CN104993789A - 一种基于热电制冷效应的光伏热水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，包含：固定支架；太阳能光伏电池板，其设置在固定支架上；热电水流组件，其安装在太阳能光伏电池板背面；蓄电池控制组件，其与太阳能光伏电池板相连；监控开关转换控制器，其连接太阳能光伏电池板和蓄电池控制组件。本发明结构简单、操作方便，降低光伏电池周围的温度，提高光伏电池的光电转换效率，延长光伏电池的使用寿命，同时对流道中流动的冷水进行加热，水的温度逐渐升高，当流道中的水达到需要的温度时，用冷水将热水顶入到热水桶中储存起来，起到了双重利用太阳能的效果,真正地起到了节能减排的效果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏热水装置，特别涉及一种基于热电制冷效应的光伏热水装置。
背景技术
太阳能光伏电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，为路灯，电机等用电设备提供电力驱动，还可以用光伏电池产生的电力直接加热热水和驱动热电制冷模块用来制冷。
目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为17%左右，最高的可达到24％，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的。
晶体硅太阳能电池的发电效率依赖其工作温度，温度越低其工作效率越高，温度每上升1℃将导致输出功率减少0.4～0.5%。由于晶体硅电池表面的80%以上的能量都转变成了热量没有得到利用，使得太阳能电池工作温度通常可达到50℃以上，当散热不良时甚至可达到80℃，这会严重影响太阳能电池的工作效率。比如夏天，太阳能光伏电池板的温度可达到60℃以上，实际情况也是这样的。所以，太阳能光伏电池板需配置制冷***，才能提高它的效率。
从现实使用中发现，当环境温度过高或环境对流换热弱时，太阳能光伏电池板容易出现自燃现象。所以，太阳能光伏电池板必须配置制冷***，才能保证它安全地工作。
传统太阳能热水器通过集热器将热量聚集起来，再通过对流换热将生活用水温度提高，但存在一个问题，当阴天时，传统太阳能热水器工作效率下降。
发明一种既能提高太阳能利用率，又能保证安全性的太阳能利用装置是急需的，对缓解我国能源压力，减轻环境污染具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，结构简单、操作方便，在太阳能光伏电池板背面安装热电制冷模块和传感器，热电制冷模块通电时将带走太阳能光伏电池工作过程中产生的高温热量，降低光伏电池周围的温度，提高光伏电池的光电转换效率，延长光伏电池的使用寿命，同时把太阳能转化为电力，来驱动热电制冷模块，热电制冷模块冷端将对太阳能光伏电池板背面周围进行制冷，热端将对流道中流动的冷水进行加热，水的温度逐渐升高，当流道中的水达到需要的温度时，用冷水将热水顶入到热水桶中储存起来，起到了双重利用太阳能的效果,真正地起到了节能减排的效果。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特点是，包含：
固定支架；
太阳能光伏电池板，其设置在固定支架上；
热电水流组件，其安装在太阳能光伏电池板背面；
蓄电池控制组件，其与太阳能光伏电池板相连；
监控开关转换控制器，其连接太阳能光伏电池板和蓄电池控制组件。
所述的热电水流组件包含：
水流通道，其分布太阳能光伏电池板背面；
热电制冷模块，其设置在太阳能光伏电池板与水流通道之间；其中，
所述热电制冷模块冷端面贴合设置在太阳能光伏电池板的背面，其热端面贴合设置在水流通道上；
辅助加热水箱，其进水口与水流通道的出口相连，并与市电电源接口相连，通过市电电源对辅助加热水箱通电。
所述的蓄电池控制组件包含：
太阳能控制器；
蓄电池，其通过太阳能控制器与太阳能光伏电池板相连。
所述的监控开关转换控制器连接太阳能光伏电池板、太阳能控制器、热电制冷模块及辅助加热水箱。
当监控开关转换控制器检测到太阳能光伏电池板背面温度低于预设值时，控制水流通道的水流向辅助加热水箱中，同时断开热电制冷模块的电源并控制辅助加热水箱得电。
