CN106788221B - 一种太阳能电池板温度调控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于光伏电池板温度控制领域的一种太阳能电池板温度调控装置。该太阳能电池板温度调控装置由相变材料箱体与装置外壳焊接相连，装置外壳上端口放置钢化玻璃板；装置外壳两个长侧面上焊接外侧散热肋片；太阳能电池板底板与相变材料箱体焊接，内侧针肋焊接于太阳能电池板底板上，相变材料、热二极管材料分别通过设置储热材料注入孔及热二极管材料注入孔注入温度调控装置内。本发明强化相变储热材料的传热特性，增强装置的整体导热性能，以达到太阳能电池板在高温条件下工作时的散热效果，维持电池板的正常工作温度、防止超温过热降低太阳能电池板的使用寿命与发电效率以及减弱低温环境对太阳能电池板以及钢化玻璃板的影响，防止冻裂。
Description
技术领域
本发明属于光伏电池板温度控制领域，特别涉及一种太阳能电池板温度调控装置。
背景技术
近年来，随着化石能源储量的减少以及由化石能源引发的环境污染问题日益严重，清洁并可持续利用的可再生能源得到大规模开发，在可再生能源中，太阳能光伏发电在能源结构中也将占据越来越大的比重。目前业界对于太阳能光伏发电最关注的问题是发电效率与设备寿命。太阳能电池板的使用寿命与发电效率都与工作温度相关，过高的温度会严重降低电池板的使用寿命与发电效率，这种影响在聚光光伏技术中更加显著，此外低温情况也会使太阳能电池冻裂或产生其他影响，进而缩短整个太阳能电池板的使用寿命，因此，对常规太阳能电池板以及聚光光伏太阳能电池板的温度进行有效的控制已经成为太阳能发电领域内的重要内容。
我国太阳能分布资源的一类地区大多为西北地区，西北地区昼夜温差大，夜间温度低，对常规光伏电池板采取夜间防冻措施十分有必要。而对于发电效率更高的聚光光伏电池板，随着聚光倍数的增大，工作时太阳能电池板的温度会比常规电池板更高，因此电池板的散热也更加重要，目前用于太阳能电池板的冷却技术主要分为冲击射流冷却、强制对流冷却、自然对流冷却等技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池板温度调控装置，其特征在于，所述太阳能电池板温度调控装置由相变材料箱体与装置外壳焊接相连，装置外壳上端口放置钢化玻璃板；装置外壳两个长侧面上等距离焊接外侧散热肋片；太阳能电池板底板与相变材料箱体焊接，内侧针肋采用交错排列的分布方式焊接于太阳能电池板底板上，，相变储热材料通过储热材料注入孔填充在相变材料箱体与太阳能电池板底板形成的储热腔体内，热二极管材料通过热二极管材料注入孔填充在相变材料箱体与装置外壳形成的腔体内，装置外壳上带有至少8个的装置固定片，通过连接片将本装置固定在太阳能电池板框架上，储热材料注入孔使用内注入孔密封件与相变材料箱体密封连接；热二极管材料注入孔使用外注入孔密封件与装置外壳3进行密封。
所述相变储热材料采用具有高储热热容的相变储热材料，能够在熔化、凝固过程存储、释放大量热量的材料，具体的材料的选择要根据太阳能电池板的型号以及使用工况温度的具体情况决定，所选相变储能材料及性能如下：(1)Na2CO3·10H2O，相变温度32℃，相变潜热267kJ/kg；(2)LiNO3·3H2O，相变温度29℃，相变潜热298kJ/kg；(3)月桂醇，相变温度26℃，相变潜热200kJ/kg。
所述热二极管材料采用在温度较低时导热系数很小，温度较高时导热系数很大的材料，热二极管材料选用二十二烷或PEG400。
所述装置固定片与连接片采用螺钉固定。
所述注入孔密封件均采用橡胶密封垫密封。
本发明的有益效果是与现有技术相比具有以下特点：
1)采用相变蓄热技术，将太阳能电池板工作时产生的热量或由太阳光带来的热量进行存储，改造原有太阳能电池底板，通过在太阳能电池底板处添加交错排布的内侧针肋加快电池板处的热量传导，使太阳能电池板的工作温度维持在发电效率较高的温度区间范围内。相变蓄热材料贮藏在相变材料箱体与太阳能电池板底板形成的储热材料箱体内，用于太阳能电池板热量的传导与储存。在相变材料箱体内添加交错排布的内侧针肋以及在装置外壳上焊接外侧散热肋片，用于强化相变储热材料的传热特性，增强装置的整体导热性能，以达到太阳能电池板在高温条件下工作时的散热效果，维持电池板的工作温度。
2)在相变材料箱体与装置外壳形成的腔体内填充有热二极管材料，在太阳能电池板处在正常温度区间或夜间低温区间时，相变储热材料能够将太阳能电池板产生的热量或由太阳光带来的热量全部导出并存储，热二极管材料温度较低，处于低导热能力状态，此时热二极管材料起到绝热保温的作用，防止储存在相变储热材料中的热量散失。
3)在极端高温条件等相变储热材料储热量达到饱和的情况下，热二极管材料温度也会随着液态相变储热材料的温度升高而升高，当温度超过所选取的热二极管材料的特征温度时，热二极管材料处于高导热能力状态，此时热量能够通过热二极管材料，最终在装置外壳与装置外壳上的外侧散热肋片通过被动冷却的方式散失到外部环境中，将多余热量外排，维持整个装置以及太阳能电池板的温度处于安全温度范围内，防止超温过热降低太阳能电池板的使用寿命与发电效率。
