CN102005495B - 无源太阳能水循环冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源太阳能水循环冷却系统，包括民用/工业用水箱、太阳能光电转换板和太阳能热电转换板，所述民用/工业用水箱和太阳能光电转换板下方分别设第一水冷对流水箱和第二水冷对流水箱，两者通过对流水管连接，第二水冷对流水箱中设对流散热片，其接于太阳能光电转换板或太阳能热电转换板之下，第二水冷对流水箱整体与水平面成15度到75度夹角；第一水冷对流水箱中设散热板，其一设散热片，散热片两端分别延伸至民用/工业用水箱和第一水冷对流水箱中；第一水冷对流水箱与对流水管连接处设水管对流片。本发明不需要额外维护能源，通过水的自然热对流现象，将温度从太阳能板上传递到民用/工业用水箱，对太阳能板进行有效的降温的同时，增加太阳能热电转换板的温度差，以增加热电转化的效率，也可以延长太阳能光电转换板的使用寿命。

Description

无源太阳能水循环冷却系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种不需要额外维护能源的用于太阳能光电和热点转化板的水循环冷却系统。
背景技术
随着世界能源的日益紧张，风能、太阳能等新型能源收到了广泛的应用，它们既干净卫生不污染环境，又取之不尽用之不绝。随着太阳能技术的不断发展，目前的太阳能电池使用范围愈加广泛，使用功率也逐渐增大，由于目前太阳能电池价格昂贵，成本较高，因此只有提高太阳能电池的单位发电量，才能降低成本，这就要求太阳能电池板接受更多的太阳照射，但长时间的太阳照射也会使电池板内部的升温过高，使得光电能量转换效率有所下降，不能最大限度地发挥太阳能电池的光电转换功效，也对其使用寿命有所影响，而目前的太阳能电池组件工作时，一般都不带有冷却系统，或者冷却系统使用额外能源，这样反而降低了发电成本。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种无源太阳能水循环冷却系统，该系统可防止由于太阳能板温度过高引起的能量转换效率降低，同时也可以延长太阳能电池板的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种无源太阳能水循环冷却系统，包括民用/工业用水箱、太阳能光电转换板和太阳能热电转换板，所述民用/工业用水箱和太阳能光电转换板下方分别设第一水冷对流水箱和第二水冷对流水箱，两者通过对流水管连接，第二水冷对流水箱中设对流散热片，所述对流散热片接于太阳能光电转换板或太阳能热电转换板之下，所述第二水冷对流水箱整体与水平面成15度到75度夹角；所述第一水冷对流水箱中设散热板，所述散热板设散热片，所述散热片两端分别延伸至所述民用/工业用水箱和第一水冷对流水箱中；所述第一水冷对流水箱与对流水管连接处设水管对流片。
对流散热片接于太阳能光电转换板或太阳能热电转换板之下，整体与水平面成15度到75度夹角以方便液体进行对流。对流散热片内成片状导热金属材料，导热金属片的方向必须与对流方向平行即垂直于地平面。
热对流区域必须比太阳能光电转换板或太阳能热电转换板要高出15％或以上，这部分多出的15％或以上区域称为对流水热区，在工作过程中将起到短时间调节太阳能综合板温度的功能。
第一水冷对流水箱，建于民用/工业用水箱下部，以便于对流散热，第一水冷对流水箱截面积尽量与民用/工业用水箱相近以增加散热面积，水冷对流水箱通过带散热片的散热板完成与民用/工业用水箱的热传导过程。
散热板，使用便于导热的金属材料，并隔绝水冷对流水箱和民用/工业用水箱之间的液体，使水冷对流水箱相对密封，散热板上下都有用于增加导热面积的散热片，在上部民用/工业用水箱内的散热片方向没有限制，但在下部水冷对流水箱的散热片的方向需要与水管对流片方向垂直，以增加散热均匀度。水管对流片，镶嵌于一根或几根水管之间，截面成梯形状，截面既要与散热板垂直，又与对流方向平行即与水平面垂直。
本发明的有益效果：本发明通过在太阳能光电转换板或者太阳能热电转换板下方安装一种不需要额外维护能源的用于太阳能光电和热点转化板的水循环冷却系统，用以保证光电能量转换效率的平稳，和防止由于太阳能板温度过高引起的能量转换效率降低，同时也可以延长太阳能电池板的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的系统的结构图；
图2是太阳能热电光电综合板的俯视剖面结构示意图；
图3是太阳能热电光电综合板的侧视剖面结构示意图；
图4是水冷对流水箱的俯视剖面结构示意图；
图5是水冷对流水箱的侧视剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：
参见图1-5，本发明包括民用/工业用水箱101、太阳能光电转换板201和太阳能热电转换板202。所述民用/工业用水箱101和太阳能光电转换板201下方分别设第一水冷对流水箱104和第二水冷对流水箱203，两者通过对流水管001连接。如太阳能光电转换板201的下方还设有太阳能热电转换板202时，则第二水冷对流水箱203设在太阳能热电转换板202的下方。第二水冷对流水箱203中设对流散热片205，所述对流散热片205接于太阳能光电转换板201或太阳能热电转换板202之下，所述第二水冷对流水箱203整体与水平面成15度到75度夹角。第二水冷对流水箱203内腔为对流水热区204，所述热对流区高于太阳能光电转换板201或太阳能热电转换板202。第一水冷对流水箱104中设散热板103，所述散热板103设散热片102，所述散热片102两端分别延伸至所述民用/工业用水箱101和第一水冷对流水箱104中；所述第一水冷对流水箱104与对流水管001连接处设水管对流片105。第一水冷对流水箱104截面积与所述民用/工业用水箱101相等。水管对流片105镶嵌于一根或几根水管之间，截面成梯形状，截面既要与散热板103垂直，又与对流方向平行即与水平面垂直。对流水管001、所述第一水冷对流水箱104和第二水冷对流水箱203的外层均设隔热层002。
