BG4256U1 - Device for waste heat management of solar photovoltaic panels - Google Patents
Device for waste heat management of solar photovoltaic panels Download PDFInfo
- Publication number
- BG4256U1 BG4256U1 BG5348U BG534821U BG4256U1 BG 4256 U1 BG4256 U1 BG 4256U1 BG 5348 U BG5348 U BG 5348U BG 534821 U BG534821 U BG 534821U BG 4256 U1 BG4256 U1 BG 4256U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- solar photovoltaic
- heat
- solar
- waste heat
- homogenizing plate
- Prior art date
Links
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000032258 transport Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002320 enamel (paints) Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013082 photovoltaic technology Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/42—Cooling means
-
- 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
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
- H01L31/0525—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells including means to utilise heat energy directly associated with the PV cell, e.g. integrated Seebeck elements
-
- 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
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/42—Cooling means
- H02S40/425—Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
-
- 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
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
-
- 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
- F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
-
- 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
- F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
- F24D2101/40—Photovoltaic [PV] modules
-
- 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
- F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
- F24D2101/60—Thermoelectric generators, e.g. Peltier or Seebeck elements
-
- 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
- F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
- F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
- F24D2103/13—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
-
- 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
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/02—Photovoltaic energy
-
- 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
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/12—Heat pump
-
- 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
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/16—Waste heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H2240/00—Fluid heaters having electrical generators
- F24H2240/01—Batteries, electrical energy storage device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H2240/00—Fluid heaters having electrical generators
- F24H2240/08—Fluid heaters having electrical generators with peltier elements
-
- 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
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- 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]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
(54) УСТРОЙСТВО ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ОТПАДНАТА ТОПЛИНА НА СЛЪНЧЕВИ ФОТОВОЛТАИЧНИ ПАНЕЛИ(54) DEVICE FOR WASTE HEAT MANAGEMENT OF SOLAR PHOTOVOLTAIC PANELS
Област на техникатаField of technique
Полезният модел се отнася до устройство, което позволява по-ефективно използване на енергията на слънчевите лъчи, падащи върху слънчеви фотоволтаични панели.A utility model refers to a device that allows more efficient use of the energy of the sun's rays falling on solar photovoltaic panels.
Предшестващо състояние на техникатаPrior art
Понастоящем са известни слънчеви фотоволтаични панели, които преобразуват енергията на падащите слънчеви лъчи в електрическа енергия. Слънчевият панел е направен от носеща подложна плоча, вградена в рамка. Има електрод, поставен върху подложната плоча, върху която са формирани фотоволтаични клетки, направени от полупроводникови елементи на силициева основа.Currently, solar photovoltaic panels are known, which convert the energy of the incident sunlight into electrical energy. The solar panel is made of a supporting base plate embedded in a frame. There is an electrode placed on the substrate on which photovoltaic cells made of silicon-based semiconductor elements are formed.
Полупроводниковите елементи са разположени под прозрачен покриващ слой, например, изработен от стъкло с антирефлексно покритие.Semiconductor elements are located under a transparent covering layer, for example, made of glass with an anti-reflective coating.
Понастоящем, известните технологии за слънчеви фотоволтаични панели имат ефективност на преобразуване на енергията от падащите слънчеви лъчи, от около 17% при оптимални работни условия. Останалата енергия се преобразува в отпадна топлина, която загрява слънчевия фотоволтаичен панел и тази енергия, без никакво използване, се излъчва към околната среда на слънчевия фотоволтаичен панел. Най-важните работни условия за слънчев фотоволтаичен панел включват пространствена ориентация на слънчевия панел спрямо посоката на слънчевото излъчване и работната температура.Currently, known solar photovoltaic panel technologies have an energy conversion efficiency from incident sunlight of about 17% under optimal operating conditions. The remaining energy is converted into waste heat that heats the solar PV panel and this energy, without any use, is emitted to the environment of the solar PV panel. The most important operating conditions for a solar PV panel include the spatial orientation of the solar panel relative to the direction of solar radiation and the operating temperature.
По-специално, работната температура на слънчевия фотоволтаичен панел е най-належащият за решаване проблем, тъй като с повишаване на работната температура и без това ограничената ефективност на фотоволтаичната технология намалява. Допълнително, животът на фотоволтаичните елементи се скъсява, тъй като се появяват така наречените горещи точки, където отпадната топлина причинява повишаване на температурата до около 100°С, водещо до деградация (късо съединение) на полупроводникови елементи.In particular, the operating temperature of the solar PV panel is the most pressing problem to solve, because as the operating temperature increases, the already limited efficiency of the PV technology decreases. In addition, the life of photovoltaic cells is shortened because so-called hot spots occur, where waste heat causes the temperature to rise to about 100°C, leading to degradation (short circuit) of semiconductor cells.
