空气集热式PVT集热器

摘要

本发明为了提供一并同时执行基于太阳能光源的光接收的电能发电和基于太阳能光源的透射集热的热能发电，从而能够有效地生产作为生活所需的能源资源的电力以及取暖所需的热源，提供空气集热式PVT集热器，其包括：外廓框架，其在内侧形成能够收容空气的气袋空间；太阳光模块，其由受光发电部和透光部构成，上述受光发电部设置于上述外廓框架的上部，吸收太阳光来生成电能，并且在前后长度方向上彼此隔开间隔地排列配置有将多个太阳能电池连接而成的电池集合体，上述透光部形成在每一个上述受光发电部之间，用于使太阳光朝向气袋空间透射；以及集热板，其在上述外廓框架的气袋空间内以能够与空气接触的方式设置，在对应于上述太阳光模块的透光部的位置处，吸收基于与太阳光的接触的热源后，传递至上述气袋空间内的接触空气。

说明书

技术领域

本发明涉及空气集热式PVT集热器，更加详细地，一并同时执行基于太阳能光源的光接收的电能发电和基于太阳能光源的透射集热的热能发电，从而能够有效地生产作为生活所需的能源资源的电力以及取暖所需的热源的空气集热式PVT集热器。

背景技术

一般情况下，利用太阳能的发电包括将太阳光或者太阳能热转换为电能的太阳光发电和集中太阳能光源的太阳能热后用于取暖或者热水的太阳能热集热发电等，开发出具有这样的基于太阳能的生活能源的发电结构的各种方式的太阳光发电(PV；photovoltaic)模块来使用。

但是，太阳光发电模块在电力生产过程中产生热，从而提高本身的温度，所以变成了降低电力生产效率的原因。即，当太阳光发电模块是结晶质类时，从太阳入射的能源中的只有约12～16％用于发电，太阳光能源的利用效率非常低，剩余的能源全部以热的方式消耗掉，从而提高太阳光发电用电池的温度，带来影响，由于电池的特性，存在由于温度的上升降低电能转换时的电力转换效率的问题。

因此，太阳光发电模块构成为在后表面设置用于散热的结构之后排出废热，降低太阳光发电模块的温度，从而提高系统的电性能。

在这样的背景下，开发出有效地利用在太阳光发电模块的电力生产过程中产生的热气，以能够同时利用太阳光和太阳能热，从而可以利用于热水供应或取暖的太阳光/热(PVT；photovoltaic-thermal)发电模块来使用。

作为公开了有关如上所述的太阳光/热发电模块的现有技术，韩国授权专利公报第999955号(2010年12月03日。)公开了空气集热式太阳光发电装置，其包括：太阳光发电模块，其设置于建筑物的屋顶或者外壁，吸收太阳光能源后转换为电能从而产生电力，并且连接有多个电池；外廓框架，其粘贴在上述太阳光发电模块的背面外廓，隔开太阳光发电模块与建筑物的屋顶或者外壁，在它们之间形成收容空气的收容空间，并且具备空气流入口；导热性粘接剂，其涂布在上述太阳光发电模块的背面；散热板，其通过上述导热性粘接剂粘贴在上述太阳光发电模块，将从上述太阳光发电模块产生的热排出到收容在上述收容空间中的空气；多个散热销，它们粘贴在上述散热板的背面，使得从散热板排出的热容易地排出；以及空气收集器，其收容在上述收容空间从而收集被加热的空气，以便用于热水供应或取暖，其中，上述散热销是将具有对应于上述太阳光发电模块的宽度或者高度的长度的金属板弯曲成或者形状来形成，将其以彼此相邻的方式粘贴在上述散热板，并且通过导热性粘接剂粘贴在上述散热板，上述外廓框架构成为具有使得上述太阳光发电模块的背面与建筑物屋顶的外表面或者建筑物外壁的外表面隔开10～15cm的高度，从而能够获得太阳光发电模块的冷却效果，同时能够获得高热源。

