CN106524358A - 一种太阳能光伏发电‑辐射制冷的综合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能光伏发电‑辐射制冷的综合装置。其本体为顶部敞口扁盒状的保温体；本体的顶部敞口处设有透明盖板，本体内设有基板，透明盖板和基板之间形成空腔；基板的顶面设有复合功能层，复合功能层为光伏电池机构。基板的底面和本体之间形成空气流道；空气流道的一端为进口，另一端为出口，并连通大气环境；空气流道、进口和出口构成光伏电池机构的散热通道；本体的底部分别设有进气接口和出气接口，与空气流道构成辐射制冷模式的循环回路；使用时，所述进气接口和出气接口分别连通着需要制冷的制冷空间；所述制冷空间位于本综合装置的下方。本发明实现白天进行太阳能光伏发电获得电能，晚上通过辐射制冷获得冷量，具有良好的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于能源技术利用领域，具体涉及太阳能光伏发电和空间辐射制冷的能量综合利用装置。
背景技术
目前，太阳能的光伏发电利用已经得到了较为广泛的研究。如一种光伏建筑立面和光伏幕墙，该装置适用于建筑外墙，通过空气对流和水循环降低光伏电池的工作温度，提高光电效率。又如一种便携式光伏发电装置，该装置包含光伏电板和灵活的支撑机构，可折叠收纳，便于携带。还有将太阳能光伏发电与集热综合利用的装置。同时，根据空间辐射制冷的原理，大气层中具有选择性吸收特点的水蒸气、二氧化碳和臭氧等在8~13微米波段范围内透过率很高，而地面上物体的热辐射主要集中在8~13微米波段，因此地面上的物体可以通过8~13微米波段透过大气层与接近绝对零度的外太空进行辐射换热，达到降低自身温度的效果。如一种太空辐射制冷器就是利用辐射制冷原理制成的夜间制冷装置。
但是将白天太阳能光伏发电与晚上辐射制冷两者综合利用的装置并没有太多研究，同时传统辐射制冷的循环装置多采用主动式循环结构，这无疑会增加能耗。如果设计一种综合装置就可以满足人们对电能和冷量的双重需求，这具有良好的应用价值和推广价值。
发明内容
为了实现既能在白天进行光伏发电获得电能，又可以在晚上通过辐射制冷获得冷量，同时又不需要额外的功耗，本发明提供一种基于热压通风原理的太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置。
一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置包括本体6，本体6为顶部敞口扁盒状的保温体；所述本体6的顶部敞口处设有透明盖板4，与透明盖板4对应的本体6内设有基板2，透明盖板4和基板2之间形成空腔1；基板2的顶面设有复合功能层5，所述复合功能层5为光伏电池机构，所述光伏电池机构包括光伏电池层52和光伏电池层52顶面的微纳结构膜51，所述光伏电池层52包括太阳能电池522，所述太阳能电池522的一侧面通过绝缘导热材料521连通着微纳结构膜51，另一侧面通过绝缘导热材料521、透明TPT523固定在基板2上；基板2的底面和本体6之间形成空气流道3；所述空气流道3贯通本体6的两端，一端为进口7，另一端为出口71，所述空气流道3、进口7和出口71构成光伏电池机构的散热通道，其中进口7和出口71连通大气环境；与所述进口、出口对应的本体6的底部分别设有进气接口8和出气接口81，并与空气流道3构成辐射制冷模式循环回路；使用时，所述进气接口8和出气接口8分别连通着需要制冷的制冷空间9；所述制冷空间9位于本综合装置的下方。
进一步限定的技术方案如下：
所述太阳能电池522为晶体硅类太阳能电池或非晶硅类太阳能电池。
所述微纳结构膜51为在0.2～4.0微米光谱波段具有良好的透过率、在4.0微米之后的光谱波段具有良好发射率的材料，具体为带有微米结构表面圆柱形微孔的500微米厚的二氧化硅。
所述基板2的材料为抛光铝板。
所述透明盖板4的材料为低密度聚乙烯薄膜。
所述本体6保温体的材料为聚氨酯泡沫或岩棉。
所述进口7和出口71上分别设有金属封门12。
本发明的有益技术效果体现在以下方面
（1）本发明装置在白天光伏发电模式运行时，保温体6与基板2之间形成的空气流道3内的空气温度低于工作状态下的晶体硅类太阳能电池或非晶硅类太阳能电池的温度，再配合空气流道接口7，空气流道内的空气可以对太阳能电池进行持续降温，并将热量带入环境，同时复合功能层5辅以辐射制冷作用，进一步为太阳能电池降温，保证电池自身的光伏效率；
（2）本发明装置在晚上辐射制冷模式运行时，保温体6与基板2之间形成的空气流道3内的空气温度高于基板2的温度，配合空气流道接口8，根据热压通风原理，与用冷空间9中的空气形成自然对流，达到制冷的效果。
本发明是一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置。该装置能够实现白天进行太阳能光伏发电获得电能，晚上通过辐射制冷获得冷量的双重效果，从而满足人们对电能和冷量的双重需求，高效节能，具有良好的应用价值和推广价值。
附图说明
图1为本发明装置的正面结构示意图。
图2为本发明装置的背面结构示意图。
图3为图1中的A-A剖视图。
图4为图3中的局部放大图。
图5为本发明装置的白天工作原理图。
图6为本发明装置的夜间工作原理图。
上图中序号：空腔1、基板2、空气流道3、透明盖板4、复合功能层5、微纳结构膜51、光伏电池层52、绝缘导热EVA521、太阳能电池522、透明TPT523、本体6、进口7、出口71、进气接口8、出气接口81、用冷空间9、挡板91、光伏组件接线盒10、接线盒电缆线11、金属封门12。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
参见图1和图2，一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置包括本体6，本体6为顶部敞口扁盒状的保温体，保温体的材料为聚氨酯泡沫。