Горното описание на структурата на най-използваните видове слънчеви фотоволтаични панели показва основен проблем в способността да се разсейва или излъчва отпадна топлина, по -специално, когато се охлажда от околния въздух. По този начин се получава нежеланият парадокс, че за нашата географска ширина и дължина ефективността на слънчевите фотоволтаични инсталации, по отношение на идеалните условия на осветяване през топлите летни месеци, е по -малка, отколкото през останалите месеци, когато температурата на въздуха е значително по-ниска. Горепосочените основни проблеми, свързани с намаляване на ефективността на слънчевите фотоволтаични панели поради ефекта на отпадна топлина, са решени например чрез техническото решение на полезен модел CZ 19199, при който не само активно се охлаждат панелите с вода, за да се увеличи ефективността на слънчевите фотоволтаични панели, но също така се елиминират проблемите на не-идеалните условия на осветяване, чрез концентрацията на слънчево излъчване посредством отразяващи повърхности.The above description of the structure of the most used types of solar photovoltaic panels shows a major problem in the ability to dissipate or radiate waste heat, in particular when it is cooled by the surrounding air. This results in the unwanted paradox that, for our latitude and longitude, the efficiency of solar photovoltaic installations, in terms of ideal lighting conditions, in the warm summer months is less than in the other months when the air temperature is significantly lower. -low. The above-mentioned main problems related to the reduction of efficiency of solar photovoltaic panels due to the effect of waste heat have been solved, for example, by the technical solution of utility model CZ 19199, in which not only the panels are actively cooled with water to increase the efficiency of solar photovoltaic panels, but also eliminate the problems of non-ideal lighting conditions, by concentrating solar radiation through reflective surfaces.
Друго известно решение е изобретение WO 2018148796 А, в което е описана течна циркулационна система, охлаждаща фотоволтаичните панели. При това решение, устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, включва поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един термичен топлообменник е свързан в първия контур на термопомпата. В изобретението е описана също възможността за използване на клетка на Пелтие за генериране на електричество. Друго известно техническото решение е разкрито в полезен модел CN 203464537 U. В това техническо решение е представено устройство, което включва слънчева фотоволтаична система за активно отвеждане на отпадната топлина от слънчевите фотоволтаични панели чрез термопомпа.Another known solution is invention WO 2018148796 A, in which a liquid circulation system cooling photovoltaic panels is described. In this solution, the solar photovoltaic panel waste heat management device includes at least one absorber located on the underside of the at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one thermal heat exchanger is connected in the first circuit of the heat pump. The invention also describes the possibility of using a Peltier cell to generate electricity. Another known technical solution is disclosed in utility model CN 203464537 U. In this technical solution, a device is presented that includes a solar photovoltaic system for actively removing waste heat from solar photovoltaic panels by means of a heat pump.
Основен проблем на горепосочените решения са, че те създават локални охлаждащи зони, където отпадната топлина се изпомпва активно, но в същото време те оставят горещите точки на повърхността на слънчевия фотоволтаичен панел, по-специално на границите на отделните топлообменници. Първото отрицателно въздействие е, че фотоволтаичните елементи са овлажнени или дори повредени, а различните температури на повърхностите на фотоволтаичните панели създават напрежения в материала поради топлинно разширение. Тези проблеми са в резултат от факта, че топлообменниците са сглобени от частични сегменти, така че ефектът на топлинно разширение, който е различен за различните материали, е сведен до минимум и че фотоволтаичният панел не е повреден.A major problem of the above solutions is that they create local cooling zones where the waste heat is actively pumped out, but at the same time they leave hot spots on the surface of the solar PV panel, in particular at the boundaries of the individual heat exchangers. The first negative impact is that the photovoltaic cells are wetted or even damaged, and the different temperatures on the surfaces of the photovoltaic panels create stresses in the material due to thermal expansion. These problems are a result of the fact that the heat exchangers are assembled from partial segments, so that the effect of thermal expansion, which is different for different materials, is minimized and that the photovoltaic panel is not damaged.
Основен проблем на горепосочените решения се дължат на факта, че отпадната топлина не се възстановява смислено, още повече, че във време, когато стойността на водата се повишава, нейното използване не е подходящо.A major problem of the above solutions is due to the fact that the waste heat is not meaningfully recovered, even more so at a time when the value of water increases, its use is not appropriate.
Целта на полезния модел е да създаде устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, което ефективно да разсейва отпадната топлина от слънчевия панел, за да се подобри ефективността на преобразуването на слънчевото излъчване в електричество, като същевременно се осигури отпадна топлина за по-нататъшна обработка. Втората важна цел на полезния модел е, общата отпадна топлина да не ограничава производството на електричество, а също да допринася за производството на електричество.The purpose of the utility model is to create a solar PV panel waste heat management device that effectively dissipates the waste heat from the solar panel to improve the efficiency of converting solar radiation into electricity while providing waste heat for more further processing. The second important goal of the utility model is that the total waste heat does not limit electricity production, but also contributes to electricity production.
Техническа същност на полезния моделTechnical nature of the utility model
Дефинираната задача е решена чрез създаване на устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно следващото описание.The defined task is solved by creating a device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels, according to the following description.
Устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели включва поне един абсорбер, който е разположен върху задната страна на поне един фотоволтаичен панел, за да абсорбира отпадна топлина. Абсорберът е разположен под слънчевия фотоволтаичен панел, за да не ограничава слънчевото излъчване, падащо върху фотоволтаичните елементи. Към абсорбера е свързан поне един топлообменник. Този топлообменник е свързан към първия контур на термопомпа за активно потребление на отпадната топлина от абсорбера. Отстраняването на отпадната топлина влияе положително върху ефективността на фотоволтаичните елементи при производството на електричество. Топлообменникът е свързан в първия контур на термопомпа, която транспортира топлина от слънчевия панел за по-нататъшна обработка. Това означава, че отпадната топлина не се излъчва в околната среда без правилно използване. В същото време, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера. Тази клетка на Пелтие е плоска и има нагряваща и охлаждаща страна, при което поне едната клетка на Пелтие произвежда електрическа енергия благодарение на различните температури между нагряващата и охлаждащата страна.The solar photovoltaic panel waste heat management device includes at least one absorber that is located on the back side of the at least one photovoltaic panel to absorb waste heat. The absorber is located below the solar photovoltaic panel in order not to limit the solar radiation falling on the photovoltaic elements. At least one heat exchanger is connected to the absorber. This heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump for active consumption of the waste heat from the absorber. The removal of waste heat has a positive effect on the efficiency of photovoltaic cells in the production of electricity. The heat exchanger is connected in the first loop of a heat pump that transports heat from the solar panel for further processing. This means that waste heat is not emitted into the environment without proper use. At the same time, at least one Peltier cell is connected to the absorber. This Peltier cell is flat and has a heating and cooling side, where at least one Peltier cell produces electrical energy due to the different temperatures between the heating and cooling sides.
Техническата същност на полезния модел е, че абсорберът включва хомогенизираща плоча, монтирана на задната страна на фотоволтаичен панел. Приложена към задната част на панела, хомогенизиращата плоча получава отпадна топлина от фотоволтаичните елементи, като по този начин предотвратява създаването на горещи точки. Отпадната топлина не се концентрира в точки на повърхността на слънчевия панел, а се разпределя по цялата повърхност на хомогенизиращата плоча. Това предотвратяване на образуването на горещи точки предпазва фотоволтаичните елементи от повреди чрез ограничаване на топлината, така че да се предотврати появата на къси съединения, причинени от прегряване или прекъсване на проводимите пътища от прегряване между фотоволтаичните елементи. Допълнително, между задната част на слънчевия фотоволтаичен панел и хомогенизиращата плоча и допълнително, между хомогенизиращата плоча и топлообменника има слой не-втвърдяваща се топлопроводима паста. Тъй като фотоволтаичният панел, хомогенизиращата плоча и топлообменникът са изработени от различни материали, поради топлинните промени се получава различна промяна на размерите. Следователно е необходимо, отделните компоненти на абсорбера да не са здраво закрепени и да се избегне напрежение, причинено от напрежение.The technical essence of the utility model is that the absorber includes a homogenizing plate mounted on the back of a photovoltaic panel. Applied to the back of the panel, the homogenizing plate receives waste heat from the photovoltaic cells, thus preventing the creation of hot spots. Waste heat is not concentrated in points on the surface of the solar panel, but is distributed over the entire surface of the homogenizing plate. This prevention of hot spots protects the photovoltaic cells from damage by limiting the heat so as to prevent short circuits caused by overheating or interruption of the conductive paths from overheating between the photovoltaic cells. Additionally, between the back of the solar photovoltaic panel and the homogenizing plate, and additionally, between the homogenizing plate and the heat exchanger, there is a layer of non-hardening thermally conductive paste. Since the photovoltaic panel, the homogenizing plate and the heat exchanger are made of different materials, different dimensional changes occur due to thermal changes. Therefore, it is necessary that the individual components of the absorber are not tightly fastened and stress caused by tension is avoided.
Същевременно, хомогенизиращата плоча оставя поне част от задната страна на фотоволтаичния панел непокрита, за запазване на отпадната топлина на място и поне един топлинен колектор е свързан с непокритата част на задната страна на фотоволтаичния панел. Непокритата част на панела се нагрява по същия начин, както досега при панели без абсорбера. Обаче, тази отпадна топлина, която не се абсорбира от абсорбера, се подава към топлинния колектор за допълнителна обработка. Поне едната клетка на Пелтие се използва за оползотворяване на отпадната топлина от топлинния колектор. Тази поне една клетка на Пелтие е разположена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча и е свързана към топлинния колектор, а с охлаждащата страна е свързана към поне един топлопроводим преход. По този начин, част от отпадната топлина се използва за създаване на топлинна разлика върху поне едната клетката на Пелтие, която в този момент започва да генерира електричество.At the same time, the homogenizing plate leaves at least a part of the back side of the photovoltaic panel uncovered to keep the waste heat in place, and at least one heat collector is connected to the uncovered part of the back side of the photovoltaic panel. The uncovered part of the panel is heated in the same way as before for panels without the absorber. However, this waste heat that is not absorbed by the absorber is fed to the heat collector for further processing. At least one Peltier cell is used to recover waste heat from the heat collector. This at least one Peltier cell is located with the heating side to the homogenizing plate and is connected to the heat collector, and is connected with the cooling side to at least one thermally conductive junction. In this way, some of the waste heat is used to create a thermal difference across at least one Peltier cell, which at this point begins to generate electricity.