如图1所示，无源太阳能水循环冷却系统主要是由下列部分组成的，对流水管001、隔热层002、太阳能光电转换板201、太阳能热电转换板202、对流散热片203、民用/工业用水箱101、带散热片的散热板103、水冷对流水箱104、水管对流片105。
当强烈的阳光照射在太阳能光电转换板201上时，太阳能光电转换板201进行光电转换，吸收光能，产生电能和大量的热能，随着照射时间温度上升非常快。此时，太阳能热电转换板202将通过太阳能光电转换板201和对流散热片203之间的温差吸收热传导过程的能量，将其转换成电能，并使太阳能光电转换板201温度下降、对流散热片203温度上升。同时，对流水管001将温度逐渐上升的对流散热片203中的热量通过液体的热对流传递到水冷对流水箱104，水管对流片105在多个对流水管001汇集到水冷对流水箱104的过程中发挥了巨大的作用是对流充分均匀，对流速度加快。逐渐升温的水冷对流水箱104又通过带散热片的散热板103将温度传导至互相隔离的民用/工业用水箱101，民用/工业用水箱101又因为持续有居民/工业用水而获得降温。在这个循环中，对流散热片203上的热量持续传递到用/工业用水箱101，而又持续接收到来自于太阳能热电转换板202的热量，达成平衡，使对流散热片203与太阳能光电转换板201之间的温差得以持续，又完成了太阳能光电转换板201的散热需求。在整个过程中，水管001中的具体液体的选取，取决于使用地区具体工作温度的特性，隔热层002主要包裹着在本系统中暴露在阳光中的器件，以提高系统整体的工作效率。
如图2、3所示，在太阳能热电光电综合板区域，由下列部分组成的，对流水管001、隔热层002、太阳能光电转换板201、太阳能热电转换板202、对流散热片203、对流水热区204。为了使对流充分持续，在上面的工作基础上需要注意对流散热片203的散热片方向需要匹配对流的方向，即垂直于水平面。整个太阳能综合板因为光照和热对流的需要，与水平面的倾斜角必须在15度到75度之间。对流散热片203必须高出太阳能板15％的高度，高出部分即为对流水热区204，当整体温度上升时，对流水热区204是整个散热片中温度最高的部分，预留出对流水热区204，不但会对短时间温度控制有所帮助，更能对整个太阳能综合板温度过高做出预防和遏制的作用。
如图4、5所示，在水冷对流水箱区域，由下列部分组成的，对流水管001、隔热层002、民用/工业用水箱101、带散热片102的散热板103、水冷对流水箱104、水管对流片105。图中左右分别为水箱的两个垂直的截面图。为了使对流充分持续，在上面的工作基础上需要注意当热能通过对流水管001中的液体对流到水管对流片105时，为了保证高温的水管不对低温水管的对流造成干扰，让所有的水管都能充分均匀地对流，水管对流片105采用梯形设计，对流片的方向为对流方向，即垂直于水平面，且又必须分割开各个水管。为了保障水冷对流水箱104内对流均匀充分，散热片102靠水冷对流水箱104的那部分也必须垂直于水管对流片105。其中散热板103不但需要负责民用/工业用水箱101和水冷对流水箱104之间的热传导，同时必须对民用/工业用水箱101和水冷对流水箱104做好防液体的密封隔绝。
本发明在太阳能光电转换板或者太阳能热电转换板后，安装一种不需要额外维护能源的用于太阳能光电和热点转化板的水循环冷却系统，用以保证光电能量转换效率的平稳，和防止由于太阳能板温度过高引起的能量转换效率降低，同时也可以延长太阳能电池板的使用寿命。
通过上述步骤保证光电能量转换效率的平稳，和防止由于太阳能板温度过高引起的能量转换效率降低，同时也可以延长太阳能电池板的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种无源太阳能水循环冷却系统，包括民用/工业用水箱(101)、太阳能光电转换板(201)和太阳能热电转换板(202)，其特征是：所述民用/工业用水箱(101)和太阳能光电转换板(201)下方分别设第一水冷对流水箱(104)和第二水冷对流水箱(203)，两者通过对流水管(001)连接，第二水冷对流水箱(203)中设对流散热片(205)，所述对流散热片(205)接于太阳能光电转换板(201)或太阳能热电转换板(202)之下，所述第二水冷对流水箱(203)整体与水平面成15度到75度夹角；所述第一水冷对流水箱(104)中设散热板(103)，所述散热板(103)设散热片(102)，所述散热片(102)两端分别延伸至所述民用/工业用水箱(101)和第一水冷对流水箱(104)中；所述第一水冷对流水箱(104)与对流水管(001)连接处设水管对流片(105)。
2.根据权利要求1所述的无源太阳能水循环冷却系统，其特征是：所述第二水冷对流水箱(203)内腔为对流水热区(204)，所述对流水热区高于太阳能光电转换板(201)或太阳能热电转换板(202)。
3.根据权利要求1所述的无源太阳能水循环冷却系统，其特征是：所述第一水冷对流水箱(104)截面积与所述民用/工业用水箱(101)相等。
4.根据权利要求1所述的无源太阳能水循环冷却系统，其特征是：所述水管对流片(105)镶嵌于一根或几根对流水管之间，截面成梯形状，截面既要与散热板(103)垂直，又与对流方向平行即与水平面垂直。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无源太阳能水循环冷却系统，其特征是：所述对流水管(001)、所述第一水冷对流水箱(104)和第二水冷对流水箱(203)的外层均设隔热层(002)。
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