CN104333324B - 一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件 - Google Patents

一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，包括太阳能电池板，紧贴在太阳能电池板后的平板式热管，设置在平板式热管上部的换热管道，以及设置在平板式热管底部的保温层，所述平板式热管内设有布液片，布液片为上窄下宽的金属片，布液片的窄端与平板式热管的背板连接，布液片的宽端贴靠在平板式热管的受热面板上。与普通热管相比，本发明中的布液片可使冷凝液更快更均匀的流到受热面板上，使电池板硅片在上下方向及左右方向上温度更均匀。

Description

一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，属于太阳能技术领域。
背景技术
太阳能光伏电池板在工作过程中会有一大部分光能转化成热能，加热硅片，硅片温度升高会造成光电转换效率的下降。理论研究表明，单极单晶硅材料的太阳能电池在0℃时的转换效率的理论物理极限为30%。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时输出功率将下降；随着温度的变化，最大输出功率的下降符合戴克的理论即为0.65%/K，根据这一理论，晶体光伏电池的输出功率随着温度的增加以0.4%/k的速率下降。正午晴天时，光伏板表面温度往往超过100℃，光伏板效率降低超过40％。因此，在使用光伏组件时，温度被认为在影响电池输出参数中比辐射对输出参数的影响更大，在实际应用中，标准条件下，晶体硅电池平均效率在15%上下。也就是说，太阳能电池只能将15%的光能转换成可用电能，其余的85%都被转化为热能。在转换过程中，随着热能的增加，电池温度不断升高，除了光电转换效率大大降低外，太阳能电池的使用寿命也将缩短。
为使太阳能电池组件能长久地正常工作，现有技术中，在框体外加设散热装置（类似于水冷、气冷等散热系统，通过循环水或循环空气吸热，达到散热目的）。但热能亦是太阳能电池组件吸收太阳辐射能源的一部分，若能将该部分能源取出并收集，加以利用，而非将其视为需消散的有害热量，便能达到充分利用能源的目的，且拓宽了太阳能电池组件的使用功能。
目前为降低电池板温度有采用风冷的，有采用管板式直接通水冷却的。普通热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。但现有普通热管冷凝液在重力作用下会直接流到热管底部集中，使热管温度不均匀，传热效果差，热流量低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，能够使热管的传热效果好，温度更均匀，热流量更大，以克服现有技术的不足。
本发明技术方案：一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，包括太阳能电池板，紧贴在太阳能电池板后的平板式热管，设置在平板式热管上部的换热管道，以及设置在平板式热管底部的保温层，所述平板式热管内设有布液片，布液片为上窄下宽的金属片，布液片的窄端与平板式热管的背板连接，布液片的宽端贴靠在平板式热管的受热面板上。布液片在热管中介质冷凝回流时起到分配冷凝液的流动，使其均匀的流到热管的受热段，保证热管温度均匀一致，且上窄下宽的布液片可使蒸发液体从窄端流下，并均匀的铺设在受热面板上，能有效的提高传热效果。
上述布液片与平板式热管的受热面板接触端设有波纹，波纹能将冷凝液从窄端均匀分流到宽端，进一步的提高传热效果。
上述布液片的窄端均匀布置在平板式热管背板上，且均分整个宽度，且布液片首尾相接，该种布置结构合理，能够进一步的提高传热效果。
上述平板式热管的受热面板内侧均匀的布有一层毛细吸液层，毛细吸液层材质为金属吸丝网、玻璃纤维网或金属粉末烧结层；所述平板式热管的受热面板内侧为粗糙面层。采用上述结构后，可使介质冷凝液有效的附着在平板式热管的受热面板上，并起到良好的传热作用。
上述平板式热管内设有支撑物，支撑物上端与平板式热管的受热面板连接，下端与平板式热管的背板连接。支撑物能够起到稳定热管形状的作用。
本发明通过在平板式热管内设置布液片，工作时冷凝液从换热管道外壁靠重力流下，通过平板式热管的背板，以及布液片均匀的分流道平板式热管的受热面板上，在受热面板上吸收太阳能电池板热量后蒸发上升到换热管道外壁，然后放出热量冷凝为液体后靠重力流下，如此反复完成吸热和传热过程。与普通热管相比，布液片可使冷凝液更快更均匀的流到受热面板上，使电池板硅片在上下方向及左右方向上温度更均匀。
通过本发明平板式热管的降温，将电池板硅片工作温度控制在一定范围，即使换热管道内介质温度高于设定温度时，平板式热管的单相导热性也会防止对太阳能电池板的加热，提高电池板能量转换效率，延长工作寿命。
本发明的平板式热管可以加在其他太阳能光伏板之后，用于提高已有别的光伏板的效率，同时产生热量加以利用。
附图说明
图1 为本发明的剖面图；
图2为本发明的平面图；
图3为本发明一个单元的立体图；
附图标号说明：1、换热管道，2、热管冷端，3、太阳能电池板，4、受热面板，5、毛细吸液层，6、背板，7、保温层，8、布液片，9、支撑物，10、波纹。
具体实施方式
参考图1至图3，本发明一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，包括太阳能电池板3，紧贴在太阳能电池板3后的平板式热管，设置在平板式热管上部的换热管道1，以及设置在平板式热管底部的保温层7；在平板式热管内安装有布液片8和支撑物9；支撑物9上端与平板式热管的受热面板4连接，下端与平板式热管的背板6连接；布液片8为上窄下宽的金属片，布液片8的窄端与平板式热管的背板6连接，布液片8的宽端贴靠在平板式热管的受热面板4上，且布液片8在该接触端设有波纹10。
在本发明中，布液片8的窄端均匀布置在平板式热管背板6上，且均分整个宽度，且布液片8首尾相接。平板式热管的受热面板4内侧均匀的布有一层采用金属吸丝网、玻璃纤维网或金属粉末烧结层制作的毛细吸液层5；或者直接将受热面板内侧制作为粗糙面层。
工作时，当平板式热管的一端受热时液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再流回蒸发段。如此循环不己，热量由平板式热管的一端传至另—端。平板式热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：⑴热量从热源通过平板式热管管壁传递到（液－－－汽）分界面；⑵液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；⑶蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到热管冷端2；⑷蒸汽在热管冷端2内的汽、液分界面上凝结；⑸热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：⑹使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。当电池板温度升高时平板式热管将热量传到换热管通过介质带走，可作为热源利用。

Claims (6)

1.一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，包括太阳能电池板（3），紧贴在太阳能电池板（3）后的平板式热管，设置在平板式热管上部的换热管道（1），以及设置在平板式热管底部的保温层（7），其特征在于：所述平板式热管内设有布液片（8），布液片（8）为上窄下宽的金属片，布液片（8）的窄端与平板式热管的背板（6）连接，布液片（8）的宽端贴靠在平板式热管的受热面板（4）上；所述布液片（8）与平板式热管的受热面板（4）接触端设有波纹（10）；所述布液片（8）的窄端均匀布置在平板式热管背板（6）上，且均分整个宽度，且布液片（8）首尾相接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，其特征在于：所述平板式热管的受热面板（4）内侧均匀的布有一层毛细吸液层（5）。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，其特征在于：所述的毛细吸液层（5）材质为金属吸丝网、玻璃纤维网或金属粉末烧结层。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，其特征在于：所述平板式热管的受热面板（4）内侧为粗糙面层。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，其特征在于：所述平板式热管内设有支撑物（9）。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏光热一体化能量转换组件，其特征在于：所述支撑物（9）上端与平板式热管的受热面板（4）连接，下端与平板式热管的背板（6）连接。
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