Полезният модел съчетава три основни предимства. Първото предимство е, че чрез активно охлаждане на слънчевия фотоволтаичен панел се повишава ефективността на производството на електричество от слънчева енергия. Второто основно предимство е, че отпадната топлина се разсейва за по-нататъшна обработка. Идеален пример за използване на това предимство е например, инсталирането на такова устройство към соларни фотоволтаични панели в района на дъскорезница, където енергията под формата на топлина може да се използва в сушилня за дърва, евентуално отпадната топлина може да се използва за затопляне на плувни басейни. Третото важно предимство е преобразуването на част от отпадната топлина в електричество с помощта на създаденото устройство. Преобразуването на отпадна топлина в електричество може да компенсира лоши условия на осветяване или намаляване на ефективността поради условия на вятър, но във всеки случай преобразуването увеличава енергийния баланс на слънчевите фотоволтаични панели.The utility model combines three main advantages. The first advantage is that by actively cooling the solar photovoltaic panel, the efficiency of the production of electricity from solar energy is increased. The second main advantage is that waste heat is dissipated for further processing. An ideal example of using this advantage is, for example, the installation of such a device to solar photovoltaic panels in the area of a sawmill, where the energy in the form of heat can be used in a wood dryer, possibly the waste heat can be used to heat swimming pools . The third important advantage is the conversion of part of the waste heat into electricity with the help of the created device. Converting waste heat into electricity can compensate for poor lighting conditions or reduced efficiency due to windy conditions, but in any case, the conversion increases the energy balance of solar PV panels.
В благоприятното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчевите фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел се намира при долния му ръб от гледна точка на ориентацията на инсталирането на слънчевия фотоволтаичен панел. Това е особено важно при инсталиране на соларни панели в непрекъснати слънчеви масиви на покривите на сградите. Ако се остави гореща зона в долната част на слънчевия фотоволтаичен панел, топлината ще се повиши поради естествената тенденция, предизвиквайки така наречения коминен ефект на въздушния поток в пространството между покрива и панелите.In the advantageous embodiment of the solar photovoltaic panel waste heat management device according to the utility model, the uncovered part of the back side of the solar photovoltaic panel is located at its lower edge in terms of the installation orientation of the solar photovoltaic panel. This is especially important when installing solar panels in continuous solar arrays on building roofs. If a hot area is left at the bottom of the solar PV panel, the heat will rise due to the natural tendency, causing the so-called chimney effect of air flow in the space between the roof and the panels.
В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, съгласно полезния модел, хомогенизиращата плоча и топлинният колектор са направени от един и същ материал, имат един и същ обем материал с толеранс +/- 20% от обема. Приблизително еднаквите стойности на обема на двата компонента на устройството, включително един и същ вид материал, водят до еднакво поведение на термодинамичната реакция при промяна на условията на околната среда, като внезапни температурни промени и т. н.In another advantageous embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, according to the utility model, the homogenizing plate and the heat collector are made of the same material, have the same volume of material with a tolerance of +/- 20% of the volume. Approximately the same volume values of the two components of the device, including the same kind of material, lead to the same behavior of the thermodynamic response when the environmental conditions change, such as sudden temperature changes, etc.
В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаични слънчеви панели, съгласно полезния модел, поне един резервоар за съхранение е свързан към първия контур на термопомпата. Резервоарът за съхранение служи като буфер за внезапни температурни промени. Алтернативно, резервоарът за съхранение може да служи, като източник на топлина за размразяване в случай на обратен работен цикъл на термопомпата.In another advantageous embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, according to the utility model, at least one storage tank is connected to the first circuit of the heat pump. The storage tank serves as a buffer against sudden temperature changes. Alternatively, the storage tank can serve as a heat source for defrosting in the event of a heat pump reverse cycle.
В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, към първия контур на термопомпата е свързан вакуумен разширителен съд, състоящ се от корпус на съда за затваряне на течна топлопреносна среда и балон за газообразната среда вътре в корпуса. Чрез промяна на дизайна, в сравнение с други конвенционални вакуумни разширителни съдове, т. е. сменяйки местоположението на въздуха и течната топлопреносна среда във вакуумния разширителен съд, всеки шок, причинен от промени в налягането, който може да се разпространи чрез течната топлопреносна среда се елиминира благодарение на вакуумния разширителен съд.In another advantageous embodiment of the device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels, according to the utility model, a vacuum expansion vessel is connected to the first circuit of the heat pump, consisting of a vessel body for closing a liquid heat transfer medium and a bubble for the gaseous medium inside the hull. By changing the design, compared to other conventional vacuum expansion vessels, i.e. changing the location of the air and the liquid heat transfer medium in the vacuum expansion vessel, any shock caused by pressure changes that can propagate through the liquid heat transfer medium is eliminated thanks to the vacuum expansion vessel.
