CN109990468A - 一种蓄热式节能加热***及光伏组件层压设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄热式节能加热***及光伏组件层压设备，包括直热供热***和蓄热供热***，直热供热***由油路和第一热源组成，蓄热供热***由第二热源、加热蓄热装置和取热管路组成，加热蓄热装置包括外壳和内置于外壳中的相变蓄热材料，取热管路的一部分管段与相变蓄热材料接触，位于加热蓄热装置之外的部分管段与油路进行热交换；取热管路中的导热工质吸收相变蓄热材料在谷电时段蓄存的热量，再与油路换热，油路中的导热工质吸热后流入进油口，油路中导热工质吸收的热量以与取热管路换热获得的热量为主，以由第一热源加热获得的热量为辅。本发明具有针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能，实现电网降耗企业降本的目的，大幅度降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热式节能加热***，还涉及使用该蓄热式节能加热***的光伏组件层压设备。
背景技术
在制备光伏组件的层压工序中，光伏组件由晶硅电池片、钢化玻璃以及封装材料(EVA)按照不同的顺序层叠后，经过层压设备层压形成成品。现有的层压设备一般包括控制***、可升降的上室、工作台(包括下室、与下室接驳的进料台和出料台)、加热***、真空***和气动***。层压设备的工作过程如下：层压设备加热到一定温度，将层叠好的光伏组件放置在进料台上并送至工作台，控制上室下降，通过真空***抽真空将光伏组件各层中的空气抽出，在抽真空过程中，EVA开始熔化，当空气已经完全抽除干净，组件内部留下许多空洞；通过气动***使层压设备上室充气，进入层压阶段，随着压力增大，空洞逐渐被EVA填满；压力稳定后，进入交联阶段，EVA的交联度逐渐提高；达到一定时间后，层压过程完毕，层压设备放气，提升上室，送出组件至出料台上。层压工艺是光伏组件生产的关键环节，层压温度对应着EVA的固化温度。
图1示出的是现有层压设备的工作台1和加热***(包括内有导热油A流动的油路3、循环泵5和热源8，热源8为电加热装置)，光伏组件2置于工作台1上，工作台1的台面内设有加热通道4，油路的两端与加热通道4的进油口6和回油口7相连，由热源8加热后的导热油A从进油口进入加热通道加热光伏组件2，导热油A放热后从回油口流入油路中，待再次加热后进入加热通道加热组件，如此循环往复。
但是，现有层压设备采用加热器加热导热油再利用导热油对光伏组件进行加热的方式，电耗大，提高了光伏组件的生产成本。目前，光伏应用推广、平价上网需要光伏组件实现低成本，电耗是光伏组件生产环节一项重要成本，而消峰填谷是电网降耗企业降本一种有效方案。然而，现有层压设备的加热方式均为直热式，并无专门针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能。
另一方面，相变蓄热材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变蓄热材料将吸收或释放大量的潜热。
相变蓄热材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就会产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变蓄热材料吸收并储存大量的潜热；当相变蓄热材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内会散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。相变蓄热材料的物理状态发生变化时，其自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。相变是同一种物质不同状态的变化，状态变化伴随着能量储存和释放。相变温度是发生相变时的温度，恰当的相变温度是进行温度调节的关键。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种节能降耗、降低生产成本的蓄热式节能加热***。
本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种蓄热式节能加热***，其特征在于：它包括直热供热***和蓄热供热***，以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅，所述直热供热***主要由内有导热工质流动的油路和设于油路上用于加热导热工质的第一热源组成，所述油路的两端分别用于连接在用热设备的进油口和回油口上，所述蓄热供热***主要由第二热源、加热蓄热装置和取热管路组成，所述加热蓄热装置包括外壳和内置于外壳中的相变蓄热材料，所述取热管路为一内有导热工质流动的循环回路，其一部分管段位于所述加热蓄热装置中并与相变蓄热材料接触，而位于所述加热蓄热装置之外的部分管段与所述油路中的导热工质进行热交换；所述取热管路中的导热工质吸收相变蓄热材料在谷电时段蓄存的热量，再与所述油路换热，油路中的导热工质吸热后流入进油口用于为用热设备提供所需热量，油路中的导热工质吸收的热量以与取热管路换热获得的热量为主，而以由第一热源加热获得的热量为辅。
