CN102468359A - 太阳能光伏装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能光伏装置，包括：支撑架，包括基座、以及设置在基座两端的第一支撑架和第二支撑架；多个电池板阵列，每个电池板阵列被支撑在第一支撑架和第二支撑架上并包括至少一个光伏板，电池板阵列具有接受太阳光的正面和与所述正面相对的背面；以及第一流体冷却通道，包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第一进水口和第一出水口、以及位于第一进水口和第一出水口之间的第一流动通道，第一流动通道的宽度对应于电池板阵列的宽度并与电池板阵列的正面流体接触，从而在电池板阵列的正面形成流体膜。本发明的太阳能光伏装置将多孔膜和光伏板结合在一起，实现了对光伏板的冷却降温，又可以对光伏板产生的热能进行再利用。

Description

太阳能光伏装置
技术领域
本发明涉及一种基于光伏电池形成的太阳能光伏装置，特别是，涉及一种能够实现自动降温的太阳能光伏装置。
背景技术
随着人们对新型能源的重视，基于光伏电池形成的太阳能光伏装置已广泛地应用于工业、军事以及民用发电系统中。光伏建筑物一体化(BIPV)系统是一种将太阳能光伏装置安装在建筑物上的可再生能源利用系统。在这种太阳能光伏装置中，许多光伏板组成的电池板阵列通过安装框架安装在建筑物的外实体墙壁上。许多光伏板电串联在一起，由此形成一个总的电源系统。然而，在这种将光伏电板与建筑物结合的太阳能光伏装置中，随着光伏发电过程的进行，太阳辐射能以热量的形式进行转换，这就造成了光伏板的背板温度不断升高，导致光伏发电效率逐渐降低。另外，在传统的太阳能光伏装置中，如果要求光伏发电效率能有跨越式的提高相对困难，难以达到光伏发电效率的最大化。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种基于光伏电池形成的太阳能光伏装置，通过在电池板阵列的表面上设置流体冷却通道，实现了对光伏板的冷却降温，从而提高光伏发电效率。
根据本发明的一个方面的实施例，提供一种太阳能光伏装置，包括：支撑架，包括基座、以及设置在所述基座两端的第一支撑架和第二支撑架；多个电池板阵列，每个电池板阵列被支撑在所述第一支撑架和第二支撑架上并包括至少一个光伏板，所述电池板阵列具有接受太阳光的正面和与所述正面相对的背面；以及第一流体冷却通道，包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第一进水口和第一出水口、以及位于所述第一进水口和第一出水口之间的第一流动通道，所述第一流动通道的宽度对应于所述电池板阵列的宽度并与所述电池板阵列的正面流体接触，从而在电池板阵列的正面形成流体膜。
在上述太阳能光伏装置中，进一步包括透明盖板，所述透明盖板被支撑在所述第一支撑架和第二支撑架上，并覆盖所述第一流动通道。
在上述太阳能光伏装置中，在所述第一支撑架和第二支撑架的至少一个上位于所述第一流动通道的上方的部位设有至少一个排气孔。
在上述太阳能光伏装置中，在所述第一流动通道的入口端设置具有滤网的流体膜形成装置。
在上述太阳能光伏装置中，进一步包括第二流体冷却通道，所述第二流体冷却通道包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第二进水口和第二出水口、以及位于所述第二进水口和第二出水口之间的第二流动通道，所述第二流动通道的宽度对应于所述电池板阵列的宽度，并且所述第二流动通道的上壁与所述电池板阵列的背面接触。
在上述太阳能光伏装置中，所述第二流动通道的上壁内设有至少一个沿流体的流动方向延伸并向外突起的凹陷。
在上述太阳能光伏装置中，所述第一进水口和第二进水口共用一个总进水口，所述第一出水口和第二出水口共用一个总出水口。
在上述太阳能光伏装置中，所述第二流动通道的下壁与所述基座之间形成抽吸空腔，在所述支撑架上形成与所述抽吸空腔连通的进气口和排气口，并且所述进气口与排气口中的一个与气体流动装置连通。
在上述太阳能光伏装置中，所述抽吸空腔中气体的流动方向与所述第二流动通道中流体的流动方向相反。
在上述太阳能光伏装置中，所述基座内设有保温材料。
在上述太阳能光伏装置中，所述基座上设有多个散热片。
在上述太阳能光伏装置中，所述电池板阵列的背面与所述基座之间形成抽吸空腔，在所述支撑架上形成与所述抽吸空腔连通的进气口和排气口，并且所述进气口与排气口中的一个与气体流动装置连通。
根据本发明的实施例的太阳能光伏装置，通过设置流体冷却通道和空气冷却通道，实现了对光伏板的冷却降温，提高了光伏板的发电效率。
附图说明
为了使本发明的目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是显示根据本发明的太阳能光伏装置的内部局部结构示意图；
图2是显示图1所示太阳能光伏装置的A-A向剖视示意图；
图3是显示图3所示C部分的放大意图；
图4是显示图1所示太阳能光伏装置的B-B向剖视示意图；
图5是显示本发明的太阳能光伏装置的流体供给系统的原理示意图；
图6是显示根据本发明的太阳能光伏装置的第二流体冷却通道的第一种实施例的截面示意图；
图7是是显示根据本发明的太阳能光伏装置的第二流体冷却通道的第二种实施例的截面示意图；以及
图8是显示根据本发明的太阳能光伏装置的第二流体冷却通道的第三种实施例的截面示意图。
具体实施方式
虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。
参照图1-3，其中图1是显示根据本发明的太阳能光伏装置的内部局部结构示意图；图2是显示根据本发明的太阳能光伏装置的一个位置的横向剖视示意图；图3是显示根据本发明的太阳能光伏装置的另一个位置的横向剖视示意图。需要说明的是，为更清楚的理解本发明的太阳能光伏装置100，附图1示出了该太阳能光伏装置倒置的示意图。根据本发明的一种示例性实施例的太阳能光伏装置100，例如可安装在建筑物外壁或者楼顶上，也可以安装在地面上。太阳能光伏装置100包括：支撑架1，支撑架1包括形成为一体的基座11、以及设置在基座11两端的第一支撑架12和第二支撑架13(参见图2)；多个电池板阵列2，每个电池板阵列2被支撑在第一支撑架12和第二支撑架13上并包括至少一个光伏板，电池板阵列2具有接受太阳光的正面和与正面相对的背面；以及第一流体冷却通道，第一流体冷却通道3包括分别设置在第一支撑架12和第二支撑架13上的第一进水口31和第一出水口32、以及位于所述第一进水口31和第一出水口32之间的第一流动通道33，第一流动通道33的宽度对应于电池板阵列2的宽度(即基本上等于电池板阵列2的宽度)并与电池板阵列2的正面流体接触，从而在电池板阵列2的正面形成流体膜。在本发明的一种示例性实施例中，由基座11、第一支撑架12和第二支撑架13一体地注塑形成截面大致为“ㄩ”形的支撑架3，该支撑架3还可以起到密封壳体的作用。形成光伏板的材料可包括单晶硅、多晶硅及非晶硅材料。由于第一流动通道33直接形成在电池板阵列2的正面上，使得例如水之类的冷却流体直接在电池板阵列2的表面上流动，从而在电池板阵列2的表面上形成水膜之类的流体膜，由于水膜的流动和蒸发、以及对流换热作用，对光伏板阵列正面进行冷却，将其热量带走，从而提高光伏板的发电效率。
在本发明的进一步实施例中，还包括透明盖板4，所述透明盖板4被支撑在第一支撑架12和第二支撑架13上，并覆盖第一流动通道33。透明盖板4例如可以是由透明玻璃制成的，在完全不影响太阳光辐射到电池板阵列2的正面的同时，还能够防止灰尘、风沙等形成在电池板阵列2上的水膜和电池板阵列2上，影响水质和光伏发电的性能，起到保温和清洁作用，还可以起到一定的美观效果。进一步地，在第一支撑架12和第二支撑架13的至少一个(例如第一支撑架12)上位于第一流动通道3的上方的部位设有至少一个排气孔14(参见图1)或压力安全阀。排气孔14可将由于水膜蒸发产生的水蒸气排出到支撑架3之外，避免由于水蒸气压力过高导致的整个装置的损坏和出现危险。
