RU2763781C1 - Hybrid solar module - Google Patents
Hybrid solar module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763781C1 RU2763781C1 RU2021110434A RU2021110434A RU2763781C1 RU 2763781 C1 RU2763781 C1 RU 2763781C1 RU 2021110434 A RU2021110434 A RU 2021110434A RU 2021110434 A RU2021110434 A RU 2021110434A RU 2763781 C1 RU2763781 C1 RU 2763781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- building
- heat exchanger
- hot water
- water supply
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/17—District heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения тепла.The invention relates to solar technology, in particular to solar power modules for heat generation.
Известен гибридный фотоэлектрический модуль, в котором солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол, теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника (патент РФ № 2546332, МПК Н02S 10/00, H01L 31/042 опубл. 10.04.2015, Бюл. №10).A hybrid photovoltaic module is known, in which the solar cells are electrically isolated from the heat exchanger, the space between the solar cells and the heat exchanger, as well as between the glass coating and the heat exchanger is filled with a layer of siloxane gel, the protective glass coating is made in the form of an evacuated double-glazed window of two glasses, the heat exchanger is made in the form of a sealed chamber with branch pipes for circulation of the coolant, the total area of the connected solar cells is commensurate with the area of the upper base of the heat exchanger housing (RF patent No. 2546332, IPC
Недостатком известного модуля является большая материалоемкость.The disadvantage of the known module is the high material consumption.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является фотоэлектрический тепловой модуль, в котором теплообменник из нержавеющей стали выполнен с каналами теплоносителя V-образной, прямоугольной и сотовой формы (Mohd. Yusof Hj. Othman, Faridah Hussain, Kamaruzzman Sopian, Baharuddin Yatim & Hafidz Ruslan. Performance Study of Air-based Photovoltaic-thermal (PV/T) Collector with Different Designs of Heat Exchanger. Sains Malaysiana 42(9)(2013): 1319–1325).The closest to the proposed device is a photovoltaic thermal module, in which a stainless steel heat exchanger is made with V-shaped, rectangular and honeycomb-shaped coolant channels (Mohd. Yusof Hj. Othman, Faridah Hussain, Kamaruzzman Sopian, Baharuddin Yatim & Hafidz Ruslan. Performance Study of Air-based Photovoltaic-thermal (PV/T) Collector with Different Designs of Heat Exchanger, Sains Malaysiana 42(9)(2013): 1319–1325).
Недостатками известного фотоэлектрического теплового модуля являются низкий коэффициент полезного действия, большая материалоемкость.The disadvantages of the known photovoltaic thermal module are low efficiency, high material consumption.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД гибридного солнечного модуля, снижение удельных затрат на получение тепловой энергии.The objective of the invention is to increase the efficiency of a hybrid solar module, reduce the unit cost of obtaining thermal energy.
В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается КПД гибридного солнечного модуля, увеличивается среднегодовая выработка тепловой энергии, снижается ее себестоимость, уменьшается масса модуля за счет того, что теплообменник выполнен в виде воздушного коллектора в прозрачном для солнечного излучения корпусе и установлен по всей площади защитного стеклянного покрытия, причем защитное стеклянное покрытие и теплообменник в виде воздушного коллектора расположены с двух сторон скоммутированных двухсторонних солнечных элементов.As a result of using the proposed invention, the efficiency of the hybrid solar module increases, the average annual production of thermal energy increases, its cost decreases, the mass of the module decreases due to the fact that the heat exchanger is made in the form of an air collector in a case transparent to solar radiation and is installed over the entire area of the protective glass cover, moreover, a protective glass cover and a heat exchanger in the form of an air collector are located on both sides of the switched double-sided solar cells.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в гибридном солнечном модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, скоммутированные солнечные элементы и теплообменник, соединенный с системой горячего водоснабжения и отопления здания, согласно изобретению, теплообменник выполнен в виде воздушного коллектора с каналами для теплоносителя воздуха в прозрачном для солнечного излучения корпусе и установлен по площади защитного стеклянного покрытия, причем защитное стеклянное покрытие и теплообменник в виде воздушного коллектора расположены с двух сторон скоммутированных двухсторонних солнечных элементов, при этом для отопления здания воздушный коллектор присоединен теплоизолированным воздуховодом с вентилятором к системе воздушного отопления здания, для горячего водоснабжения воздушный коллектор присоединен через теплоизолированный воздуховод с вентилятором и теплообменником воздух-вода к системе горячего водоснабжения и отопления здания, а скоммутированные солнечные элементы через инвертор соединены с электроводонагревателем системы горячего водоснабжения здания. The above technical result is achieved by the fact that in a hybrid solar module containing a protective glass coating, switched solar cells and a heat exchanger connected to the hot water supply and heating system of the building, according to the invention, the heat exchanger is made in the form of an air collector with channels for the air coolant in a transparent solar radiation in the housing and is installed over the area of the protective glass cover, moreover, the protective glass cover and the heat exchanger in the form of an air collector are located on both sides of the switched double-sided solar cells, while for heating the building the air collector is connected by a heat-insulated air duct with a fan to the air heating system of the building, for hot water supply the air collector is connected through a heat-insulated air duct with a fan and an air-to-water heat exchanger to the hot water supply and heating system of the building, and the switched solar cells h Through the inverter are connected to the electric water heater of the hot water supply system of the building.