本发明整个加热***以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅。在谷电时段，蓄热供热***通过第二热源加热加热蓄热装置中的相变蓄热材料将电热蓄存起来(取热过程可同时进行，加热油路中的导热工质)，而在峰平时段和高峰时段，蓄热供热***的蓄热过程停止，取热管路与油路发生热交换，加热油路中的导热工质。在这三个用电时段中，为了达到使用端所需的使用温度，根据实际使用情况，本发明优先使用蓄热供热***提供的热量，当其热量不足以达到加热温度时，以直热供热***提供的热量为补充，因此，与现有加热***的热源相比，本发明直热供热***的热源功率降低，加之蓄热供热***的热量来自于谷电时段所蓄存的热量，所以，本发明具有针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能，可实现电网降耗企业降本的目的，大幅度降低生产成本。
本发明所述第一热源和第二热源均为电加热装置。
本发明所述油路上设有第一循环泵，所述第一热源位于所述第一循环泵的后方，油路中与所述取热管路换热的管段位于所述第一热源的后方，所述第一循环泵和第一热源分别与第一控制***相连。
本发明所述第一热源和第二热源为同一热源或为独立设置的热源。
本发明所述油路中的导热工质为导热油、水、甲醇、丙酮或氨，所述取热管路中的导热工质为导热油、导热姆、水、丙酮或甲醇。
作为本发明一种优选实施方式，所述取热管路与所述油路进行换热的管段为第一管段，所述取热管路位于所述加热蓄热装置内的管段为第二管段，在所述取热管路位于第二管段的出口与第一管段的进口之间的管段上按照导热工质的流动方向依次设有单向阀、第二循环泵、储油罐和电磁阀，所述储油罐内设有液位传感器，所述加热蓄热装置内设有温度传感器，所述单向阀、第二循环泵、储油罐、电磁阀、液位传感器和温度传感器分别与第二控制***相连。由第二控制***控制，当油路中的导热工质温度达到使用端所需的使用温度时，取热管路中的导热工质被抽离到储油罐中，取热管路与油路之间的热交换过程中断，而当油路中的导热工质温度低于使用温度时，储油罐中的导热工质重新流入取热管路中，再进行热油循环并与油路发生热交换。这种做法不仅可以满足使用端的加热温度需要，而且也能够避免导热工质长时间处于高温状态。
本发明所述第一控制***和第二控制***为同一控制***或为独立设置的控制***。
本发明所述取热管路的第二管段为蛇形管路。
本发明的第二个目的在于提供一种使用上述蓄热式节能加热***的光伏组件层压设备。
本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种使用所述蓄热式节能加热***的光伏组件层压设备，所述用热设备为光伏组件层压设备，其特征在于：它包括所述蓄热式节能加热***、工作台、上室、真空***、气动***和第一控制***，所述工作台、上室、真空***和气动***分别与所述第一控制***相连，所述工作台内设有加热通道，所述加热通道的两端分别为进油口与回油口，所述蓄热式节能加热***的油路两端分别与进油口与回油口相连构成一循环回路。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明整个加热***以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅。在使用时，与现有加热***的热源相比，本发明直热供热***的热源功率降低，加之蓄热供热***的热量来自于谷电时段所蓄存的热量，因此，本发明具有针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能，实现了电网降耗企业降本的目的，大大降低了生产成本。
⑵本发明在取热管路上设置储油罐，当达到使用温度时，导热工质被抽离到储油罐中，取热管路与油路之间的热交换过程中断，而当油路中的导热工质温度低于使用温度时，储油罐中的导热工质重新流入取热管路中，再进行热油循环并与油路发生热交换。不仅满足使用端的加热温度需要，而且也可避免导热工质长时间处于高温状态。