所述热电制冷模块的热端面为导热绝缘层，所述热电制冷模块的冷端面为热电堆；在所述的导热绝缘层与热电堆之间连接有若干个铜连接片。
所述的水流通道由若干道流道通道组成。
所述的太阳能光伏电池板为单晶硅太阳能电池。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明所述的一种基于热电制冷效应的高效光伏热水装置，具有结构简单、操作方便的特点，在太阳能光伏电池板背面安装热电制冷模块，热电制冷模块通电时将带走太阳能光伏电池工作过程中产生的高温热量，降低光伏电池周围的温度，提高光伏电池的光电转换效率，不仅延长光伏电池的使用寿命，而且还保证其安全地工作；
2、热电制冷模块在对太阳能光伏电池板制冷过程中，会加强光伏板周围的空气流动，有助于光伏板正面的空气对流换热，从而保证太阳能光伏电池板正反两面温差不是很大，延长光伏电池的使用寿命；
3、把太阳能转化为电力，来驱动热电制冷模块，热电制冷模块冷端将对太阳能光伏电池板背面周围进行制冷，热端将对流道中流动的冷水进行加热，水的温度逐渐升高，当流道中的水达到需要的温度时，用冷水将热水顶入到热水桶中储存起来，起到了双重利用太阳能的效果,在结合了其他动力源方案，将外接市电作为补充能源，在太阳能电力不够的情况下，两者共同组成混合动力***，提供热水装置所需要的能量，真正地起到了节能减排的效果；
4、由于太阳能光伏电池是单晶硅太阳能电池，光电转换效率高；
5、当太阳能光伏电池板背面的温度达到某个设定的温度值时，热电制冷模块才运行，没有达到这个温度时，太阳能蓄电池为辅助加热设备提供所需的能量。
6、水流流道是由许多流道通道组成，这样设计有助于加强水流侧的对流换热。
附图说明
图1为本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的结构示意图；
图2为本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的热电制冷模块分布示意图；
图3为本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的水流流道和进出水管分布示意图；
图4为本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的热电制冷模块结构示意图；
图5为本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1~5所示，一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，包含：固定支架6；太阳能光伏电池板1，其设置在固定支架6上；热电水流组件，其安装在太阳能光伏电池板背面；蓄电池控制组件，其与太阳能光伏电池板相连；监控开关转换控制器5（监控开关转换控制器型号为HC900），其连接太阳能光伏电池板和蓄电池控制组件。
上述的热电水流组件包含：水流通道10，其分布太阳能光伏电池板1背面；热电制冷模块9，其设置在太阳能光伏电池板1与水流通道10之间；其中，热电制冷模块冷端面贴合设置在太阳能光伏电池板1的背面，其热端面贴合设置在水流通道10上；辅助加热水箱4，其进水口与水流通道10的出口相连，并与市电电源接口相连，通过市电电源对辅助加热水箱4通电。
上述的蓄电池控制组件包含：太阳能控制器2（太阳能控制器型号为CM2024）；蓄电池3，其通过太阳能控制器2与太阳能光伏电池板1相连。
在具体实施例中，上述的监控开关转换控制器5连接太阳能光伏电池板1、太阳能控制器2、热电制冷模块9及辅助加热水箱4。
当监控开关转换控制器5检测到太阳能光伏电池板1背面温度低于预设值时，控制水流通道10的水流向辅助加热水箱4中，同时断开热电制冷模块9的电源并控制辅助加热水箱4得电。
如图4所示，上述热电制冷模块9的热端面为导热绝缘层903，所述热电制冷模块9的冷端面为热电堆901；在所述的导热绝缘层903与热电堆901之间连接有若干个铜连接片902，热量由太阳能光伏电池板1通过热电制冷模块9传给流道通道1001中的水。
水流通道10由若干道流道通道1001组成（参见图4），其上连接有出水管12，其下连接有进水管11。
在具体实施例中，上述的太阳能光伏电池板1为单晶硅太阳能电池。