В варианте гибридного солнечного модуля воздушный коллектор выполнен из сотового поликарбоната.In the variant of the hybrid solar module, the air collector is made of honeycomb polycarbonate.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема гибридного солнечного модуля, на фиг.2 показано присоединение воздушного коллектора к системам воздушного отопления, горячего водоснабжения и отопления здания.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a general diagram of a hybrid solar module, figure 2 shows the connection of an air collector to air heating systems, hot water supply and building heating.
Гибридный солнечный модуль состоит из защитного стеклянного покрытия 1, последовательно скоммутированных двухсторонних солнечных элементов 2 и теплообменника 3, выполненного в виде воздушного коллектора 4 каналами 5 для теплоносителя 6. Теплообменник 3 установлен по всей площади защитного стеклянного покрытия 1 и выполнен в виде воздушного коллектора 4 в прозрачном для солнечного излучения корпусе 7. В качестве теплоносителя 6 используется воздух. Защитное стеклянное покрытие 1 и теплообменник 3 расположены с двух сторон скоммутированных двухсторонних солнечных элементов 2. Для отопления здания воздушный коллектор 4 присоединен теплоизолированным воздуховодом 8 с вентилятором 9 к системе воздушного отопления здания 10, для горячего водоснабжения воздушный коллектор 4 присоединен через теплоизолированный воздуховод 8 с вентилятором 9 и теплообменником воздух-вода 11, к системе горячего водоснабжения и отопления здания 10. Скоммутированные двусторонние солнечные элементы 2 через инвертор 12 соединены с электроводонагревателем 13 системы горячего водоснабжения здания 10.The hybrid solar module consists of a
Гибридный солнечный модуль работает следующим образом.The hybrid solar module works as follows.
Последовательно скоммутированные солнечные элементы 2 расположены непосредственно на поверхности теплообменника 3, установленного по всей площади защитного стеклянного покрытия 1, таким образом, что, поглощая ту часть солнечного спектра, которая необходима им для фотоэлектрического преобразования и выработки электроэнергии, они в свою очередь, отдают тепловую энергию для нагрева теплоносителя 6 (воздух) в каналах 5 теплообменника 3. Теплоноситель 6, циркулируя по каналам 5 теплообменника 3, охлаждает солнечные элементы 2, за счет чего растет эффективность их работы, увеличивается общий КПД гибридного солнечного модуля, нагретый теплоноситель используется потребителем для горячего водоснабжения и отопления здания. Для осуществления отопления здания 10 воздушный коллектор 4 присоединяется теплоизолированным воздуховодом 8 с вентилятором 9 к системе воздушного отопления здания 10. Для горячего водоснабжения здания 10 воздушный коллектор 4 присоединяется через теплоизолированный воздуховод 8 с вентилятором 9 и теплообменником воздух-вода 11 к системе горячего водоснабжения и отопления. Для обеспечения электроэнергией системы горячего водоснабжения здания 10 скоммутированные двусторонние солнечные элементы 2 через инвертор 12 соединяются с электроводонагревателем 13. Serially connected
Пример выполнения гибридного солнечного модуля.An example of a hybrid solar module.
Гибридные солнечные модули установлены в шесть рядов в вертикальной плоскости, ориентированной в меридиональном направлении «юг-север». Рабочие поверхности гибридных солнечных модулей ориентированы на запад и восток. Размеры гибридных солнечных модулей: высота 0,6 м, длина 3 м.Hybrid solar modules are installed in six rows in a vertical plane oriented in the south-north meridional direction. The working surfaces of hybrid solar modules are oriented to the west and east. Dimensions of hybrid solar modules: height 0.6 m, length 3 m.
В таблице 1 представлены результаты компьютерного моделирования тепловой энергии, вырабатываемой гибридными солнечными модулями по месяцам и в целом за год в кВтч/кВт при различной ориентации солнечных модулей для г. Элиста (Калмыкия) при коэффициенте отражения крыши 0,3 (бетон) и 0,9 (зеркальный отражатель). Отношение эффективности преобразования солнечного излучения тыльной поверхностью к фронтальной поверхности гибридного солнечного модуля принято равным 0,92.Table 1 presents the results of computer simulation of the thermal energy generated by hybrid solar modules by months and in general for the year in kWh/kW at different orientations of solar modules for the city of Elista (Kalmykia) with a roof reflectance of 0.3 (concrete) and 0, 9 (mirror reflector). The ratio of solar radiation conversion efficiency by the back surface to the front surface of the hybrid solar module is assumed to be 0.92.
