CN106533356B - 太阳能光伏模块的冷却单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏模块的冷却单元，包括冷却单元本体，冷却单元本体上部具有冷却面，该冷却单元本体内部沿第一方向间隔设置有流体通道，流体通道沿第二方向延伸；流体通道分为不连通正的向流体通道和反向流体通道，正向流体通道内冷却介质的流动方向与反向流体通道内冷却介质的流动方向相反；相邻流体通道之间的第一导热壁的厚度不全相等或/和材质不全相同。本发明中通过设置双向流体通道能提高第二方向上冷却介质平均温度的均匀性进而实现太阳能光伏模块在第二方向上温度的均匀性，通过第一导热壁和第二导热壁的厚度或材料设计实现冷却单元第一方向上降温能力的可调节性从而实现太阳能光伏模块第一方向上温度的均匀分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏模块的冷却单元，属于太阳能光伏利用技术领域。
背景技术
能源是人类社会维持和发展的基本要求，而太阳能是一个免费的、丰富的、清洁的可再生资源。因此，在更有效的收集太阳能的方法及将太阳能转化为其他可用的能量形式方面需要持续不断的研究创新。目前，提高太阳能光伏发电效率的有效方法之一是提高光伏电池接收到的光照强度，即采用聚光器聚光，聚光器的存在能够使焦点处的光强成倍增加，但同时也必然带来大量的热量，而光伏电池温度升高会引起其光—电转换的效率降低，长期处于较高工作温度状态会加速其老化，甚至会因导致光伏电池永久性的损坏。因此对光伏模块采取换热冷却是提高太阳能光电转换效率的关键性措施。
对此，在专利文献CN202855781U中公开了一种光伏模块冷却单元，包括：进水口、出水口、外腔壁、肋片、金属壳腔室；在上部开口的盒状矩形的金属壳腔室底部一端设有进水口，在金属壳腔室底部的另一端设有两个出水口；在金属壳腔室底部的进水口和出水口之间的区域内设有肋片；肋片的高度与金属壳腔室的厚度相同；需降温的光伏模块的四边固定在外腔壁上，直接贴于金属壳腔室的开口部分，光伏模块的底面与肋片相接触；光伏模块正好盖住金属壳腔室和肋片，形成一个密闭冷却介质腔室。该专利文献中，冷却介质由金属壳腔室底部一端的进水口流入并由金属壳腔室底部另一端的出水口流出，从而冷却介质带走光伏模块上的热量，达到冷却降温的目的，然而上述冷却单元在工作时，冷却介质单向流动过程中持续地吸收热量，冷却介质的温度逐渐上升，冷却介质温度上升后，由于和光伏模块温差降低，导致冷却能力逐渐下降，因此这种冷却单元在冷却介质流动方向上前后不同部位温差较大，如此导致冷却单元对太阳能光伏模块的冷却效果较差，不利于光伏模块的光电转换效率提高，甚至会缩短光伏模块缩短使用寿命。
发明内容
对此，本发明旨在提供一种结构合理的冷却单元，使用该冷却单元对太阳能光伏模块具有更好的冷却效果，从而有利于提高太阳能光伏模块的光电转换效率并保证系统运行的安全可靠性。
实现本发明目的的技术方案是：
一种太阳能光伏模块的冷却单元，包括由导热材料制成的冷却单元本体，所述冷却单元本体上部具有适于与太阳能光伏模块接触的冷却面，该冷却单元本体内部沿第一方向间隔设置有若干流体通道，所述流体通道沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸，并在各流体通道内部通有冷却介质；所述流体通道分为正向流体通道和反向流体通道，所述正向流体通道与所述反向流体通道不连通，所述正向流体通道内冷却介质的流动方向与所述反向流体通道内冷却介质的流动方向相反。
上述技术方案中，所述冷却单元本体上沿第二方向间隔一段距离设置有混合器，所述混合器内部具有相互独立的一第一混合腔和一第二混合腔，所述各正向流体通道与所述第一混合腔密封连通，各反向流体通道与所述第二混合腔密封连通，所述混合器外部表面作为所述冷却面的一部分。