参见图3，本体6的顶部敞口处设有透明盖板4，透明盖板4的材料为低密度聚乙烯薄膜。与透明盖板4对应的本体6内设有基板2，基板2的材料为抛光铝板。透明盖板4和基板2之间形成空腔1；基板2的顶面安装有复合功能层5，复合功能层5为光伏电池机构。
参见图4，光伏电池机构包括光伏电池层52，光伏电池层52的顶面设有微纳结构膜51。光伏电池层52包括太阳能电池522，太阳能电池522为晶体硅类太阳能电池；太阳能电池522的一侧面通过绝缘导热材料521连通着微纳结构膜51，另一侧面通过绝缘导热材料521、透明TPT523固定在基板2上。微纳结构膜51为带有微米结构表面圆柱形微孔的500微米厚的二氧化硅。
基板2的底面和本体6之间形成空气流道3；空气流道3贯通本体6的两端，一端为进口7，另一端为出口71，所述空气流道3、进口7和出口71构成光伏电池机构的散热通道，其中进口7和出口71连通大气环境；进口7和出口71上分别安装有金属封门12。与所述进口7、出口71对应的本体6的底部分别开设有进气接口8和出气接口81，并与空气流道3构成辐射制冷模式的循环回路。
参见图5和图6，使用时，进气接口8和出气接口81分别连通着需要制冷的制冷空间；制冷空间9位于本综合装置的下方。
本发明的工作原理说明如下：
参见图5，白天光伏电池机构吸收透过微纳结构膜51的太阳辐照进行光伏发电获得电能，产生的电能可通过接线盒缆线11向外输送。被光伏电池机构吸收但未被转化为电能的太阳辐照即转化为热量被光伏电池机构吸收，然后光伏电池机构将部分热量传递给基板2背后的空气，由进口7进入的空气在空气流道3内通过热压通风原理将部分热量通过出口71带入环境；同时部分热量通过复合功能层5自身辐射向环境散失。
参见图6，晚上复合功能层5可以与外层空间进行辐射换热制冷，复合功能层5获得冷量，基板2的温度随之降低，空气流道3内的空气温度低于用冷空间9的空气温度，根据热压通风原理，当空气流道3内的空气温度与用冷空间9内空气温度的温差超过临界点时，温度较低密度较大的上层空气往下流动，温度较高密度较小的下层空气往上流动，完成制冷模式循环。
太阳能光伏发电模式运行时，金属封门12打开，连通用冷空间9的进气接口8和出气接口81分别通过挡板91关闭，进口7、空气流道3和出口71形成散热通道，以保证太阳能电池522的工作温度；在夜间辐射制冷模式运行时，金属封门12关闭，挡板91打开，进气接口8、空气流道3和出气接口81形成制冷循环通道，从而实现制冷的效果。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：包括本体（6），本体（6）为顶部敞口扁盒状的保温体；
本体（6）的顶部敞口处设有透明盖板（4），与透明盖板（4）对应的本体（6）内设有基板（2），透明盖板（4）和基板（2）之间形成空腔（1）；基板（2）的顶面设有复合功能层（5），所述复合功能层（5）为光伏电池机构；
基板（2）的底面和本体（6）之间形成空气流道（3）；所述空气流道（3）贯通本体（6）的两端，一端为进口（7），另一端为出口（71），所述空气流道（3）、进口（7）和出口（71）构成光伏电池机构的散热通道，其中进口（7）和出口（71）连通大气环境；与所述进口、出口对应的本体（6）的底部分别设有进气接口（8）和出气接口（81），并与空气流道（3）构成辐射制冷模式循环回路；
使用时，所述进气接口（8）和出气接口（81）分别连通着需要制冷的制冷空间（9）；所述制冷空间（9）位于本综合装置的下方。
2.根据权利要求1所述一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述光伏电池机构包括光伏电池层（52），所述光伏电池层（52）的顶面设有微纳结构膜（51）。
3.根据权利要求2所述一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述光伏电池层（52）包括太阳能电池（522），所述太阳能电池（522）的一侧面通过绝缘导热材料（521）连通着微纳结构膜（51），另一侧面通过绝缘导热材料（521）、透明TPT（523）固定在基板（2）上。
4.根据权利要求3所述一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述太阳能电池（522）为晶体硅类太阳能电池或非晶硅类太阳能电池。
5.根据权利要求2所述一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述微纳结构膜（51）为在0.2～4.0微米光谱波段具有良好的透过率、在4.0微米之后的光谱波段具有良好发射率的材料。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述在0.2～4.0微米光谱波段具有良好的透过率、在4.0微米之后的光谱波段具有良好发射率的材料为带有微米结构表面圆柱形微孔的500微米厚的二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述基板（2）的材料为抛光铝板。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述透明盖板（4）的材料为低密度聚乙烯薄膜。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述保温体的材料为聚氨酯泡沫或岩棉。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电-辐射制冷的综合装置，其特征在于：所述进口（7）和出口（71）上分别设有金属封门（12）。
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