В друго алтернативно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, което може да работи без външен енергиен източник, устройството включва, поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един топлообменник е свързан към първия контур на термопомпата и същевременно, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера с нагряващата и охлаждащата страна за генериране на електричество. Абсорберът включва хомогенизираща плоча, разположена върху задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел. Топлообменникът е свързан към свободната страна на хомогенизиращата плоча и тя покрива поне част от задната страна на фотоволтаичния панел. Допълнително между задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел, хомогенизиращата плоча и топлообменника има слой невтвърдяваща се, топлопроводима паста. Към непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел е разположен поне един топлинен колектор с поне един топлопроводим преход, а поне едната клетка на Пелтие е приложена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча и с охлаждащата страна към топлопроводимия преход. Това устройство включва и поне едно хранилище на електрическа енергия, свързано към слънчевите фотоволтаични панели, като термопомпата, същевременно е свързана към слънчевия фотоволтаичен панел и към хранилището на електрическа енергия. Чрез вграждане на средство за съхранение на енергия в устройството, то получава енергийна независимост и способността да работи в така наречения островен режим, при който устройството е напълно независимо от външен изкуствен енергиен източник. Използвайки слънчеви панели, устройството е в състояние да постигне максимално използване на възобновяем енергиен източник, представен от слънчево излъчване, което прави работата му напълно екологична, евтина и безопасна за околната среда.In another alternative embodiment of the device for managing waste heat of solar photovoltaic panels, which can operate without an external energy source, the device includes at least one absorber located on the underside of at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump and, at the same time, at least one Peltier cell is connected to the absorber with the heating and cooling side for generating electricity. The absorber includes a homogenizing plate located on the back side of the solar photovoltaic panel. The heat exchanger is connected to the free side of the homogenizing plate and it covers at least part of the back side of the photovoltaic panel. Additionally, there is a layer of non-hardening, thermally conductive paste between the back of the solar PV panel, the homogenizing plate and the heat exchanger. At least one heat collector with at least one heat-conducting transition is arranged to the uncovered part of the rear side of the solar photovoltaic panel, and at least one Peltier cell is attached with the heating side to the homogenizing plate and the cooling side to the heat-conducting transition. This device also includes at least one storage of electrical energy connected to the solar photovoltaic panels, such as the heat pump, simultaneously connected to the solar photovoltaic panel and to the storage of electrical energy. By incorporating an energy storage device into the device, it gains energy independence and the ability to operate in the so-called island mode, where the device is completely independent of an external artificial energy source. Using solar panels, the device is able to achieve maximum use of a renewable energy source represented by solar radiation, which makes its operation completely ecological, cheap and safe for the environment.
В благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчевите фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел се намира при долния му ръб от гледна точка на ориентацията на инсталирането на слънчевия фотоволтаичен панел. Това е особено важно при инсталиране на соларни панели в непрекъснати слънчеви масиви на покривите на сградите. Ако се остави гореща зона в долната част на слънчевия фотоволтаичен панел, топлината ще се повиши поради естествената тенденция, предизвиквайки така наречения коминен ефект на въздушния поток в пространството между покрива и панелите.In a favorable embodiment of the alternative embodiment of the solar photovoltaic panel waste heat management device according to the utility model, the exposed portion of the back side of the solar photovoltaic panel is located at its lower edge from the point of view of the installation orientation of the solar photovoltaic panel. This is especially important when installing solar panels in continuous solar arrays on building roofs. If a hot area is left at the bottom of the solar PV panel, the heat will rise due to the natural tendency, causing the so-called chimney effect of air flow in the space between the roof and the panels.
В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно неговото предходно благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, хомогенизиращата плоча и топлинният колектор са направени от един и същ материал, имат един и същ обем материал с толеранс +/- 20% от обема. Приблизително еднаквите стойности на обема на двата компонента на устройството, включително един и същ вид материал, водят до еднакво поведение на термодинамичната реакция при промяна на условията на околната среда, като внезапни температурни промени и т. н.In another advantageous embodiment of the alternative embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, or according to its previous advantageous embodiment, according to the utility model, the homogenizing plate and the heat collector are made of the same material, have the same volume of material with tolerance +/- 20% of volume. Approximately the same volume values of the two components of the device, including the same kind of material, lead to the same behavior of the thermodynamic response when the environmental conditions change, such as sudden temperature changes, etc.
В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно всяко едно предходно негово благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, поне един резервоар за съхранение е свързан към първия контур на термопомпата. Резервоарът за съхранение служи, като буфер за внезапни температурни промени. Алтернативно, резервоарът за съхранение може да служи като източник на топлина за размразяване в случай на обратен работен цикъл на термопомпата.In another advantageous embodiment of the alternative embodiment of the device for managing the waste heat of the photovoltaic solar panels, or according to any preceding advantageous embodiment thereof, according to the utility model, at least one storage tank is connected to the first circuit of the heat pump. The storage tank serves as a buffer for sudden temperature changes. Alternatively, the storage tank can serve as a heat source for defrosting in the event of reverse duty cycle of the heat pump.
В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно всяко едно предходно негово благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, към първия контур на термопомпата е свързан вакуумен разширителен съд, състоящ се от корпус на съда за затваряне на течна топлопреносна среда и балон за газообразната среда вътре в корпуса. Чрез промяна на дизайна, в сравнение с други конвенционални вакуумни разширителни съдове, т. е. сменяйки местоположението на въздуха и течната топлопреносна среда във вакуумния разширителен съд, всеки шок, причинен от промени в налягането, който може да се разпространи чрез течната топлопреносна среда се елиминира благодарение на вакуумния разширителен съд.In another favorable embodiment of the alternative embodiment of the device for managing the waste heat of the photovoltaic solar panels, or according to any preceding favorable embodiment thereof, according to the utility model, a vacuum expansion vessel is connected to the first loop of the heat pump, consisting of a vessel body for closure of a liquid heat transfer medium and a bubble for the gaseous medium inside the casing. By changing the design, compared to other conventional vacuum expansion vessels, i.e. changing the location of the air and the liquid heat transfer medium in the vacuum expansion vessel, any shock caused by pressure changes that can propagate through the liquid heat transfer medium is eliminated thanks to the vacuum expansion vessel.
Предимствата на полезния модел са по-висока ефективност при преобразуване на слънчевото излъчване в електричество, по-голямо производство на електроенергия чрез преработка на част от отпадната топлина в електричество, удължаване на живота на слънчевите фотоволтаични панели, лесно инсталиране върху вече съществуващи соларни фотоволтаични панели и вече съществуващи носещи конструкции, енергийна само-достатъчност и накрая, но не на последно място, производството на топлина за директно използване.The advantages of the utility model are higher efficiency in converting solar radiation into electricity, greater electricity production by processing part of the waste heat into electricity, extending the life of solar PV panels, easy installation on existing solar PV panels, and already existing load-bearing structures, energy self-sufficiency and last but not least, the production of heat for direct use.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures
Полезният модел ще бъде обяснен по-точно чрез следващия чертеж, където:The utility model will be explained more precisely by the following drawing, where:
Фигура 1 показва схема на устройството, съгласно полезния модел;Figure 1 shows a schematic diagram of the device according to the utility model;
Фигура 2 показва опростен изглед отдолу на слънчев фотоволтаичен панел с абсорбиращи компоненти и оборудване за преобразуване на отпадната топлина в електричество;Figure 2 shows a simplified bottom view of a solar photovoltaic panel with absorption components and equipment for converting waste heat into electricity;
Фигура 3 показва въздушен поток под слънчевите панели върху наклонен покрив.Figure 3 shows airflow under the solar panels on a pitched roof.
Примери за изпълнения на полезния моделExamples of implementations of the utility model
Разбираемо е, че описаните по-долу и илюстрирани специфични примери на изпълнението на полезния модел са представени с илюстративна цел, а не като ограничение за примерите на изпълнение на полезния модел до случаите, показани тук. Експертите, които са запознати със състоянието на технологията, ще намерят, или използвайки рутинни експерименти ще могат да определят по -голям или по-малък брой еквиваленти на конкретното изпълнение на полезния модел, които специално са описани тук.It is understood that the specific exemplary embodiments of the utility model described and illustrated below are presented for illustrative purposes and not as a limitation of the exemplary embodiments of the utility model to the instances shown herein. Those skilled in the art will find, or using routine experimentation, be able to determine a greater or lesser number of equivalents to the particular embodiment of the utility model specifically described herein.
Фигура 1 показва схема на устройство 1 за управление на отпадната топлина на слънчев фотоволтаичен панел 2. Абсорбер 3, състоящ се от хомогенизираща плоча 4 и топлообменник 5, е свързан към долната страна на слънчевия фотоволтаичен панел 2. Хомогенизиращата плоча 4 е направена от дебел алуминиев лист и е закрепена към слънчевия фотоволтаичен панел 2 чрез топлопроводима паста, за създаване на възможно най-голяма предавателна повърхност. Топлопроводимата паста трябва да бъде направена от инертен материал, за да се избегнат напрежения между слънчевия фотоволтаичен панел 2 и залепената хомогенизираща плоча 4. Допълнително, топлопроводимата паста трябва да отговаря на условието, да е инертна към обработката на задната повърхност на слънчевия фотоволтаичен панел 2.Figure 1 shows a diagram of a device 1 for managing the waste heat of a solar photovoltaic panel 2. An absorber 3 consisting of a homogenizing plate 4 and a heat exchanger 5 is connected to the underside of the solar photovoltaic panel 2. The homogenizing plate 4 is made of thick aluminum sheet and is attached to the solar photovoltaic panel 2 by a thermally conductive paste to create the largest possible transmission surface. The thermally conductive paste must be made of an inert material to avoid stresses between the solar photovoltaic panel 2 and the glued homogenizing plate 4. In addition, the thermally conductive paste must meet the condition of being inert to the processing of the back surface of the solar photovoltaic panel 2.
Топлообменникът 5 е оформен, като кухо тяло за протичане на течна топлопреносна среда, например среда на алкохолна основа. Течната топлопреносна среда не трябва да бъде агресивна към металите, трябва да е антифриз и да е екологична. Топлообменникът 5 е направен, например, от стомана с емайлирано покритие. Между топлообменника 5 и хомогенизиращата плоча 4 е нанесена и топлопроводима паста. Топлообменникът 5 е свързан към първия контур на термопомпата 6, която служи като помпа за отвеждане на отпадна топлина за допълнително използване. Различието от термопомпата 6 е, че тя използва вакуумен разширителен съд 11, свързан към първия контур. Корпусът на вакуумния разширителен съд 11 има превключваща функция при разширяване на балона, за разлика от известното състояние на техниката.The heat exchanger 5 is shaped as a hollow body for the flow of a liquid heat transfer medium, for example an alcohol-based medium. The liquid heat transfer medium must not be aggressive to metals, must be antifreeze and be environmentally friendly. The heat exchanger 5 is made, for example, of steel with an enamel coating. A thermally conductive paste is applied between the heat exchanger 5 and the homogenizing plate 4. The heat exchanger 5 is connected to the first circuit of the heat pump 6, which serves as a pump to remove waste heat for additional use. The difference from the heat pump 6 is that it uses a vacuum expansion vessel 11 connected to the first loop. The housing of the vacuum expansion vessel 11 has a switching function when expanding the balloon, unlike the prior art.
Газовата среда се издухва вътре в балона и течната топлопреносна среда се подава в пространството между стените на вакуумния разширителен съд 11. В първия контур е свързан резервоар за съхранение 10 на вода, който служи като топлинен буфер за внезапни промени в температурата на въздуха. Термопомпата 6 може да работи и в обратен режим, при което слънчевите фотоволтаични панели 2 могат да се нагряват от абсорбера 3, например, за размразяване на панелите.The gas medium is blown inside the balloon and the liquid heat transfer medium is fed into the space between the walls of the vacuum expansion vessel 11. In the first circuit, a water storage tank 10 is connected, which serves as a thermal buffer for sudden changes in air temperature. The heat pump 6 can also operate in reverse mode, in which the solar photovoltaic panels 2 can be heated by the absorber 3, for example, to defrost the panels.
В случай, че устройството е предназначено да работи в така наречения островен режим, при който то е напълно независимо от външен изкуствен енергиен източник, устройството 1, освен всички горепосочени елементи, включва и хранилище на електрическа енергия 12, като Li-Ion акумулатор. Хранилището на електрическа енергия 9 е електрически свързано със слънчевите фотоволтаични панели 2 за зареждането им с електричество и също така е свързано с термопомпа 6 за захранването й с енергия. Капацитетът на хранилището на електрическа енергия 12 се увеличава в зависимост от броя на слънчевите фотоволтаични панели 2 и свързания с това размер на устройството 1.In the event that the device is intended to work in the so-called island mode, in which it is completely independent of an external artificial energy source, the device 1, in addition to all the above-mentioned elements, also includes a storage of electrical energy 12, such as a Li-Ion battery. The electrical energy storage 9 is electrically connected to the solar photovoltaic panels 2 to charge them with electricity and is also connected to the heat pump 6 to supply it with energy. The capacity of the electrical energy storage 12 increases depending on the number of solar photovoltaic panels 2 and the related size of the device 1.
Фигура 2 показва изглед отдолу на слънчевия фотоволтаичен панел 2. Хомогенизиращата плоча 4 на абсорбера 3 не покрива цялата долна страна на слънчевия фотоволтаичен панел 2, а оставя свободна лента в долния край на слънчевия фотоволтаичен панел 2 за достъп. На тази лента е разположен топлинен колектор 7, който се състои от алуминиев корпус. Топлинният колектор 7 има обем, равен на този на хомогенизиращата плоча 4, по отношение на обема на материала. Същевременно, върху хомогенизиращата плоча 4 е разположена клетка на Пелтие 8 с горещата страна. Студената страна на клетката на Пелтие 8 е снабдена с изход на меден топлопроводим преход 9. Топлинният колектор 7 е снабден с изход на топлопроводимия преход 9.Figure 2 shows a bottom view of the solar photovoltaic panel 2. The homogenizing plate 4 of the absorber 3 does not cover the entire lower side of the solar photovoltaic panel 2, but leaves a free strip at the lower end of the solar photovoltaic panel 2 for access. A heat collector 7 is located on this strip, which consists of an aluminum housing. The heat collector 7 has a volume equal to that of the homogenizing plate 4, in relation to the volume of the material. At the same time, a Peltier cell 8 with the hot side is located on the homogenizing plate 4. The cold side of the Peltier cell 8 is equipped with the output of a copper heat-conducting transition 9. The heat collector 7 is equipped with the output of the heat-conducting transition 9.
Фигура 3 показва въздушния поток под слънчевите фотоволтаични панел 2, закрепени върху наклонения покрив на обекта. Чрез ориентиране на горещите топлинни колектори 7 към долния ръб на слънчевите фотоволтаични панели 2 се инициира коминният въздушен поток в пространството между слънчевите фотоволтаични панели 2 и покрива.Figure 3 shows the air flow under the solar photovoltaic panels 2 fixed on the sloping roof of the site. By orienting the hot heat collectors 7 towards the lower edge of the solar photovoltaic panels 2, the chimney air flow is initiated in the space between the solar photovoltaic panels 2 and the roof.
Промишлена приложимостIndustrial applicability
Устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, ще се прилага върху ново инсталирани или вече инсталирани слънчеви панели, жилищни сгради, в промишлени обекти или в слънчеви електроцентрали.The solar photovoltaic panel waste heat management device, according to the utility model, will be applied to newly installed or already installed solar panels, residential buildings, industrial sites or solar power plants.