本发明所述的一种基于热电制冷效应的光伏热水装置的工作原理及过程是：
如图1、3、5所示，在太阳光的照射下，太阳能光伏电池板1通过光电效应直接把光能转化成电能，不稳定的电能通过导线7传输给太阳能控制器2而稳定地储存在蓄电池3中，稳定的电能通过太阳能控制器2，在监控开关转换控制器5的控制下，将电流分配给热电制冷模块9而驱动它工作，热电制冷模块9冷端将对太阳能光伏电池板1背面周围进行制冷，热端将对流道通道1001流动的冷水进行加热，从而降低太阳能光伏电池板1周围的温度，同时水流通道101中水的温度逐渐升高，当水流通道10中的水达到需要的温度时，用冷水将热水顶入到热水桶中储存起来。当监控开关转换控制器5检测到光伏板1背面温度低于某一设定值时，将控制水流流道10中的水通过热水管8流向辅助加热水箱4中，同时自动断开通向热电制冷模块9的电路而开启通向辅助加热水箱4的电路，对辅助加热水箱4中的水进行加热。蓄电池3中电量不足时，监控开关转换控制器5将自动控制市电电源接口接通，提供辅助加热水箱4中的加热热水所需要的能量，完成生活热水加热过程。
综上所述，本发明一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，结构简单、操作方便，在太阳能光伏电池板背面安装热电制冷模块和传感器，热电制冷模块通电时将带走太阳能光伏电池工作过程中产生的高温热量，降低光伏电池周围的温度，提高光伏电池的光电转换效率，延长光伏电池的使用寿命，同时把太阳能转化为电力，来驱动热电制冷模块，热电制冷模块冷端将对太阳能光伏电池板背面周围进行制冷，热端将对流道中流动的冷水进行加热，水的温度逐渐升高，当流道中的水达到需要的温度时，用冷水将热水顶入到热水桶中储存起来，起到了双重利用太阳能的效果,真正地起到了节能减排的效果。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，包含：
固定支架；
太阳能光伏电池板，其设置在固定支架上；
热电水流组件，其安装在太阳能光伏电池板背面；
蓄电池控制组件，其与太阳能光伏电池板相连；
监控开关转换控制器，其连接太阳能光伏电池板和蓄电池控制组件。
2.如权利要求1所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述的热电水流组件包含：
水流通道，其分布太阳能光伏电池板背面；
热电制冷模块，其设置在太阳能光伏电池板与水流通道之间；其中，
所述热电制冷模块冷端面贴合设置在太阳能光伏电池板的背面，其热端面贴合设置在水流通道上；
辅助加热水箱，其进水口与水流通道的出口相连，并与市电电源接口相连，通过市电电源对辅助加热水箱通电。
3.如权利要求2所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述的蓄电池控制组件包含：
太阳能控制器；
蓄电池，其通过太阳能控制器与太阳能光伏电池板相连。
4.如权利要求3所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述的监控开关转换控制器连接太阳能光伏电池板、太阳能控制器、热电制冷模块及辅助加热水箱。
5.如权利要求4所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，当监控开关转换控制器检测到太阳能光伏电池板背面温度低于预设值时，控制水流通道的水流向辅助加热水箱中，同时断开热电制冷模块的电源并控制辅助加热水箱得电。
6.如权利要求1所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述热电制冷模块的热端面为导热绝缘层，所述热电制冷模块的冷端面为热电堆；在所述的导热绝缘层与热电堆之间连接有若干个铜连接片。
7.如权利要求2所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述的水流通道由若干道流道通道组成。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于热电制冷效应的光伏热水装置，其特征在于，所述的太阳能光伏电池板为单晶硅太阳能电池。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |