CN106026911B - 一种温控型相变冷却光伏组件及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温控型相变冷却光伏组件及其系统，包括相变材料板、温度继电器、电磁阀、增压泵、节流阀、热交换器、液泵、冷水箱、热水箱和光伏组件，所述相变材料板、热交换器、增压泵和节流阀按顺序连接，形成循环回路，所述温度继电器的两端分别连接增压泵和电磁阀的一端，所述电磁阀的另一端与相变材料板连接，冷水从冷水箱中经液泵流向热交换器，经换热后流入热水箱中，所述光伏组件设置在相变材料板上。本发明融合了铝板的导热性优良和相变材料本身吸/放热的优点，并且回收了利用光伏电池板的高温热源，且有效地降低了太阳能电池板的温度，维持在太阳电池标称工作温度NOCT附近，提高太阳能的发电转换效率，从而提高光伏组件综合效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种温控型相变冷却光伏组件及其系统，属于太阳能光伏发电技术领域。
背景技术
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一，太阳照射到地球一个小时的能量可以满足全球一年的用电量的需求。然而在实际光伏太阳能新能源开发中，当太阳辐射入射在太阳电池上时,根据不同的太阳能电池，工程应用中仅有不足17-20%太阳入射能转化为电能，而近60-70%的太阳入射能转化为热能，这部分热能将导致太阳电池表面温度升高，可比环境温度高35℃,而伴随着温度的升高，从而限制光伏太阳能的转化效率。
对于一个标准的光伏面板，温度每上升1摄氏度，效率将下降0.5％。因此降低光伏面板的温度对我们而言是非常的重要，在现今很多国家，已经提出了很多降低光伏面板温度的方法，不过由于技术等原因，最终太阳能电池板的转换效率仍然不高，从而制约着太阳能技术的推展应用。如何降低光伏面板的温度，成为当今世界永久研究的课题。
发明内容
目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种温控型相变冷却光伏组件及其系统，不仅回收了利用光伏电池板的高温热源，且有效地降低了太阳能电池板的温度，提高太阳能的发电转换效率，从而提高光伏组件综合利用效率。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种温控型相变冷却光伏组件，包括相变材料板、温度继电器、电磁阀、增压泵、节流阀、热交换器、液泵、冷水箱、热水箱和光伏组件，所述相变材料板、热交换器、增压泵和节流阀按顺序连接，形成循环回路，所述温度继电器的两端分别连接增压泵和电磁阀的一端，所述电磁阀的另一端与相变材料板连接，冷水从冷水箱中经液泵流向热交换器，经换热后流入热水箱中，所述光伏组件设置在相变材料板上。
优选地，所述相变材料板为矩形铝板，光伏组件设在矩形铝板一侧，所述矩形铝板内开有若干矩形槽，且在矩形槽里面插有矩形管，所述矩形管分为两部分，靠近光伏组件的部分为相变材料通道，另一部分为冷水通道。
优选地，所述相变材料通道中填充的相变材料为聚乙二醇，且在聚乙二醇中均匀分布有钢纤维。
优选地，所述温度继电器的调控温度设置为40℃。
一种温控型相变冷却光伏组件系统，包括温控型相变冷却光伏组件、充放电控制器、直流负载、蓄电池组、逆变器和交流负载，所述温控型相变冷却光伏组件中设置在相变材料板上的光伏组件通过充放电控制器分别与直流负载、蓄电池组和逆变器连接，所述逆变器连接交流负载。
有益效果：本发明提供了一种温控型相变冷却光伏组件及其系统，融合了铝板的导热性优良和相变材料本身吸/放热的优点，并且回收了利用光伏电池板的高温热源，且有效地降低了太阳能电池板的温度，维持在太阳电池标称工作温度NOCT附近，提高太阳能的发电转换效率，从而提高光伏组件综合效率。
附图说明
图1为本发明的温控型相变冷却光伏组件控制流程图；
图2为发明的系统结构流程图；
图3为本发明的矩形管截面图。
图中：相变材料板1、温度继电器2、电磁阀3、增压泵4、节流阀5、热交换器6、液泵7、冷水箱8、热水箱9、矩形铝板10、相变材料通道11、冷水通道12、交流负载13、钢纤维14、光伏组件15、充放电控制器16、直流负载17、蓄电池组18、逆变器19。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-3所示，一种温控型相变冷却光伏组件，包括相变材料板1、温度继电器2、电磁阀3、增压泵4、节流阀5、热交换器6、液泵7、冷水箱8、热水箱9，所述相变材料板1、热交换器6、增压泵4和节流阀5按顺序连接，形成循环回路，所述温度继电器2的两端分别连接增压泵4和电磁阀2的一端，所述电磁阀2的另一端与相变材料板1连接，冷水从冷水箱8中经液泵7流向热交换器6，经换热后流入热水箱9中。
优选地，所述相变材料板1为矩形铝板，光伏组件15设在矩形铝板一侧，所述矩形铝板内开有若干矩形槽，且在矩形槽里面插有矩形管，所述矩形管分为两部分，靠近光伏组件的部分为相变材料通道，另一部分为冷水通道。
优选地，所述相变材料1通道中填充的相变材料为聚乙二醇，且在聚乙二醇中均匀分布有钢纤维14。
优选地，所述温度继电器2的调控温度设置为40℃。
一种基于温控型相变冷却光伏组件的系统，包括温控型光伏组件、光伏组件15、充放电控制器16、直流负载17、蓄电池组18、逆变器19和交流负载，所述光伏组件15设置在温控型光伏组件的相变材料板上，且所述光伏组件15通过充放电控制器16分别与直流负载17、蓄电池组18和逆变器19连接，所述逆变器19连接交流负载。
本发明的相变冷却装置的工作原理如下：
为了使光伏组件的温度维持在25-30℃之间，即处于最高转化效率时的温度，本发明的相变冷却装置根据传热学中热的传导、吸收、隔热相关理论知识和相变材料本身的特点进行设计，融合了相变材料本身的特性和铝材的优良导热性能，铝板的导热性能优良，且价格低廉，因此选用比光伏组件尺寸稍大的矩形铝板作为相变材料板，由于矩形的接触面积较大，更有利于吸热和放热，因而在铝板内开有矩形槽，并且在矩形槽里面插入矩形管，将矩形管分为相变材料通道和冷水通道两部分，相变材料通道填充相变材料聚乙二醇，并且在聚乙二醇中加入钢纤维，使钢纤维均匀的填充于相变材料通道中，其目的是能够更充分的吸收光伏组件的热量和释放热量于光伏组件。相变材料聚乙二醇在吸热的过程中，将导致相变材料的相变锋面逐渐向相变材料纵深发展，吸热一定时间后，将导致相变材料全部被融化，此后相变材料就不会起到控温的效果。由相关资料可知，相变材料聚乙二醇的熔点在35-40℃之间，故当靠近冷水通道的相变材料的温度达到40℃时，表明此时相变材料已经全部融化，因此将温度继电器的调控温度设置为40℃。当电磁阀感应到相变材料的温度达到40℃时，电磁阀的内部形成通路，温度继电器的两个控制节点连接电磁阀的接线柱，且温度继电器的两个“常开触点”为增压泵的电源开关，温度继电器由电磁阀控制通电，当温度继电器通电后，其常开触点关闭，从而将增压泵打开，即使得增压泵与电磁阀同步工作，由于增压泵将管内的压力增大，从而将冷水吸入到冷水通道中给相变材料降温，循环回路中的水开始流动，由于此时相变材料板的温度较高，因此循环回路中的水流出相变材料板时温度也比较高，当循环回路中的水流过换热器时，温度降得比较低，这时流出换热器的水再循环流入冷水通道给相变材料板降温，当温度降下来后，温度继电器的通路断开，电磁阀断电而使内部的通路断开，增压泵此时也停止工作，这样就使得控制相变材料温度的冷却水回路在需要的条件下运行，从而避免浪费电的现象发生。同时，给循环回路的水降温的冷却水在液泵的作用下加速流动，使得换热更充分，由于冷却水吸收了循环水的热量而温度升高，这使得从换热器出来的水比较高，流进热水箱中以供生活使用，避免了浪费的产生。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种温控型相变冷却光伏组件，其特征在于，包括相变材料板、温度继电器、电磁阀、增压泵、节流阀、热交换器、液泵、冷水箱、热水箱和光伏组件，所述相变材料板、热交换器、增压泵和节流阀按顺序连接，形成循环回路，所述温度继电器的两端分别连接增压泵和电磁阀的一端，所述电磁阀的另一端与相变材料板连接，冷水从冷水箱中经液泵流向热交换器，经换热后流入热水箱中，所述光伏组件设置在相变材料板上；
所述相变材料板为矩形铝板，光伏组件设在矩形铝板一侧，所述矩形铝板内开有若干矩形槽，且在矩形槽里面插有矩形管，所述矩形管分为两部分，靠近光伏组件的部分为相变材料通道，另一部分为冷水通道；
所述相变材料通道中填充的相变材料为聚乙二醇，且在聚乙二醇中均匀分布有钢纤维。
2.根据权利要求1所述的一种温控型相变冷却光伏组件，其特征在于，所述温度继电器的调控温度设置为40℃。
3.一种温控型相变冷却光伏组件系统，其特征在于，包括权利要求1所述的温控型相变冷却光伏组件、充放电控制器、直流负载、蓄电池组、逆变器和交流负载，所述温控型相变冷却光伏组件中设置在相变材料板上的光伏组件通过充放电控制器分别与直流负载、蓄电池组和逆变器连接，所述逆变器连接交流负载。
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