Списък на обозначаващите позиции, използвани в чертежитеList of designating positions used in the drawings
1. Устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели1. Device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels
2. Слънчев фотоволтаичен панел2. Solar photovoltaic panel
3. Абсорбер3. Absorber
4. Хомогенизираща плоча4. Homogenizing plate
5. Топлообменник5. Heat exchanger
6. Термопомпа6. Heat pump
7. Топлинен колектор7. Heat collector
8. Клетка на Пелтие8. Peltier cell
9. Топлопроводим преход9. Heat-conducting transition
10. Резервоар за съхранение10. Storage tank
11. Вакуумен разширителен съд11. Vacuum expansion vessel
12. Хранилище на електрическа енергия12. Storage of electrical energy
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ201940A CZ308676B6 (en) | 2019-01-28 | 2019-01-28 | Solar photovoltaic panels waste heat management equipment |
PCT/CZ2020/050003 WO2020156598A1 (en) | 2019-01-28 | 2020-01-27 | Device for a utilization of waste heat from solar photovoltaic panels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG4256U1 true BG4256U1 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=69191785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG5348U BG4256U1 (en) | 2019-01-28 | 2021-07-20 | Device for waste heat management of solar photovoltaic panels |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3918642A4 (en) |
BG (1) | BG4256U1 (en) |
CZ (1) | CZ308676B6 (en) |
WO (1) | WO2020156598A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4057464A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-14 | Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdroju a elektromobility s.r.o. | The connecting an array of extra low dc voltage sources |
US11777441B2 (en) * | 2021-04-01 | 2023-10-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Thermoelectric power generation using radiant and conductive heat dissipation |
GB2611127A (en) * | 2022-03-04 | 2023-03-29 | Yakub Darvesh Salman | Air source heat pump combined with solar panel |
CN115021674A (en) * | 2022-05-20 | 2022-09-06 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | Photovoltaic and photo-thermal integrated assembly based on existing photovoltaic field assembly |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ19199A3 (en) | 1998-04-16 | 2000-05-17 | Bizcocho Hermanos S. L. | Latticework into windows, fences and the like |
DE102011051507A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-25 | Bpe E.K. | solar device |
CN203464537U (en) * | 2013-09-16 | 2014-03-05 | 广州西奥多冷热设备有限公司 | Heat pump photovoltaic system |
CZ26672U1 (en) * | 2014-01-31 | 2014-03-24 | Západočeská Univerzita V Plzni | Integration apparatus of photovoltaic panel and heat pump |
CN204597893U (en) * | 2015-05-10 | 2015-08-26 | 长兴祯阳低碳热水系统有限公司 | A kind of Two-way Cycle PVT system |
CN105187009A (en) * | 2015-07-27 | 2015-12-23 | 天津大学 | Thermal power generation cooling/power generation heating system of solar photovoltaic power generation system |
JP2017058046A (en) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 大和ハウス工業株式会社 | Energy utilization system |
CN205864368U (en) * | 2016-08-10 | 2017-01-04 | 浙江晶科能源有限公司 | A kind of photovoltaic generating system and cooling down mechanism thereof |
CN106766357A (en) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 大连理工大学 | The solar energy PVT cogeneration systems that a kind of refrigerated medium pump drives |
WO2018148796A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Qingdao Austech Solar Technology Co. Ltd. | Apparatus and system for generating electricity with interfaced heat exchange |
CN107425809B (en) * | 2017-06-03 | 2020-08-21 | 北京工业大学 | Control method of composite photovoltaic and photothermal integrated system |
CN207265978U (en) * | 2017-06-29 | 2018-04-20 | 安徽大恒能源科技有限公司 | A kind of photovoltaic module cooling system |
CN207196961U (en) * | 2017-09-07 | 2018-04-06 | 苏州快可光伏电子股份有限公司 | A kind of efficient photovoltaic and photothermal integrated system |
-
2019
- 2019-01-28 CZ CZ201940A patent/CZ308676B6/en unknown
-
2020
- 2020-01-27 EP EP20747902.3A patent/EP3918642A4/en active Pending
- 2020-01-27 WO PCT/CZ2020/050003 patent/WO2020156598A1/en unknown
-
2021
- 2021-07-20 BG BG5348U patent/BG4256U1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3918642A4 (en) | 2022-10-26 |
CZ201940A3 (en) | 2020-02-05 |
CZ308676B6 (en) | 2021-02-10 |
EP3918642A1 (en) | 2021-12-08 |
WO2020156598A1 (en) | 2020-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BG4256U1 (en) | Device for waste heat management of solar photovoltaic panels | |
KR100999955B1 (en) | PV Module using Heat of Air | |
CN102121298B (en) | Air temperature self-adaptive energy-saving device and energy-saving wall body | |
US11431289B2 (en) | Combination photovoltaic and thermal energy system | |
WO2011014120A2 (en) | Multiple functional roof and wall system | |
CN111623540B (en) | Multi-heat source indirect PVT heat pump system suitable for building and operation method thereof | |
JP2010258031A (en) | Power generation system | |
KR20160136528A (en) | Solar thermal and photovoltaic composite energy water heater | |
JP2011190991A (en) | Heat collector integral type solar cell module | |
JPWO2006019091A1 (en) | Solar cell hybrid module | |
JP4148325B1 (en) | Solar cogeneration system | |
KR20110068840A (en) | Utilizing reflected light type solar module system | |
KR101628668B1 (en) | Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel | |
JP2012069720A (en) | Solar module system utilizing reflection light for cooling | |
US20140083483A1 (en) | Solar tile | |
CN203840255U (en) | Split type balcony wall-mounted solar photovoltaic and photo-thermal integration system | |
CN203839391U (en) | Solar photovoltaic and photo-thermal composite assembly | |
CN109217811A (en) | A kind of photoelectric and light-heat integration component and hot-water heating system | |
CN202307973U (en) | Solar cell module | |
JP3053025U (en) | Solar energy electrical converter | |
KR101009688B1 (en) | Hybrid module for solar energy | |
CN212692158U (en) | Multi-heat-source indirect PVT heat pump system suitable for building | |
BG4255U1 (en) | Device for waste heat management of solar photovoltaic panels | |
AU2020100650A4 (en) | Phase Change Inhibited Materials for Solar Panel Cooling | |
KR102439608B1 (en) | PVT Panel having Deformation-Resistant Structure |