但是，在上述的现有技术中，在太阳光发电模块的整体面积中应用多个电池，所以基于太阳光发电的发电效率较高，但是只是传递在太阳光发电模块中的发电过程中产生的热源，从而存在用于使用热的热源生产效率很低的问题。

并且，以前在太阳光发电模块上设置粘贴有多个散热销的散热板，所以由于较大的重量，对太阳光模块施加负荷，存在比如出现下垂现象等耐用性较低的问题。

而且，以前用于在太阳光发电模块粘贴散热板，使用导热性粘接剂，所以太阳光发电模块与散热板之间出现由粘接剂产生的接触电阻，存在明显降低热传递性能的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于提供如下的空气集热式PVT集热器：构成为接收太阳光实现发电，而且使另外的太阳光透过后，通过太阳光的直接入射，能够吸收热源，从而能够一并生产电能和热能，而且使得电力和热源的生产比例均匀，与现有技术相比，能够提高热源生产效率。

而且，本发明提供空气集热式PVT集热器，集热板直接接收太阳光后吸收热源，并且构成为具有与太阳光模块不接触的结构，从而能够防止太阳光模块的下垂现象，并且能够提高装置本身的耐用性。

解决课题的手段

本发明提供的空气集热式PVT集热器包括：外廓框架，其在内侧形成能够收容空气的气袋空间；太阳光模块，其由受光发电部和透光部构成，上述受光发电部设置于上述外廓框架的上部，吸收太阳光来生成电能，并且在前后长度方向上彼此隔开间隔地排列配置有将多个太阳能电池连接而成的电池集合体，上述透光部形成在每一个上述受光发电部之间，用于使太阳光朝向气袋空间透射；以及集热板，其在上述外廓框架的气袋空间内以能够与空气接触的方式设置，在对应于上述太阳光模块的透光部的位置处，吸收基于与太阳光的接触的热源后，传递至上述气袋空间内的接触空气。

上述集热板在作为主材的铜箔板的表面上涂布用于吸热性能的钛而成。

上述集热板可以成型为，与太阳光接触的接触面具有平坦的平面的一字形截面形状，上述集热板可以成型为，与太阳光接触的接触面具有向下侧凹陷的曲面的圆形截面形状。

并且，上述集热板可以设置有导流端，上述导流端在上述集热板的两侧末端以弯曲的结构延伸形成，用于均匀地引导集热热源的热传导。

上述集热板构成为，跟踪朝向上述太阳光模块的太阳光的入射角度，能够在左右旋转方向上调节角度。

另外，本发明可以构成为还包括循环管，上述循环管粘贴设置于上述集热板的下部，热介质在上述循环管的内部循环，并且上述循环管进行热传导，以便能够将上述集热板的热源传递至热介质。

上述循环管设置有切口，上述切口被切割成使上述循环管的朝向上述集热板的上表面开放的结构，从而能够使热介质与上述集热板直接接触。

发明效果

根据本发明的空气集热式PVT集热器获得如下效果：设置用于太阳光的发电的受光发电部的同时设置有用于太阳光的热源生产的透光部以及集热板，从而均匀地生产电力和热源，实现生产平衡，实现了针对循环空气的优秀的热传导效率，从而能够提高热源生产力，并且大幅提高生活所需的取暖效率。

除此之外，根据本发明的空气集热式PVT集热器还具有如下效果：直接入射太阳光的热源来吸收热源，并且配置为与太阳光模块不接触的结构，所以没有使用粘接剂，制造简单，而且实现了针对集热板的优秀的热传递性能，从而提高集热效率，基于优秀的耐用性来预先防止装置变形，并且便于维护管理，能够大幅提高装置寿命。

另外，根据本发明的空气集热式PVT集热器具有如下效果：设置有进行热传导以便能够将集热板的热源传递至热介质的循环管，从而能够有效地生产作为生活能源的取暖源热风和热水。

并且，根据本发明的空气集热式PVT集热器具有如下效果：构成为切割循环管的上部并粘贴于集热板，从而扩大用于热介质的接触面积，并且热介质直接接触集热板，从而能够大幅提高向热介质的热传导效率。

