CN106656027A - 一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置 - Google Patents

一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置 Download PDF

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张超
王喜炜
王光清
陈建豪
黄子强
彭俊
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白建波
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Abstract

本发明公开了一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其中,PV/T集热板、换热水箱、第一纳米流体箱、第一蠕动泵、第一流量计和第一热电偶通过第一管道按顺序连接形成循环;PV/T集热板、换热水箱、第二纳米流体箱、第二蠕动泵、第二热电偶和第二流量计通过第二管道按顺序连接形成循环。本发明将太阳能光电利用和光热利用有机地结合起来,不仅解决了太阳能电池板的温升问题,还能将太阳辐射产生的余热利用起来,从而提高对太阳能的综合利用效率,此外由于纳米流体对太阳辐射有着选择性吸收特性,其可将近红外以及红外辐射几乎完全吸收,进一步提高了太阳能电池光电转换效率。

Description

一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,属于光伏技术领域。

背景技术

[0002] 太阳能电池是通过太阳光激励半导体中的电子产生移动而产生电能的,其中光线进入电池后,能量大于“禁带”宽度的光子(波长小于截止波长的光子)被太阳能电池吸收产生电子-空穴对,但还有一部分光线在短时间内以热的形式传给了半导体晶格;能量小于“禁带”宽度的光子不能产生空穴对,而在太阳能电池中以热量的形式损失掉。对于硅太阳能电池,该损失占入射太阳光总能量的53%.—般的硅电池在波长为700-1100nm的光照条件下光电转化效率可以达到50%以上,而在这个波段区间之外电池的光电转换效率则较低。其中波长在700-1100nm之外的光线大部分转化为热能,这部分能量是造成太阳能电池板温度升高的主要原因,而温度升高对太阳能电池板的光电转换效率有很大的影响。如何解决太阳电池板温升导致光电转换效率降低的问题是提高太阳能电池效率的关键。

发明内容

[0003]目的:为了解决上述问题,本发明提供了一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,采用分离式纳米流道,采用不同的纳米流体对太阳能电热联用装置产生的热量进行分层次吸收,对比传统PV/T装置有着更加高效的散热作用,并能够大幅度提高系统光伏热综合利用效率。

[0004] 本发明的技术方案如下:

一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,包括PV/T集热板、换热水箱、第一纳米流体箱、第二纳米流体箱、第一蠕动栗、第二蠕动栗、第一流量计、第二流量计、第一热电偶、第二热电偶、第一管道、第二管道、冷水箱、冷水管道、第三蠕动栗、第四蠕动栗、热水管道;其中,所述PV/T集热板、换热水箱、第一纳米流体箱、第一蠕动栗、第一流量计和第一热电偶通过第一管道按顺序连接形成循环,所述PV/T集热板、换热水箱、第二纳米流体箱、第二蠕动栗、第二热电偶和第二流量计通过第二管道按顺序连接形成循环,所述冷水箱通过第三蠕动栗由冷水管道连通换热水箱,所述换热水箱通过第四蠕动栗由热水管道与生活热水端连通,所述换热水箱下端通过水阀连通出水口,所述第一流量计和第一蠕动栗之间以及第二蠕动栗和第二热电偶之间均设有一水阀。

[0005] 优选地,所述PV/T集热板包括PV板、滤光流道、背板散热流道、空气夹层和保温层,所述滤光流道由上、下两块高透光石英玻璃板作为流道壁面,所述PV板设置在滤光流道下方,且滤光流道与PV板之间设有空气夹层,所述PV板下方设有背板散热流道,所述背板散热流道的下方设有保温层,所述滤光流道的两端通过第一管道分别连接第一热电偶和换热水箱,所述背板散热流道的两端通过第二管道分别与第二流量计和换热水箱连接,所述PV板与光电单元连接,用于对PV板所产电能进行储存与利用。

[0006] 优选地,所述第一纳米流体箱和第二纳米流体箱上均设有纳米流体添加口。

[0007] 优选地,所述第一纳米流体箱中的第一纳米流体为平均粒径为15nm的二氧化娃纳米颗粒配制的稳定悬浮液。

[0008] 优选地,所述第二纳米流体箱中的第二纳米流体为平均粒径为20nm的铜纳米颗粒配制成的稳定悬浮液。

[0009] 有益效果:本发明提供一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,将太阳能光电利用和光热利用有机地结合起来,不仅解决了太阳能电池板的温升问题,还能将太阳辐射产生的余热利用起来,从而提高对太阳能的综合利用效率,此外由于纳米流体对太阳辐射有着选择性吸收特性,其可将近红外以及红外辐射几乎完全吸收,进一步提高了太阳能电池光电转换效率。