上述技术方案中，所述冷却单元本体由多个具有所述流体通道的冷却器和若干所述混合器连接构成，在第二方向上，相邻两冷却器之间设有一所述混合器。
上述技术方案中，各流体通道到所述冷却面之间的第二导热壁的材质不全相同或/和厚度不全相等。
上述技术方案中，相邻流体通道之间的第一导热壁的厚度不全相等或/和材质不全相同。
本发明具有积极的效果：
(1)本发明的冷却单元中有正向流动的冷却介质和反向流动的冷却介质，通过双向流动的冷却介质实现对太阳能光伏模块进行降温冷却，能够进一步减小冷却单元不同部位的温差，如此一来，太阳能光伏模块在冷却单元的前后不同部位能得到基本相同的冷却能力，从而提高降温效果，从而有利于提高太阳能光伏模块的光电转换效率并保证系统运行的安全可靠性。
(2)本发明中的冷却单元在应用时，所述冷却单元本体上沿第二方向间隔一段距离设置有混合器，所述混合器内部具有相互独立的一第一混合腔和一第二混合腔，所述各正向流体通道与所述第一混合腔密封连通，各反向流体通道与所述第二混合腔密封连通，所述混合器的上表面作为所述冷却面的一部分；采用上述结构，冷却介质流经混合器时通过第一混合腔把所有正向流体通道内流动的冷却介质混合，通过第二混合腔把所有反向流体通道内流动的冷却介质混合，从而进一步提高了各正向流体通道内冷却介质温度的均匀性和各反向流体通道内冷却介质温度的均匀性。
附图说明
图1为本发明中冷却单元的局部视图；
图2为本发明中连接器的结构示意图。
图中所示附图标记为：1-冷却单元本体；10-冷却面；11-流体通道；12-正向流体通道；13-反向流体通道；14-第一导热壁；15-第二导热壁；2-混合器；21-第一混合腔；211-第一接口；22-第二混合腔；221-第二接口；3-太阳能光伏模块。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明中冷却单元的具体结构做以说明：
一种太阳能光伏模块的冷却单元，如图1所示，包括由导热材料制成的冷却单元本体1，如采用铁、不锈钢或铝合金等导热金属材料制成所述冷却单元本体1，所述冷却单元本体1上部具有适于与太阳能光伏模块3接触的冷却面10，该冷却单元本体1内部沿第一方向间隔设置有若干流体通道11，所述流体通道11沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸，并在各流体通道11内部通有冷却介质，所述第一方向为所述冷却单元本体1的长度方向/宽度方向，对应的，所述第二方向为与所述冷却单元本体1的宽度方向/长度方向；所述流体通道11分为正向流体通道12和反向流体通道13，所述正向流体通道与所述反向流体通道不连通，所述正向流体通道12内冷却介质的流动方向与所述反向流体通道13内冷却介质的流动方向相反。冷却单元中正向流体通道12和反向流体通道13的数量根据实际需要设置，最好使正向流体通道12和反向流体通道13沿第一方向间隔交替设置。本发明的冷却单元中有正向流动的冷却介质和反向流动的冷却介质，通过双向流动的冷却介质实现对太阳能光伏模块进行降温冷却，能够进一步减小冷却单元不同部位的温差，如此一来，太阳能光伏模块在冷却单元的前后不同部位能得到基本相同的冷却能力，从而提高降温效果，从而有利于提高太阳能光伏模块的光电转换效率并保证系统运行的安全可靠性，为了表示清楚，图1中仅示出一正向流体通道和两反向流体通道。
作为进一步改进：如图2所示，所述冷却单元本体1上沿第二方向间隔一段距离设置有混合器2，所述混合器2内部具有相互独立的一第一混合腔21和一第二混合腔22，各正向流体通道12与所述第一混合腔21密封连通，各反向流体通道13与所述第二混合腔22密封连通，第一混合腔21具有适于与各正向流体通道12一一对应密封连接的第一接口211，第二混合腔22具有适于与各反向流体通道13一一对应密封连接的第二接口221，并在各接口位置设置密封圈(图中未示出)；所述混合器2外部表面作为所述冷却面10的一部分。采用上述结构，冷却介质流经混合器2时通过第一混合腔21把所有正向流体通道12内流动的冷却介质混合，通过第二混合腔22把所有反向流体通道13内流动的冷却介质混合，从而有利于提高了各正向流体通道内冷却介质温度的均匀性和各反向流体通道内冷却介质温度的均匀性。
