等類技術;二是太陽能光熱技術，將太陽能的輻射能量轉化為熱能，并繼續(xù)加以利用，從而取代其它類型不可再生能源用于發(fā)熱的應用，除此而外還有各類跨界技術，如太陽能光熱發(fā)電技術，利用太陽能聚焦產(chǎn)生的高熱制備蒸汽，并進一步驅動蒸汽輪機發(fā)電;太陽能熱風驅動發(fā)電技術，利用太陽能造成的高溫空氣直接驅動發(fā)電機發(fā)電等；太陽能光電光熱一體化(PV T--Photo voltage/
thermal col lector)技術:在太陽能光伏裝置上增加利用空氣或液體循環(huán)通道，通過空氣或液體循環(huán)帶走太陽能光伏板接受陽光所產(chǎn)生的熱量?，F(xiàn)有的PVT類裝置大多處于實驗室研究階段，尚無成熟產(chǎn)品推廣。
[0003]目前相關實驗裝置主要有以下兩種方式:一是采用空氣收集熱量一一在光伏板的背部設置空氣通道，通過自然或機械方式在通道中流通空氣，使得照射到太陽能收集器上的熱量在經(jīng)過光電轉換后繼續(xù)加熱通道內的空氣，并在冬季通過空氣將所收集的熱量帶到室內，作為室內加熱用，在夏季則將空氣排入周邊，在收集熱量的同時，也給光伏板帶來了降溫的效果，使得光伏板能保持在較為有利的溫度，提高光伏板的發(fā)電能力;二是采用管路系統(tǒng)收集熱量:通過在光伏板的背部設置液體通道(主要采用水作為媒體)收集熱量。該方案得到的是被加熱的液體(水)。由于液體換熱所需要的水管系統(tǒng)體積較小，且被加熱的水較易輸送、儲存和交換，與空氣相比可以更加方便的應用，或者還有組合式，將上述技術組合成為一套，既采用空氣、也采用水的方式。
[0004]但上述方式的雖然原理均無問題，但卻有以下不足:
[0005]其一，上述換熱技術為用于其它如供熱通風類場合的常規(guī)技術手段，在溫差較大的場合，上述技術均無問題。但在用于光伏光熱一體化的場合，則遇到了完全不同的特性需求:太陽能屬于低密度能源，盡管單位平米的能量可達到1000W，但卻是完全的短波輻射，通過光伏板接收能量并升溫的過程與常規(guī)管材在溫差較大的對流情況下?lián)Q熱有極大的換熱機理差別。而上述的技術方式并不適用于輻射換熱。對空氣而言，完全靠輻射加熱空氣的效果極差，空氣被加熱完全靠大量長時間輻射造成光伏板升溫，再通過傳導/對流轉給空氣，傳輸效率并不高;對水而言，由于采用常規(guī)的水系統(tǒng)方式(盤管)無法以較高的密度覆蓋光伏板的反面，造成了光熱接收面積僅為光伏接受面積的極小部分，同樣由于面積過小，能夠接受導熱和輻射的面積同樣不足以大量地接收太陽輻射熱量及有光伏板所傳遞的熱量。
[0006]其二，太陽能收集器本身的構造、重量、尺寸、接管等一系列配合技術則成為了上述方式的局限，使得原本已非常復雜的太陽能光伏設備變得更加復雜。尤其是遇到太陽能建筑一體化的需求時，簡便輕捷耐用低成本成為了該技術的最基本要求。
[0007]其三，所采用的材料多為金屬類，由于目前太陽能光伏電池已向薄膜電池方向發(fā)展，力求輕薄柔軟，而現(xiàn)有的集熱方法卻仍然是笨大厚重的方案，給太陽能建筑一體化帶來了不便。
[0008]另外，目前常用的太陽能熱水裝置，其使用目的為建筑物內的生活或生產(chǎn)所需熱水，如洗浴、清潔、加熱等。其工作原理為采用合適的面積接收太陽能，將所接受到的太陽能轉化成為熱能，并通過熱水將熱能傳送到儲存設備或用戶，其結構為平板式和管式兩大類。其中平板式采用金屬盤管作為熱媒通道，通過各類增強方式使得攝入的太陽能最大限度地轉化成為加熱通道中熱水的熱能;管式采用真空玻璃管作為接收單元，在管內通過水流或進一步嵌入金屬管，采用過流式或熱管式原理進一步提高其熱量轉化效率。
[0009]上述技術的局限性在于主要以生活用水為目標，故將最終所需的水溫定為55°C-60°C，而因此不得不采用代價較大的設備結構形式來提高熱能轉換后的熱媒溫度。因此帶來了入射陽光轉換效率受限、設備結構復雜，從而帶來設備笨重、成本過高等缺憾。而在需要較低水溫的場合，尤其是對于冬季供暖設備如地暖系統(tǒng)的供水，僅需要35°C_45°C的水溫，上述主要服務于生活熱水的設備所提供的水溫反而過高，其設備代價、安裝局限等不足便相當明顯。