4)在低温环境条件下，储存在相变储热材料中的热量会反向传导到太阳能电池板上，减弱低温环境对太阳能电池板以及钢化玻璃板的影响，防止冻裂。
附图说明
图1为整体结构示意图。
图2为图1的A-A剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种太阳能电池板温度调控装置。下面根据附图详细阐述本发明。图1、图2所示为整体结构示意图。图中所示太阳能电池板温度调控装置由相变材料箱体2与装置外壳3焊接相连，装置外壳3上端口放置钢化玻璃板14；装置外壳3两个长侧面上等距离焊接外侧散热肋片7；太阳能电池板底板1与相变材料箱体2焊接，内侧针肋6采用交错排列的分布方式焊接于太阳能电池板1底板上，，相变储热材料4通过储热材料注入孔10填充在相变材料箱体2与太阳能电池板底板1形成的储热腔体内，热二极管材料5通过热二极管材料注入孔9填充在相变材料箱体2与装置外壳3形成的腔体内，装置外壳3上带有8个装置固定片8，装置固定片8采用螺钉固定方式通过连接片13将本装置固定在太阳能电池板框架上。储热材料注入孔10使用内注入孔密封件12(橡胶密封垫)与相变材料箱体2密封连接；热二极管材料注入孔9使用外注入孔密封件11(橡胶密封垫)与装置外壳3进行密封。
所述相变储热材料采用具有高储热热容的相变储热材料，能够在熔化、凝固过程存储、释放大量热量的材料，具体的材料的选择要根据太阳能电池板的型号以及使用工况温度的具体情况决定,所选相变储能材料及性能如下：(1)Na2CO3·10H2O，相变温度32℃，相变潜热267kJ/kg；(2)LiNO3·3H2O，相变温度29℃，相变潜热298kJ/kg；(3)月桂醇，相变温度26℃，相变潜热200kJ/kg。
所述热二极管材料采用在温度较低时导热系数很小，温度较高时导热系数很大的材料,热二极管材料选用二十二烷或PEG400。
本装置的工作原理：
太阳能电池板产生的热量或由太阳光带来的热量通过焊接有交错排布的内侧针肋6的太阳能电池板底板1传导至贮藏在相变材料箱体2与太阳能电池板底板1形成的储热腔体内的相变蓄热材料4中进行热量储存。在相变材料箱体内添加交错排布的内侧针肋6以及在装置外壳上焊接外侧散热肋片7，用于强化相变储热材料的传热特性，增强装置的整体导热性能，以达到太阳能电池板在高温条件下工作时的散热效果，维持电池板的工作温度。
在相变材料箱体2与装置外壳3形成的腔体内填充热二极管材料5，在太阳能电池板处在正常温度区间或夜间低温区间时，相变储热材料4能够将太阳能电池板产生的热量或由太阳光带来的热量全部导出并存储，该环境温度条件下热二极管材料5温度较低，处于低导热能力状态，热二极管材料5起到绝热保温的作用，防止储存在相变储热材料5中的热量散失到周围环境中。
在极端高温条件等其他可能使相变储热材料4的储热量达到饱和的情况下，热二极管材料5温度也会随着液态相变储热材料4的温度升高而升高，当温度超过所选取的热二极管材料的特征温度时，热二极管材料5处于高导热能力状态，此时储存在相变储热材料4中的热量能够通过热二极管材料5，最终在装置外壳3与装置外壳上的肋片7通过被动冷却的方式散失到外部环境中，通过将多余热量的外排，维持整个装置以及太阳能电池板的温度处于安全温度范围。
在低温环境条件下，储存在相变储热材料4中的热量会反向传导到太阳能电池板上，减弱低温环境对太阳能电池板以及钢化玻璃板的影响，防止冻裂。
Claims (3)
1.一种太阳能电池板温度调控装置，所述太阳能电池板温度调控装置由相变材料箱体与装置外壳焊接相连，其特征在于，装置外壳上端口放置钢化玻璃板；装置外壳两个长侧面上等距离焊接外侧散热肋片；太阳能电池板底板与相变材料箱体焊接，内侧针肋采用交错排列的分布方式焊接于太阳能电池板底板上，相变储热材料通过储热材料注入孔填充在相变材料箱体与太阳能电池板底板形成的储热腔体内，热二极管材料通过热二极管材料注入孔填充在相变材料箱体与装置外壳形成的腔体内，装置外壳上带有至少8个的装置固定片，通过连接片将本装置固定在太阳能电池板框架上，储热材料注入孔使用内注入孔密封件与相变材料箱体密封连接；热二极管材料注入孔使用外注入孔密封件与装置外壳进行密封。
2.根据权利要求1所述一种太阳能电池板温度调控装置，其特征在于，所述相变储热材料采用具有高储热热容的相变储热材料，能够在熔化、凝固过程存储、释放大量热量的材料，具体的材料的选择要根据太阳能电池板的型号以及使用工况温度的具体情况决定，所选相变储能材料及性能如下：(1)Na2CO3·10H2O，相变温度32℃，相变潜热267kJ/kg；(2)LiNO3·3H2O，相变温度29℃，相变潜热298kJ/kg；(3)月桂醇，相变温度26℃，相变潜热200kJ/kg。
3.根据权利要求1所述一种太阳能电池板温度调控装置，其特征在于，所述热二极管材料采用在温度较低时导热系数很小，温度较高时导热系数很大的材料，热二极管材料选用二十二烷或PEG400。
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