根据本发明进一步的示例性实施例，还包括第二流体冷却通道5，所述第二流体冷却通道5包括分别设置在第一支撑架11和第二支撑架12上的第二进水口51和第二出水口52、以及位于第二进水口51和第二出水口52之间的第二流动通道53，所述第二流动通道53的宽度对应于电池板阵列2的宽度(即基本上等于电池板阵列2的宽度)，并且第二流动通道53的上壁与电池板阵列2的背面接触。在本发明的示例性实施例中，如图6-8所示，第二流动通道53为由例如铝、铜、聚碳酸酯之类的材料制成的大致扁平形的壳体531限定成的空腔，用于吸收光伏板产生的热量和太阳辐射能转化的热量，并通过导热及对流的方式，传递给冷却流体和空气。空腔的上壁与电池板阵列2的背面接触。截面为扁平形状的第二流动通道53的上壁内设有至少一个沿流体的流动方向延伸并向外突起的凹陷531、531’和531”。在图6所示的实施例中，凹陷531形成在第二流动通道53的两侧，并呈大致的三角形。在图7所示的实施例中，凹陷531’形成在第二流动通道53的两侧，并呈大致的圆弧形。在图8所示的实施例中，3个凹陷531”形成在第二流动通道53的两侧之间，并呈大致的三角形。可以理解，凹陷531、531’和531”也可以形成为其它形状，例如矩形、梯形等。形状531”也可以设置成2个或者4个。由于设置了这种凹陷结构，可存储由于水膜蒸发产生的水蒸气，从而不会在水膜中产生气泡，确保水膜的稳定流动。
在本发明进一步的示例性实施例中，如图2和5所示，第一进水口31和第二进水口51共用一个总进水口351，同样地，第一出水口32和第二出水口52共用一个总出水口352。详细而言，冷却水从总进水口351流入设置在第一支撑架12中并分别位于电池板阵列2上部和下部的第一进水口31和第二进水口51，之后再分别经例如第一流动通道33和第二流动通道53，之后分别经第一出水口32和第二出水口52从总出水孔流出。进一步地，可以在第一流动通道33的入口端设置具有滤网的流体膜形成装置，用于将来自于第一进水口31的流体进行过滤之后形成连续且稳定的流体膜(例如水膜)。另外，第二流动通道53的入口端设置也可设置过滤装置，用于将来自于第二进水口51的流体进行过滤。如果将本发明的太阳能光伏装置垂直或者倾斜地安装在建筑物外壁上或者屋顶上，第一流动通道33和第二流动通道53在垂直方向上形成高度差，从而使得流体可以在第一流动通道33和第二流动通道53内自由流动。
根据本发明进一步的示例性实施例，在第二流动通道53的下壁与基座11之间形成抽吸空腔6，在支撑架上形成与抽吸空腔6连通的进气口61和排气口62，并且进气口61与排气口62中的一个(例如排气口62)与诸如电风扇、鼓风机之类气体流动装置连通。这样，空气在气体流动装置的驱动下从进气口61进入抽吸空气6，并从排气孔62排出，从而在抽吸空腔6内形成流动的空气，增加了对电池板阵列2背面的冷却效果。如果将本发明的太阳能光伏装置垂直或者倾斜地安装在建筑物外壁上或者屋顶上，抽吸空腔6、进气口61和排气口62在垂直方向上形成高度差，从而使得被电池板阵列2加热的气体在抽吸空腔6内产生烟囱响应，促进了气体在抽吸空腔6内的流动，增加冷却效果。
在本发明的一种实施例中，抽吸空腔6中气体的流动方向与第二流动通道53中流体的流动方向相反，这样有利于强化对流换热效果。进一步地，基座11内设有保温材料，以储存热量，减少太阳辐射能中所产生的热量通过太阳能光伏设备的两侧的第一支撑架12和第二支撑架13、以及背面的基座11散失，以利于热量能被水或空气充分带走并加以利用。基座11上设有多个散热片111和/或将基座11的内表面设置成粗糙面112，以增加换热面积，增加空气流动过程中的扰动，起到强化换热的目的。