⑶本发明的光伏组件层压设备可以是对现有层压设备加热***进行改造后形成，即在现有层压设备加热***的基础上增设一套蓄热供热***即可，建设成本低，适于广泛推广和使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是现有光伏组件层压设备的结构示意图(显示工作台和加热***)；
图2是本发明光伏组件层压设备的结构示意图(显示工作台和加热***)；
图3是本发明蓄热供热***的结构示意图。
具体实施方式
如图2和3所示，是本发明一种使用蓄热式节能加热***的光伏组件层压设备，包括蓄热式节能加热***、工作台1、上室、真空***、气动***和第一控制***9，工作台1、上室、真空***和气动***分别与第一控制***9相连，工作台1内设有加热通道4，加热通道4具有进油口6a和回油口7a。
蓄热式节能加热***包括直热供热***和蓄热供热***，直热供热***主要由内有导热工质(导热油A)流动的油路10、设于油路10上用于加热导热油A的第一热源11(即为现有层压设备加热***的热源8，第一热源11为电加热装置)和第一循环泵17组成，油路10的两端分别连接在光伏组件层压设备的进油口6a和回油口7a上构成一循环回路。
蓄热供热***主要由第二热源12、加热蓄热装置13和取热管路14组成，加热蓄热装置13包括外壳25和内置于外壳25中的相变蓄热材料15，取热管路14为一内有导热油B流动的循环回路，其一部分管段位于加热蓄热装置13中并与相变蓄热材料15接触，而位于加热蓄热装置13之外的部分管段中的导热油B与油路10中吸热后的导热油A进行换热，油路10与现有层压设备加热***的油路3的不同之处在于具有与取热管路14进行热交换的换热部分，直热供热***的第一热源11位于第一循环泵17的后方，油路10的换热部分位于第一热源11的后方，第一循环泵17和第一热源11分别与第一控制***9相连。在本实施例中，油路3的换热部分是一箱体16，取热管路14与油路10进行换热的管段为第一管段18，第一管段18为蛇形管路，该蛇形管路位于箱体16的导热油A中；取热管路14中的导热油B吸收相变蓄热材料15在谷电时段蓄存的热量，再与油路10中的导热油A进行热交换，导热油A吸热后流入进油口6a用于为用热设备提供所需热量，在本实施例中，用热设备为光伏组件层压设备，即该热量用于加热光伏组件2，其中，油路10中的导热油A吸收的热量以与取热管路换热获得的热量为主，而以由第一热源加热获得的热量为辅，即以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅。
在本实施例中，第二热源12为电加热装置，电加热装置的电热管伸入加热蓄热装置中与相变蓄热材料接触。
取热管路14位于加热蓄热装置13内的管段为第二管段19，第二管段19为蛇形管路，在取热管路14位于第二管段19的出口与第一管段18的进口之间的管段上按照导热油B的流动方向依次设有单向阀20、第二循环泵21、储油罐22和电磁阀23，储油罐22内设有液位传感器，加热蓄热装置13内设有温度传感器，单向阀20、第二循环泵21、储油罐22、电磁阀23、液位传感器和温度传感器分别与第二控制***24相连。其中，温度传感器用于监测加热蓄热装置内的温度，液位传感器用于监测储油罐内导热油的液位，二者将监测数据传送给第二控制***，由第二控制***进行处理。
在本实施例中，第一热源11和第二热源12为独立设置的热源。第一控制***9和第二控制***24为独立设置的控制***。在其它实施例中，第一热源和第二热源也可为同一热源，而第一控制***和第二控制***也可为同一控制***。
本发明的工作过程如下：
⑴本发明整个加热***以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅。在谷电时段，蓄热供热***通过第二热源加热加热蓄热装置中的相变蓄热材料将电热蓄存起来(取热过程可同时进行，加热油路中的导热油)，而在峰平时段和高峰时段，蓄热供热***的蓄热过程停止，取热管路与油路发生热交换，加热油路中的导热油。在这三个用电时段中，为了达到光伏组件的加热温度(150℃左右)，根据实际使用情况，本发明优先使用蓄热供热***提供的热量，当其热量不足以达到加热温度时，以直热供热***提供的热量为补充。
⑵取热管路：为了满足使用端的温度需要和避免加速导热油碳化，当油路中的导热油温度达到加热温度时，关闭电磁阀23，取热管路中的导热油由第二循环泵21抽离到储油罐中，抽完后关闭第二循环泵21，取热管路与油路之间的热交换过程中断；当油路中的导热油温度低于加热温度时，开启电磁阀23和第二循环泵21，储油罐中的导热油重新流入取热管路中，再进行热油循环并与油路发生热交换；当油路中的导热油温度达到加热温度时，关闭电磁阀23和第二循环泵21。
