太阳能光伏热电制热模块及光伏热电热水系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种太阳能光伏热电制热模块，其由外到内依次包括玻璃盖板、封装光伏电池片、冷端散热器、半导体热电芯片组和热端平板热管散热器，热端平板热管散热器的冷凝端贴合有管式散热器，两散热器之间的空隙及热端平板热管散热器底侧设有隔热材料。本实用新型专利技术的光伏热电热水系统包括光伏热电制热模块组、热电空气源制热模块组、储热水箱和光伏供电组件，两模块组均与储热水箱连接；各模块组包括有串/并联的多个与储热水箱连通的模块，光伏供电组件中的光电控制器连接到封装光伏电池片上，其中的蓄电装置连接到各模块组的半导体热电芯片组上。本实用新型专利技术的系统在降低芯片温度提高发电效率的同时，能低成本、高效率地实现太阳能光电光热的综合利用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能利用领域，涉及一种太阳能光电光热综合利用技术，具体涉及一种太阳能光伏热电制热模块及光伏热电热水系统。
技术介绍
随着常规能源的日益缺短和环境污染的日益严重，太阳能作为一种清洁的可再生能源，日益受到人们的重视。一般商用太阳能电池的光电转换效率仅为6% 15%，提高系统效率及降低综合成本成为太阳能光伏建筑一体化应用的关键。传统认识上，提高太阳能光伏发电效率往往只关注在硅晶或非晶材料的改进上。实际上硅晶电池的发电效率严重依赖其温度条件。据统计，电池组件温度每降低IK输出电量增加0. 2% 0. 5%，未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外其余大部分被电池吸收并转化为热能，如果这些热量能及时排除并有效利用，将有明显的节能效果。针对这一思路CN101740650A号中国专利文献公开了一种整板型管板式光伏热水模块，该模块包括封装光伏电池片、吸热板及铜肋管等，该技术方案具有同时产生电力和热水的功能，提高了太阳能的综合利用效率，但是该技术属于被动利用方式，在太阳辐射较弱或者热水需求量较大时，该光伏热水模块很难满足用户的需求。CN101764167A号中国专利文献还公开了一种太阳能光伏电池高效散热装置及热电联系统，其包括平板热管，该平板热管前、后板面的前板面与电池板背板直接或间接紧贴， 平板热管后板面的一散热段贴合有一板管式换热器，通过管路与外部的储水箱形成循环回路。该热电联系统虽然采用热管传热，在一定程度上提高了光伏基板的散热能力，但同样属于被动式冷却技术，其热水供给能力同样相对不足。CN101806514A号中国专利文献还公开了一种建筑复合太阳能光伏热水供冷和采暖系统，该系统利用太阳能发电在夏季和冬季分别实现对室内的制冷和供热，其分离式热管、整体式重力热管、换热联箱和盘管、水箱等组成的热水系统复杂，且该系统同样未能解决在太阳辐射较弱和阴雨天时系统不能有效制热的问题。可以看出，包括上述专利文献在内，目前大多数太阳能热水器在太阳辐射较弱和阴雨天时难以解决供热问题，使得用户只能采用电加热的不节能方式制取热水，而且大多系统存在结构复杂、制备成本较高、光电光热系统各自独立、不能实现光、热、电三种能量的有效转化及统一。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有太阳能热水器及太阳能光伏光电光热综合利用系统在太阳辐射较弱，提供一种能主动实现太阳能光电光热综合利用的太阳能光伏热电制热模块，构造一种结构简单、制备成本低、能高效实现太阳能光电光热综合利用且能大量稳定供应热水的光伏热电热水系统。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为一种太阳能光伏热电制热模块，所述太阳能光伏热电制热模块由外到内依次包括玻璃盖板、封装光伏电池片、冷端散热器、半导体热电芯片组和热端平板热管散热器，所述热端平板热管散热器的冷凝端贴合有管式散热器，所述冷端散热器和热端平板热管散热器间除与半导体热电芯片组连接部分外的空隙填充有隔热材料，所述热端平板热管散热器底侧覆有隔热材料。上述的太阳能光伏热电制热模块中，优选的，所述冷端散热器是由两块带翅片的铝制散热板相互嵌套焊接而成，相互嵌套的两散热板之间留有过水循环通道，所述过水循环通道的两端分别设置进水口和出水口。上述的太阳能光伏热电制热模块中，优选的，所述热端平板热管散热器包括有平板热管，平板热管为金属或合金挤压成型构成的平板式微热管阵列，所述平板热管的上表面为凸凹表面，其下表面为平整表面。上述的太阳能光伏热电制热模块中，所述封装光伏电池片包括位于中间夹芯层的光伏电池，所述光伏电池的外侧覆有外层乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)，所述外层乙烯-醋酸乙烯酯的上层为透明复合氟塑料膜(TPT)；所述光伏电池的内侧覆有内层乙烯-醋酸乙烯酯， 所述内层乙烯-醋酸乙烯酯的下层为黑色复合氟塑料膜(TPT)。