附图说明

图1是概略示出根据本发明的一实施例的截面图。

图2是概略示出根据本发明的一实施例的平面图。

图3的(a)～(c)是分别示出根据本发明的一实施例中的集热板的第一～第三实施例的截面图。

图4是示例性示出根据本发明的一实施例中集热板的角度调节状态的结构图。

图5是示出根据本发明的另一实施例的平面图。

图6是示出根据本发明的另一实施例的截面图。

图7是示出根据本发明的另一实施例中的循环管的立体图。

10：外廓框架 15：气袋空间

20：太阳光模块 21：受光发电部

22：太阳能电池(Solar cell) 25：透光部

30：集热板 35：导流(baffle)端

40：绝缘板 50：循环管

55：切口

具体实施方式

本发明的技术结构的特征在于空气集热式PVT集热器，该空气集热式PVT集热器包括：外廓框架，其在内侧形成能够收容空气的气袋空间；太阳光模块，其由受光发电部和透光部构成，其中，受光发电部设置于上述外廓框架的上部，吸收太阳光来生成电能，并且在前后长度方向上彼此隔开间隔地排列配置有将多个太阳能电池连接而成的电池集合体，透光部形成在每一个上述受光发电部之间，用于使太阳光朝向气袋空间透射；以及集热板，其在上述外廓框架的气袋空间内以能够与空气接触的方式设置，在对应于上述太阳光模块的透光部的位置处，吸收基于与太阳光的接触的热源后，传递至上述气袋空间内的接触空气。

其次，参照附图详细说明根据本发明的空气集热式PVT集热器的优选实施例。

首先，如图1所示，根据本发明的空气集热式PVT集热器的一实施例包括外廓框架(10)、太阳光模块(20)以及集热板(30)。

上述外廓框架(10)支撑上述太阳光模块(20)以及上述集热板(30)以使得能够设置在各自的位置处，并且构成为沿上述太阳光模块(20)的外侧边缘而在四周形成侧壁。

上述外廓框架(10)构成为，使用铝等金属材质或者使用作为隔热材质的塑料等原材料。

上述外廓框架(10)的内侧形成有能够收容空气的气袋空间(15)。即，在上述外廓框架(10)的上部具备上述太阳光模块(20)，同时在上述外廓框架(10)的下部具备绝缘板(40)，从而分别封闭上述外廓框架(10)的上表面/下表面，因此，在上述外廓框架(10)的内侧形成能够收容空气的气袋空间(15)。

上述的绝缘板(40)是用于切断传递至上述气袋空间(15)中的热能的热损失，使用具有出色的隔热性能的隔热材质(例如，塑料、铝等)构成。

上述气袋空间(15)通过在上述外廓框架(10)上沿上下方向隔开间隔地设置的上述太阳光模块(20)以及上述绝缘板(40)构成封闭的空间，因此，形成能够加热收容在内部的空气的区域。

虽然附图中未示出，上述气袋空间(15)配置为，构成使能够从外部流入空气的流入口以及能够向外部排出空气的排出口连通的结构。

上述的流入口以及排出口选择性地设置在上述外廓框架(10)或者上述绝缘板(40)上。例如，可以形成为将上述流入口设置在上述外廓框架(10)上，使空气在朝向上述气袋空间(15)的侧方向上流入，或者形成为将上述流入口设置在上述绝缘板(40)上，使空气在朝向上述气袋空间(15)的下方向上流入，并且，可以形成为将上述排出口设置在上述外廓框架(10)上，从上述气袋空间(15)向侧方向排出空气，或者可以形成为将上述排出口设置在上述绝缘板(40)上，从上述气袋空间(15)向下方向排出空气。

上述太阳光模块(20)设置在上述外廓框架(10)的上部，构成向外侧暴露上表面的结构，所以可以直接与太阳光接触。

如图1以及图2所示，上述太阳光模块(20)具备用于吸收太阳光来生成电能的受光发电部(21)以及用于使太阳光向上述气袋空间(15)透射的透光部(25)构成。

上述受光发电部(21)具备电池集合体，电池集合体具有在上述太阳光模块(20)的宽度方向上将通过接收太阳能光源的光实现发电从而生成电能的多个太阳能电池(22)连接成一列的结构。