本发明油路中导热工质的温度高于光伏组件完成层压所需的温度；取热管路的第一管段中导热工质的温度高于油路中导热工质的温度；相变蓄热材料的放热温度段(相变蓄热材料与取热管路的换热部分)的温度高于取热管路的第一管段中导热工质的温度；电加热装置(第二热源)的工作温度高于相变蓄热材料放热温度段的最高温度。
在其它实施例中，热源除了采用电加热装置，还可以采用其它形式的加热装置。取热管路与油路进行换热的结构和形式，不仅可以采用上述的蛇形管形式，还可以采用所有的间壁式换热器形式。所有的管式换热器、板式换热器和热管换热器结构和形式，都适用于此处的热交换。
在其它实施例中，油路中的导热工质可以是水，与之对应的，取热管路中的导热工质可以为导热油或导热姆；油路中的导热工质可以是甲醇，与之对应的，取热管路中的导热工质可以为水、导热油或导热姆；油路中的导热工质可以是丙酮，与之对应的，取热管路中的导热工质可以为水、导热油或导热姆；油路中的导热工质可以是氨，与之对应的，取热管路中的导热工质可以为水、导热油、导热姆、丙酮或甲醇。
在其它实施例中，本发明蓄热式节能加热***的油路两端还可以连接在其它用热设备的进油口和回油口上以满足该用热设备的用热需求。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蓄热式节能加热***，其特征在于：它包括直热供热***和蓄热供热***，以蓄热供热***供热为主，直热供热***供热为辅，所述直热供热***主要由内有导热工质流动的油路和设于油路上用于加热导热工质的第一热源组成，所述油路的两端分别用于连接在用热设备的进油口和回油口上，所述蓄热供热***主要由第二热源、加热蓄热装置和取热管路组成，所述加热蓄热装置包括外壳和内置于外壳中的相变蓄热材料，所述取热管路为一内有导热工质流动的循环回路，其一部分管段位于所述加热蓄热装置中并与相变蓄热材料接触，而位于所述加热蓄热装置之外的部分管段与所述油路中的导热工质进行热交换；所述取热管路中的导热工质吸收相变蓄热材料在谷电时段蓄存的热量，再与所述油路换热，油路中的导热工质吸热后流入进油口用于为用热设备提供所需热量，油路中的导热工质吸收的热量以与取热管路换热获得的热量为主，而以由第一热源加热获得的热量为辅。
2.根据权利要求1所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述第一热源和第二热源均为电加热装置。
3.根据权利要求2所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述油路上设有第一循环泵，所述第一热源位于所述第一循环泵的后方，油路中与所述取热管路换热的管段位于所述第一热源的后方，所述第一循环泵和第一热源分别与第一控制***相连。
4.根据权利要求3所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述第一热源和第二热源为同一热源或为独立设置的热源。
5.根据权利要求4所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述油路中的导热工质为导热油、水、甲醇、丙酮或氨，所述取热管路中的导热工质为导热油、导热姆、水、丙酮或甲醇。
6.根据权利要求5所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述取热管路与所述油路进行换热的管段为第一管段，所述取热管路位于所述加热蓄热装置内的管段为第二管段，在所述取热管路位于第二管段的出口与第一管段的进口之间的管段上按照导热工质的流动方向依次设有单向阀、第二循环泵、储油罐和电磁阀，所述储油罐内设有液位传感器，所述加热蓄热装置内设有温度传感器，所述单向阀、第二循环泵、储油罐、电磁阀、液位传感器和温度传感器分别与第二控制***相连。
7.根据权利要求6所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述第一控制***和第二控制***为同一控制***。
8.根据权利要求6所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述第一控制***和第二控制***为独立设置的控制***。
9.根据权利要求8所述的蓄热式节能加热***，其特征在于：所述取热管路的第二管段为蛇形管路。
10.一种使用权利要求1～9任一项所述的蓄热式节能加热***的光伏组件层压设备，所述用热设备为光伏组件层压设备，其特征在于：它包括所述蓄热式节能加热***、工作台、上室、真空***、气动***和第一控制***，所述工作台、上室、真空***和气动***分别与所述第一控制***相连，所述工作台内设有加热通道，所述加热通道的两端分别为进油口与回油口，所述蓄热式节能加热***的油路两端分别与进油口与回油口相连构成一循环回路。
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