再进一步，所述冷却单元本体1由多个具有所述流体通道11的冷却器和若干所述混合器2连接构成，所述冷却器与混合器2的上表面共同构成所述冷却面10，在第二方向上，相邻两冷却器之间设有一所述混合器2。通过多个混合器2把多个冷却器连接在一起，实现大面积冷却，并能保证冷却单元上各部位温度的均匀性。
实践应用中，有的太阳能光伏模块3上各部位产生的热量可能不均匀，相邻流体通道内的温度也可能是不一样的，因此需要控制相应部位冷却面10与流体腔体11之间的热量传导，以及相邻流体通道11之间的热量传导，以达到均匀冷却的目的，具体是通过设置各流体通道11到所述冷却面10之间的第二导热壁15的材质不全相同或/和厚度不全相等，和相邻流体通道11之间的第一导热壁14的厚度不全相等或/和材质不全相同，实际上就是根据太阳能光伏模块3上热量分布情况设置相应位置的第二导热壁15的厚度或材料，对应太阳能光伏模块3上产生热量多的部位，减小相应位置流体通道11到冷却面10的距离即减小相应位置第二导热壁15的厚度，或/和相应位置第二导热壁15采用导热性能优于冷却单元本体的材料，以加快热量传递，同样道理，通过改变相应位置第一导热壁的厚度或/和材料，以改变相邻流体通道间的热量传递速度，进而改善了冷却面10上太阳能光伏模块3热量产生的不均匀性及正向流体和反向流体的温度差带来的冷却能力的区别。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种太阳能光伏模块的冷却单元，包括由导热材料制成的冷却单元本体(1)，所述冷却单元本体(1)上部具有适于与太阳能光伏模块(4)接触的冷却面(10)，该冷却单元本体(1)内部沿第一方向间隔设置有若干流体通道(11)，所述流体通道(11)沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸，并在各流体通道(11)内部通有冷却介质；其特征在于：所述流体通道(11)分为正向流体通道(12)和反向流体通道(13)，所述正向流体通道(12)与所述反向流体通道(13)不连通，所述正向流体通道(12)内冷却介质的流动方向与所述反向流体通道(13)内冷却介质的流动方向相反，所述冷却单元本体(1)上沿第二方向间隔一段距离设置有混合器(2)，所述混合器(2)内部具有相互独立的一第一混合腔(21)和一第二混合腔(22)，各正向流体通道(12)与所述第一混合腔(21)密封连通，各反向流体通道(13)与所述第二混合腔(22)密封连通，所述混合器(2)外部表面作为所述冷却面(10)的一部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块的冷却单元，其特征在于：所述冷却单元本体(1)由多个具有所述流体通道(11)的冷却器和若干所述混合器(2)连接构成，在第二方向上，相邻两冷却器之间设有一所述混合器(2)。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏模块的冷却单元，其特征在于：各流体通道(11)到所述冷却面(10)之间的第二导热壁(15)的材质不全相同或/和厚度不全相等。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏模块的冷却单元，其特征在于：相邻流体通道(11)之间的第一导热壁(14)的厚度不全相等或/和材质不全相同。
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