上述的电池集合体在上述太阳光模块(20)的前后长度方向上彼此隔开间隔地排列配置。即，上述受光发电部(21)具有如图2所示地连接成一列的电池集合体在前后长度方向上隔开间隔地配置的结构，构成为具备多个电池集合体。

上述透光部(25)是使太阳光透射气袋空间(15)，以使太阳光能够直接与上述集热板(30)接触，上述透光部(25)形成在每一个上述受光发电部(21)之间。即，上述太阳光模块(20)形成为能够使上述受光发电部(21)的电力生产区域和上述透光部(25)的热源生产区域彼此平衡。

上述的透光部(25)使用通常的低铁钢化玻璃或者透明玻璃等。

上述集热板(30)执行如下功能：收集随着与经过了上述太阳光模块(20)的透光部(25)的太阳光接触而被加热的热，并且向上述气袋空间(15)内的空气传递热源。

如图1所示，上述集热板(30)在上述外廓框架(10)的气袋空间(15)内以能够与空气接触的方式设置。即，上述集热板(30)相对于上述太阳光模块(20)隔开间隔地位于下侧，从而与上述太阳光模块(20)分离，所以构成与上述太阳光模块(20)不接触的结构，而与上述气袋空间(15)内的循环空气接触。

上述集热板(30)形成为厚度较薄的薄板形状，使用作为具有出色的热传导率的金属的铜等金属材质。

上述集热板(30)设置在与上述太阳光模块(20)的透光部(25)对应的每一个位置处，形成为能够与太阳光直接接触。

上述集热板(30)与透过透光部(25)的太阳光接触，吸收基于与太阳光的接触的热源后，传递给在上述气袋空间(15)内循环中的接触空气。

上述集热板(30)可以构成为选择性地采用一字形或者圆形等截面形状。

上述集热板(30)构成为，在作为主材的铜箔板的表面上涂布有用于吸热性能的钛。即，作为上述集热板(30)，制造出使用具有出色的热传导率的铜材质，并且在表面上涂布有热传导率高于铜的钛的集热板(30)，所以可以实现出色的集热性能。

如图3的(a)所示，上述集热板(30)的第一实施例成型为与太阳光接触的接触面具有平坦的平面的一字形截面形状。

上述的集热板(30)形成为面积大于上述太阳光模块(20)的透光部(25)的面积，从而透过上述透光部(25)的所有的太阳光都能够容易地与上述集热板(30)接触。

如图3的(b)所示，上述集热板(30)的第二实施例成型为与太阳光接触的接触面具有向下侧凹陷的曲面的圆形截面形状。

如上所述，将集热板(30)构成为曲线形状的圆形时，将基于太阳位置的太阳光的入射角度维持在直角方向来接触，从而可以进一步提高集热效率。

如图3的(c)所示，上述集热板(30)的第三实施例构成为，在两侧末端以弯曲的结构延伸形成，以形成导流端(35)，导流端(35)均匀地引导集热热源的热传导。

上述的导流端(35)以上述集热板(30)的两侧末端为基准，沿着向下倾斜方向延伸形成。

上述导流端(35)可以构成为具有以直线形或者曲线形的截面形状延伸形成的结构。

如上所述，在集热板(30)设置导流端(35)时，使通过太阳光加热的热源流动，可以实现集热板(30)的均匀的热分布图，并且扩大与空气的接触面积，可以进一步提高热传导效率。

并且，如图4所示，上述集热板(30)构成为跟踪朝向上述太阳光模块(20)的太阳光的入射角度，在左右旋转方向上可以调节角度。

虽然未图示，但是在驱动为可调节上述集热板(30)的旋转角度时，在上述集热板(30)的一端机械性地结合用于旋转驱动的减速器以及马达，还设置跟踪太阳的位置的跟踪手段，以便能够施加关于太阳光的入射角度的输入信号。