Расчётные месячные суммы суммарной солнечной радиации (кВт·ч/м2) в окрестностях Элисты (Республика Калмыкия)Estimated monthly sums of total solar radiation (kW h / m 2 ) in the vicinity of Elista (Republic of Kalmykia)
Пиковая тепловая мощность гибридных солнечных модулей составляет 100 кВт. The peak thermal power of hybrid solar modules is 100 kW.
Использование гибридных солнечных модулей пиковой мощностью 1 кВт с ориентацией рабочих поверхностей на восток-запад позволяет увеличить производство тепловой энергии до 4898,4 кВт·ч на 1 кВт пиковой мощности гибридных солнечных модулей, что является максимально возможной величиной производства тепловой энергии для солнечных гибридных энергетических установок без систем слежения.The use of hybrid solar modules with a peak power of 1 kW with the orientation of working surfaces to the east-west allows increasing the production of thermal energy to 4898.4 kWh per 1 kW of peak power of hybrid solar modules, which is the maximum possible value of thermal energy production for solar hybrid power plants no tracking systems.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110434A RU2763781C1 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Hybrid solar module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110434A RU2763781C1 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Hybrid solar module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763781C1 true RU2763781C1 (en) | 2022-01-11 |
Family
ID=80040109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110434A RU2763781C1 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Hybrid solar module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763781C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446362C2 (en) * | 2010-02-25 | 2012-03-27 | Георгий Михайлович Межлумов | Electric energy obtaining method and device |
RU2460863C2 (en) * | 2010-06-24 | 2012-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет по землеустройству" | Mobile solar house |
US8288884B1 (en) * | 2009-10-15 | 2012-10-16 | William Malcolm | Wind turbine with integrated solar panels |
EP2592358A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | CYTHELIA Expertise et Conseil, société de conseils et d'études en énergie solaire | Facility for temperature control and hot-water production and method for implementing such a facility |
-
2021
- 2021-04-14 RU RU2021110434A patent/RU2763781C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8288884B1 (en) * | 2009-10-15 | 2012-10-16 | William Malcolm | Wind turbine with integrated solar panels |
RU2446362C2 (en) * | 2010-02-25 | 2012-03-27 | Георгий Михайлович Межлумов | Electric energy obtaining method and device |
RU2460863C2 (en) * | 2010-06-24 | 2012-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет по землеустройству" | Mobile solar house |
EP2592358A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | CYTHELIA Expertise et Conseil, société de conseils et d'études en énergie solaire | Facility for temperature control and hot-water production and method for implementing such a facility |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Herez et al. | Review on photovoltaic/thermal hybrid solar collectors: Classifications, applications and new systems | |
Sharaf et al. | Concentrated photovoltaic thermal (CPVT) solar collector systems: Part II–Implemented systems, performance assessment, and future directions | |
Yang et al. | Design and experimental study of a cost-effective low concentrating photovoltaic/thermal system | |
Tabaei et al. | Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by using booster reflector and cooling array surface by a film of water | |
RU2694066C1 (en) | Solar house | |
Hu et al. | A parametric study on the performance characteristics of an evacuated flat-plate photovoltaic/thermal (PV/T) collector | |
CN104660153A (en) | Wind-light complementary solar power generation system | |
CN203590122U (en) | Wind-solar complementary solar power generation system | |
KR20110068840A (en) | Utilizing reflected light type solar module system | |
Palaskar et al. | Waste heat recovery study of spiral flow heat exchanger used in hybrid solar system with reflectors | |
KR20180120322A (en) | Combined solar thermal and photovoltaics system using hybird solar cell based on concentrated type and planar type | |
KR101079642B1 (en) | Heating system using the solar energy | |
Xu et al. | Design and performance research of a new non-tracking low concentrating with lens for photovoltaic systems | |
RU2763781C1 (en) | Hybrid solar module | |
RU2755657C1 (en) | Solar hybrid power installation for buildings | |
CN103137760A (en) | Micro integrated solar concentrating electricity generating assembly | |
RU2731162C1 (en) | Hybrid photoelectric module | |
CN111953290B (en) | Thermoelectric combination multifunctional glass device | |
WO2017168277A1 (en) | Hybrid solar roof panel | |
CN104917453B (en) | High concentrating photovoltaic power generation co-generation unit and its Component Structure | |
RU188073U1 (en) | Thermophotoelectric planar roofing panel | |
RU2775175C1 (en) | Solar power plant with concentrator | |
RU2755204C1 (en) | Solar house | |
CN202996871U (en) | Power generation and heat supply combined production apparatus of condensation and reflection type photovoltaic module group | |
CN201474197U (en) | Corrugated tile condensing solar energy hydroelectric power integrated building module |