附图说明

[0010]图1是本发明分离流道式PV/T系统原理图。

[0011]图2是PV/T集热板简图。

[0012]图中:PV/T集热板1、PV板1-1、滤光流道1-2、背板散热流道I _3、空气夹层I _4、保温层1-5、玻璃板1-6、纳米流体进口 1-7、纳米流体出口 1-8、换热水箱2、第一纳米流体箱3、第二纳米流体箱4、第一蠕动栗5、第二蠕动栗6、第一流量计7、第二流量计8、第一热电偶9、第二热电偶10、第一管道11、第二管道12、冷水箱13、冷水管道14、第三蠕动栗15、第四蠕动栗16、热水管道17、水阀18、纳米流体添加口 19。

具体实施方式

[0013] 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。

[0014] 如图1-2所示,一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,包括PV/T (光伏光热一体化)集热板1、换热水箱2、第一纳米流体箱3、第二纳米流体箱4、第一蠕动栗5、第二蠕动栗

6、第一流量计7、第二流量计8、第一热电偶9、第二热电偶10、第一管道11、第二管道12、冷水箱13、冷水管道14、第三蠕动栗15、第四蠕动栗16、热水管道17;其中,所述PV/T集热板1、换热水箱2、第一纳米流体箱3、第一蠕动栗5、第一流量计7和第一热电偶9通过第一管道11按顺序连接形成循环,所述PV/T集热板1、换热水箱2、第二纳米流体箱4、第二蠕动栗6、第二热电偶10和第二流量计8通过第二管道12按顺序连接形成循环,所述冷水箱13通过第三蠕动栗15由冷水管道14连通换热水箱2,所述换热水箱2通过第四婦动栗16由热水管道17与生活热水端连通,所述换热水箱2下端通过水阀18连通出水口,所述第一流量计7和第一蠕动栗5之间以及第二蠕动栗6和第二热电偶10之间均设有一水阀18 (此处水阀的作用是更换纳米流体时,便于将管道中的纳米流体排放干净)。

[0015] 优选地,所述PV/T集热板I包括PV板1-1、滤光流道1-2、背板散热流道I _3、空气夹层1-4、纳米流体进口 1-7、纳米流体出口 1-8和保温层1-5,所述滤光流道1-2由上、下两块高透光石英玻璃板1-6作为流道壁面(玻璃板具有良好的透光性能和防水性能,故选用玻璃板作为流道壁面),所述PV板1-1设置在滤光流道1-2下方,且滤光流道1-2与PV板1-1之间设有空气夹层1_4(由于滤光流道1-2吸收很大一部分太阳能并转换为热能,为了避免滤光流道1-2的的热量传递到PV板1-1表面故设置空气夹层1-4),所述PV板1-1下方设有背板散热流道1-3,所述背板散热流道1-3的下方设有保温层1-5 (可以防止背板散热流道1-3吸收的热量向外部环境散失。),所述滤光流道1-2的两端进出口通过第一管道11分别连接第一热电偶9和换热水箱2,所述背板散热流道1-3的两端进出口通过第二管道12分别与第二流量计8和换热水箱2连接,所述PV板1-1 (光伏板)与光电单元连接,用于对PV板所产电能进行储存与利用。

[0016] 优选地,所述第一纳米流体箱3和第二纳米流体箱4上均设有纳米流体添加口。

[0017] 优选地,所述第一纳米流体箱3中的第一纳米流体为平均粒径为15nm的二氧化娃纳米颗粒配制的稳定悬浮液。

[0018] 优选地,所述第二纳米流体箱4中的第二纳米流体为平均粒径为20nm的铜纳米颗粒配制成的稳定悬浮液。

[0019] 本发明的工作原理如下:

本发明中第一纳米流体箱3中第一纳米流体采用15nm二氧化娃(Si02)纳米颗粒配制的稳定悬浮液,第二纳米流体箱4中第二纳米流体采用20nm铜(Cu)纳米颗粒配制成的稳定悬浮液,前者具有优良的辐射分频特性,后者则具有优良的导热特性;第一纳米流体经过第一蠕动栗5在第一管道11中进行循环,并进入PV/T集热板I的滤光流道1-2中,形成滤光流体层,由于二氧化硅(S12)纳米颗粒具有优良的辐射分频特性,太阳辐射透过滤光流道后,其中的PV板电池不能利用的红外辐射被第一纳米流体吸收,并转化为热能,第一纳米流体随后进入换热水箱中,将热量传递给冷水,完成换热循环;背板散热流道位于太阳能电池背面,其中采用第二纳米流体作为工作介质,由于太阳能电池并不将投射到其表面的太阳能辐射完全转化为电能,还有相当大的一部分辐射转为热能,为了避免这部分热使得电池板温度升高影响光电转换效率,故设置背板散热通道,当第二纳米流体将太阳能电池板上的热量带走后,其进入换热水箱2,将热量传递到冷水中,使得冷水水温升高,然后作为生活热水进行利用。第一纳米流体箱3和第二纳米流体箱4中均设置了纳米流体添加口,方便为系统添加纳米流体;蠕动栗为纳米流体与水循环提供动力,蠕动栗可以对系统中工质流速进行无级调速,其中蠕动栗耗能来自太阳能电池板所生产电能,工作流体流速很小其能耗很低;热电偶对系统内部液体工质进行温度监控;流量计对系统工质流速进行监控;冷水箱为系统提供冷水水源。

[0020] 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范围。

Claims (5)

1.一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其特征在于,包括PV/T集热板、换热水箱、第一纳米流体箱、第二纳米流体箱、第一婦动栗、第二婦动栗、第一流量计、第二流量计、第一热电偶、第二热电偶、第一管道、第二管道、冷水箱、冷水管道、第三蠕动栗、第四蠕动栗、热水管道;其中,所述PV/T集热板、换热水箱、第一纳米流体箱、第一蠕动栗、第一流量计和第一热电偶通过第一管道按顺序连接形成循环,所述PV/T集热板、换热水箱、第二纳米流体箱、第二蠕动栗、第二热电偶和第二流量计通过第二管道按顺序连接形成循环,所述冷水箱通过第三蠕动栗由冷水管道连通换热水箱,所述换热水箱通过第四蠕动栗由热水管道与生活热水端连通,所述换热水箱下端通过水阀连通出水口,所述第一流量计和第一蠕动栗之间以及第二蠕动栗和第二热电偶之间均设有一水阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其特征在于,所述PV/T集热板包括PV板、滤光流道、背板散热流道、空气夹层和保温层,所述滤光流道由上下两块石英玻璃板作为流道壁面,所述PV板设置在滤光流道下方,且滤光流道与PV板之间设有空气夹层,所述PV板下方设有背板散热流道,所述背板散热流道的下方设有保温层,所述滤光流道的两端通过第一管道分别连接第一热电偶和换热水箱,所述背板散热流道的两端通过第二管道分别与第二流量计和换热水箱连接,所述PV板与光电单元连接,用于对PV板所产电能进行储存与利用。
3.根据权利要求1所述的一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其特征在于,所述第一纳米流体箱和第二纳米流体箱上均设有纳米流体添加口。
4.根据权利要求2所述的一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其特征在于,所述第一纳米流体箱中的第一纳米流体为平均粒径为15nm的二氧化娃纳米颗粒配制的稳定悬浮液。
5.根据权利要求2所述的一种基于纳米流体的太阳能电热联用装置,其特征在于,所述第二纳米流体箱中的第二纳米流体为平均粒径为20nm的铜纳米颗粒配制成的稳定悬浮液。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108106018A (zh) * 2017-11-17 2018-06-01 河海大学常州校区 基于纳米流体的太阳能近全光谱利用光伏热电联用系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1975282A (zh) * 2006-12-07 2007-06-06 浙江大学 太阳能聚光热电联用系统
KR101078134B1 (ko) * 2009-03-30 2011-10-28 부산대학교 산학협력단 태양전지를 이용한 복합 에너지 공급 시스템 및 이를 이용한 복합 에너지 공급방법
CN104485886A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 河海大学常州校区 磁纳米流体平板式光伏热电联产装置
CN104539236A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体平板式光伏热电联产装置
CN104539238A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体聚光式光伏热电联产装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1975282A (zh) * 2006-12-07 2007-06-06 浙江大学 太阳能聚光热电联用系统
KR101078134B1 (ko) * 2009-03-30 2011-10-28 부산대학교 산학협력단 태양전지를 이용한 복합 에너지 공급 시스템 및 이를 이용한 복합 에너지 공급방법
CN104485886A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 河海大学常州校区 磁纳米流体平板式光伏热电联产装置
CN104539236A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体平板式光伏热电联产装置
CN104539238A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体聚光式光伏热电联产装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108106018A (zh) * 2017-11-17 2018-06-01 河海大学常州校区 基于纳米流体的太阳能近全光谱利用光伏热电联用系统

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