[0010]而從中國的能源結構來看，目前的供暖仍然還是以燃煤為主，其盡管經(jīng)過了數(shù)十年的能源結構改革、各類新型技術的引進，仍然無法將燃煤總量有效控制，而燃煤造成的各類環(huán)境問題，如污染、碳排放、PM2.5等，更是成為了中國經(jīng)濟發(fā)展的重大障礙;再加上中國南方地區(qū)多年來爭議的“南方供暖”，以及在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中急速增加的農(nóng)業(yè)能耗中的冬季植物生長環(huán)境溫度控制需求，均在呼喚一種能夠大面積取代現(xiàn)有化石能源、同時性價比與現(xiàn)有技術有較大優(yōu)勢的太陽能低溫供熱設備問世。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。
[0012]本發(fā)明還有一個目的是提供一種太陽能光伏光熱一體化的集能系統(tǒng)，其能夠適用于大規(guī)模地安裝應用，具有輕便、易維護，同時有意識地降低供水溫度，以低溫供暖作為主要目標，從而以一種“經(jīng)濟適用”的方式來大規(guī)模地解決供暖的能耗問題，具有技術適應性強，成本可控，實用效果好的效果。
[0013]為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種太陽能光伏光熱一體化的集能系統(tǒng)，包括:
[0014]至少一個集能裝置，所述集能裝置包括一用于光電轉換的光伏單元；
[0015]—用于光熱轉換的光熱單元，其包括至少一層呈格柵狀的集熱板，所述集熱板內的每個格柵均呈縱向貫通，以限定與各格柵相對應的多個弧狀容納空腔；
[0016]其中，所述光伏單元設置在光熱單元的一側表面，所述集熱板的容納空腔通過水循環(huán)機構進而與蓄水機構連接，所述光伏單元與蓄電機構連接進而構成集能系統(tǒng)。
[0017]優(yōu)選的是，其中，所述光伏單元為采用單晶硅、多晶硅或非晶硅中的任意一種材料制成的太陽能電池板。
[0018]優(yōu)選的是，其中，所述光伏單元為薄膜太陽能電池。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述集熱板為采用透光高分子材料制成的塑料板。
[0020]優(yōu)選的是，其中，所述蓄水單元包括冷水池和熱水池，所述水循環(huán)機構包括分別連接至冷水池、熱水池的第一干管、第二干管，所述第一干管通過分別設置在各容納空腔內的支管進而與第二干管連通。
[0021]優(yōu)選的是，其中，所述集熱板內的格柵包括三層，所述支管均設置在中間層的格柵內，進而使得上下層的格柵分別構成隔熱空腔。
[0022 ]優(yōu)選的是，其中，所述第一干管、第二干管內部通道截面面積為支管內部通道截面面積的3-5倍以上，所述第一干管、第二干管壁厚為支管壁厚的2倍以上。
[0023]優(yōu)選的是，其中，所述支管采用添加了黑色素的高分子材料制成。
[0024]優(yōu)選的是，其中，所述集熱板與光伏單元相對的一側表面設置有用以反射光線及紅外線的高分子反射膜。
[0025]優(yōu)選的是，其中，還包括控制單元，所述集熱板上設置有與控制單元連接的熱傳感器，所述水循環(huán)機構管路上設置有與控制單元連接的水栗、電磁閥，所述蓄水單元與外部供暖設備連接，進而構成集能供暖循環(huán)系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明至少包括以下有益效果:本發(fā)明集能系統(tǒng)，其采用光熱單元進行熱能收集后的水溫盡管較低(35—一50°0，無法應用于生活熱水如洗浴、