上述的跟踪手段可以构成为安装有根据关于太阳的图像信号而检测太阳的形状从而能够检测基于太阳的移动坐标的位置的摄像头模块的结构，还可以构成为安装有用于检测基于时间输入信号的各时间段的太阳位置的计时器的结构。

如上所述，将集热板(30)构成为能够调节旋转角度时，跟踪太阳的入射角度，提高太阳光的入射量，同时可以进一步提高集热效率。

即，根据如上所述构成的根据本发明的空气集热式PVT集热器，设置用于太阳光的发电的受光发电部(21)的同时设置有用于太阳光的热源生产的透光部(25)以及集热板(30)，从而均匀地生产电力和热源，实现生产平衡，实现了针对循环空气的优秀的热传导效率，从而提高热源生产力，并且大幅提高生活所需的取暖效率。

除此之外，根据本发明，直接入射太阳光的热源来吸收热源，并且配置为与太阳光模块(20)不接触的结构，所以没有使用粘接剂，制造简单，而且实现了针对集热板(30)的优秀的热传递性能，从而提高集热效率，基于优秀的耐用性来预先防止装置变形，并且便于维护管理，能够大幅提高装置寿命。

另外，如图5以及图6所示，根据本发明的空气集热式PVT集热器的另一实施例还包括循环管(50)，循环管(50)粘贴设置在上述集热板(30)的下部，热介质在其内部循环，并且循环管(50)进行热传导，以将上述集热板(30)的热源传递给热介质。

上述循环管(50)连接成能够使热介质可以从另外的取暖设施或者热水设施流入，并且连接成将被传递上述集热板(30)的热能的热介质再次供给给取暖设施或者热水设施。即，在上述气袋空间(15)内具备连接于上述循环管(50)且使热介质流入的供水管(57)以及排出热介质以进行供给的排水管(58)。

如图6以及图7所示，上述循环管(50)构成为具备切口(55)，切口(55)被切割成使上述循环管(50)的朝向上述集热板(30)的上表面开放的结构。

上述循环管(50)设置成，形成有上述切口(55)的上端与上述集热板(30)的下部接触。即，在形成有上述切口(55)的上述循环管(50)的上端具备具有接合物质的粘接剂，可以粘贴在上述集热板(30)的下表面。

通过在上述循环管(50)形成上述切口(55)，内部的热介质与上述集热板(30)直接接触，所以上述集热板(30)的热源能够有效地传递至热介质。

作为上述的热介质，使用通常的水或制冷剂。

作为能够用于上述循环管(50)的材质，与上述集热板(30)相同地，使用具有出色的热传导率的铜等金属材质，而且，优选地，在铜材质的管的表面上涂布用于吸热性能的钛，进一步有效地传递上述集热板(30)的热。

即，将本发明构成为如上所述的另一实施例时，设置有进行热传导以便能够将集热板(30)的热源传递至热介质的循环管(50)，所以能够有效地生产作为生活能源的取暖源热风以及热水。

并且，本发明构成为切割循环管(50)的上部并粘贴在集热板(30)的方式，所以能够扩大用于热介质的接触面积，并且热介质与集热板直接接触，从而能够大幅提高向热介质的热传导效率。

在上述的另一实施例中，除了上述的构成之外，可以具有与上述的一实施例相同的构成，在这里省略详细说明。

在上述说明了根据本发明的空气集热式PVT集热器的优选实施例，但是，本发明并不限定于这些，在不脱离权利要求书和说明书以及附图中示出的范围的情况下，能够实施各种变形，这些变形也包括在本发明的范围内。

工业上的可利用性

根据本发明的空气集热式PVT集热器被设计成，制造成具有接收太阳光后进行发电的结构的同时设置能够使太阳光透射并直接入射后吸收热源的结构，所以一并生产电能和热能，实现了电力和热源的均衡生产发电，能够获得具有出色的耐用性的产品，因此，在制造太阳光发电模块的制造产业的营业所或销售店等太阳光发电领域，具有工业上的可利用性。