[发明专利]一种家用型自然循环光伏光热一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种家用型自然循环光伏光热一体化装置，属于太阳能光电，光热技术领域。

背景技术

太阳能光电/光热综合利用系统是将太阳能电池（或组件）与太阳能集热器结合起来制造而成的具有发电以及供热功能的一种装置，我们也称之为光伏光热一体化系统（PV-T）。这种系统的优势在于既能解决因光伏电池板（或组件）温度过高导致发电效率降低的问题，同时又能将电池板的一部分热量加以利用，为用户提供热水或供暖等。

目前的光伏光热一体化系统多是采用空气或水进行冷却的形式。空气冷却型的构造简单，但冷却效果不理想，而且无法利用太阳能光伏电池模块产生的热量；水冷却型的结构较为复杂，但冷却效果优于空气冷却型模式，同时利用了光伏模块产生的热量，提高了太阳能的综合利用效率。

增强太阳能光伏电池模块的散热进而提高发电效率是光伏光热一体化系统的首要任务，同时提高PV-T的热利用效率，也是必须要考虑的。

发明内容

本发明的目的在于通过采用水冷自然循环的冷却形式，将普通的光伏组件与平板集热器相结合，从而降低光伏组件表面的温度，提高发电效率，同时产生热水，达到提高太阳能综合利用效率。

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种家用型自然循环光伏光热一体化装置，包括太阳能光伏组件，平板集热器，水箱，可编程控制器和蓄电池；所述太阳能光伏组件的背板材料采用平板集热器的蓝绿色集热板，使太阳能光伏组件与平板集热器相结合，所述太阳能光伏组件中电池片的下方和电池片与电池片之间的缝隙分布有集热管道；所述水箱的出口与集热管道的入水口相连，所述集热管道的出水口与水箱的入口相连；所述蓄电池，太阳能光伏组件的接线盒均与可编程控制器相连接，所述可编程控制器与电网相连接用于并网发电，所述可编程控制器与用户端控制器相连，用户通过操作用户端控制器以对可编程控制器进行控制。

前述的水箱中安装有加热器和水温探测器，分别用于加热水箱中的水和探测水箱中的水温；所述加热器和水温探测器分别与可编程控制器相连接。

前述的水箱的出口处设有阀门，用以排出集热管道中的水，所述阀门与可编程控制器相连。

前述的集热管道入水口处设有快速加热器和管道水温探测器，所述快速加热器和管道水温探测器分别与可编程控制器相连。

前述的可编程控制器分为冬季运行模式和夏季运行模式，并且根据系统时间自动调节运行模式。

前述在运行过程中，可编程控制器首先检测蓄电池的电压，如果蓄电池的电压低于设定值，则可编程控制器控制太阳能光伏电池所发的电用于蓄电池充电，直到蓄电池的电压高于设定值时，再控制光伏电池所发的电用于并网发电。

前述当可编程控制器处于夏季运行模式时，如果管道温度探测器检测到集热管道入水口处水温低于设定值，则可编程控制器控制并网发电启动集热管道中的快速加热装置，从而加热集热管道中的水，满足用户需求。

前述当可编程控制器处于冬季运行模式时，在蓄电池充满电后，可编程控制器首先控制光伏电池发电启动水箱中的加热器，当水温探测器检测到水箱中水温达到设定值时，可编程控制器再控制光伏电池用于并网发电。

前述当可编程控制器处于冬季运行模式时，如果管道水温探测器检测到集热管道中的水温降为0°C，则可编程控制器控制蓄电池输出电流启动快速加热装置，加热集热管道中的水，实现集热管道的防冻保护。

前述如果可编程控制器检测到光伏电池输出的电流为0，同时水箱中的水仍未达到设定温度，则可编程控制器控制蓄电池输出电流启动水箱中的加热器，从而提高水箱中的水温。

通过采用上述技术手段，本发明具有的有益效果为：

1）本发明采用自然循环的形式，采用光伏电池与平板集热器相结合的形式，可以降低光伏电池组件温度，提高发电效率，提高太阳能综合利用效率，同时大大增加集热管道中水的自然循环动力，增加该PV-T的集热效率，根本上降低了系统的投资费用；

2）本发明的可编程控制器能够根据水箱中的水温以及蓄电池的电量，改变光伏电池发电量的去处，实现在冬天能够产生较高温度的热水供人们所使用；

3）本发明设置的蓄电池，在阴雨和晴天天气条件下，能够将晴天储存于蓄电池中的电力用于加热水箱中的水，实现太阳辐照量的错峰使用；

4）本发明还设有防冻方案，能够确保本装置在冬季低温条件下的安全稳定运行。

附图说明

图 1为本发明的背板处集热管道布置示意图；