在一种可替换的示例性实施例中，省略了上面所述的第二流动通道结构，并且在电池板阵列2的背面与基座11之间直接形成抽吸空腔，在并支撑架上形成与抽吸空腔连通的进气口和排气口，并且所述进气口与排气口中的一个与例如电风扇、吹风机之类的气体流动装置连通。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，从而在解决本发明的技术问题的基础上，实现更多种太阳能光伏装置。
在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims (12)

1.一种太阳能光伏装置，包括：
支撑架，包括基座、以及设置在所述基座两端的第一支撑架和第二支撑架；
多个电池板阵列，每个电池板阵列被支撑在所述第一支撑架和第二支撑架上并包括至少一个光伏板，所述电池板阵列具有接受太阳光的正面和与所述正面相对的背面；以及
第一流体冷却通道，包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第一进水口和第一出水口、以及位于所述第一进水口和第一出水口之间的第一流动通道，所述第一流动通道的宽度对应于所述电池板阵列的宽度并与所述电池板阵列的正面流体接触，从而在电池板阵列的正面形成流体膜。
2.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，进一步包括透明盖板，所述透明盖板被支撑在所述第一支撑架和第二支撑架上，并覆盖所述第一流动通道。
3.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其中，在所述第一支撑架和第二支撑架的至少一个上位于所述第一流动通道的上方的部位设有至少一个排气孔。
4.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其中，在所述第一流动通道的入口端设置具有滤网的流体膜形成装置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的太阳能光伏装置，进一步包括第二流体冷却通道，所述第二流体冷却通道包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第二进水口和第二出水口、以及位于所述第二进水口和第二出水口之间的第二流动通道，所述第二流动通道的宽度对应于所述电池板阵列的宽度，并且所述第二流动通道的上壁与所述电池板阵列的背面接触。
6.如权利要求5所述的太阳能光伏装置，其中，所述第二流动通道的上壁内设有至少一个沿流体的流动方向延伸并向外突起的凹陷。
7.如权利要求5所述的太阳能光伏装置，其中，所述第一进水口和第二进水口共用一个总进水口，所述第一出水口和第二出水口共用一个总出水口。
8.如权利要求5所述的太阳能光伏装置，其中，所述第二流动通道的下壁与所述基座之间形成抽吸空腔，在所述支撑架上形成与所述抽吸空腔连通的进气口和排气口，并且所述进气口与排气口中的一个与气体流动装置连通。
9.如权利要求8所述的太阳能光伏装置，其中，所述抽吸空腔中气体的流动方向与所述第二流动通道中流体的流动方向相反。
10.如权利要求1-4中任一项所述的太阳能光伏装置，其中，所述基座内设有保温材料。
11.如权利要求1-4中任一项所述的太阳能光伏装置，其中，所述基座上设有多个散热片。
12.如权利要求1-4中任一项所述的太阳能光伏装置，其中，所述电池板阵列的背面与所述基座之间形成抽吸空腔，在所述支撑架上形成与所述抽吸空腔连通的进气口和排气口，并且所述进气口与排气口中的一个与气体流动装置连通。
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