作为一个总的技术构思，本技术还提供一种能够应用上述太阳能光伏热电制热模块的光伏热电热水系统，所述光伏热电热水系统包括光伏热电制热模块组、热电空气源制热模块组、储热水箱和光伏供电组件，所述光伏热电制热模块组和热电空气源制热模块组均通过输水管道串并混联到所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口上；所述输水管道上设有循环泵；所述光伏热电制热模块组包括一个以上所述的太阳能光伏热电制热模块，各太阳能光伏热电制热模块的冷端散热器通过输水管道并联到所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口上，各太阳能光伏热电制热模块的热端平板热管散热器通过输水管道串联、并联或串并混联(对于规模较小的光伏热电热水系统可以采用串联方式，对于较大规模的光伏热电热水系统可以采用并联或串并混联方式)到所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口上；所述热电空气源制热模块组包括一个以上的热电空气源制热模块，所述热电空气源制热模块由外到内主要包括翅片式散热器、半导体热电芯片组和热端平板热管散热器， 各热电空气源制热模块的热端平板热管散热器通过输水管道串联、并联或串并混联(对于规模较小的光伏热电热水系统可以采用串联方式，对于较大规模的光伏热电热水系统可以采用并联或串并混联方式)到所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口上； 所述光伏供电组件包括光电控制器，所述各太阳能光伏热电制热模块中的封装光伏电池片通过光伏发电线路连接到所述光电控制器上，所述光电控制器上连接蓄电装置， 所述蓄电装置通过输电线路连接到各太阳能光伏热电制热模块和各热电空气源制热模块的半导体热电芯片组上。上述的光伏热电热水系统中，所述输水管道优选包括第一进水管道、第二进水管道、第三进水管道、第一出水管道、第二出水管道和第三出水管道；所述各太阳能光伏热电制热模块的各冷端散热器并联成第一散热组件，该第一散热组件分别通过第一进水管道、第一出水管道连通至所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口，构成第一制热循环通道；所述各太阳能光伏热电制热模块的热端平板热管散热器之间串联成第二散热组件，该第二散热组件分别通过第二进水管道、第二出水管道连通至所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口，构成第二制热循环通道；所述各热电空气源制热模块的热端平板热管散热器之间串联成第三散热组件，该第三散热组件分别通过第三进水管道、第三出水管道连通至所述储热水箱的水箱出水口和水箱进水口，构成第三制热循环通道；上述优选包括的各条输水管道上分别设有阀门。上述优选包括的各条输水管道可以根据需要在适当位置合并使用一条共用管道， 以减小管路铺设成本及简化管路结构。所述控制阀门也可以通过使用类似于换向阀的多功能阀进行等同替换。上述的光伏供电组件中，所述光电控制器上还可以根据需要连接直流负载或交流负载，以充分利用蓄电装置中储存的电能。与现有技术相比，本技术的优点在于首先，本技术克服现有太阳能热水器及太阳能光伏光电光热综合利用技术在太阳辐射较弱时制热能力不足和温度不高的问题，利用光伏电池发电驱动半导体芯片对光伏电池余热回收并经热泵作用后为室内提供热水，解决了在太阳辐射较弱时热水器制热能力不足问题，同时降低了光伏电池基板温度，提高了太阳能光伏电池的发电效率；其次，本技术克服了现有太阳能热水器及太阳能光伏光电光热综合利用系统在没太阳时不能有效制热的问题，利用光伏电池在有太阳辐射时储存在光伏电池中的电能驱动半导体芯片从环境中吸收热能制取热水，本文档来自技高网...

【技术保护点】
散热器间除与半导体热电芯片组连接部分外的空隙填充有隔热材料，所述热端平板热管散热器底侧覆有隔热材料。１．　一种太阳能光伏热电制热模块，其特征在于：所述太阳能光伏热电制热模块由外到内依次包括玻璃盖板、封装光伏电池片、冷端散热器、半导体热电芯片组和热端平板热管散热器，所述热端平板热管散热器的冷凝端贴合有管式散热器，所述冷端散热器和热端平板热管

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张泠，刘忠兵，汤广发，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：43