CN107508546B - 太阳能光伏装置 - Google Patents

Abstract

本发明申请属于太阳能光伏技术领域，具体公开了一种太阳能光伏装置，包括光伏板、安装座、滑轮和蓄水盒；蓄水盒位于光伏板的表面，蓄水盒的底面开有单向门；安装座内设有冷却单元；安装座的下部开有集水槽，安装座的下部内开有空腔，空腔内转动连接有转动台，转动台上开有多个滑槽，滑槽上滑动连接有叶片，滑槽和叶片之间连接有弹簧；冷却单元与空腔的出水侧连通，集水槽通过管道与空腔的进水侧连通；转动台的一侧连接有转轴，转轴的一端穿过安装座且位于安装座外；转轴上环绕固定有卷尺弹簧，卷尺弹簧上连接有拉绳；拉绳绕过滑轮并连接在蓄水盒上。本发明不需设置动力装置，利用自然界中的雨水即可对光伏板进行自动冷却，成本低廉。

Description

太阳能光伏装置

技术领域

本发明属于太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏装置。

背景技术

无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。因此，太阳能光伏发电的应用也越来越广泛。

太阳能光伏发电技术的关键元件是太阳能电池片，太阳能电池片经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了太阳能光伏发电装置。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏板，光伏板是一种暴露在阳光下便会集热，将光能转换为直流电的发电装置。随着光伏发电过程的进行，太阳辐射能以热量的形式进行转换，这就造成了光伏板背面温度不断升高，导致光伏发电效率逐渐降低。

公开号为CN102468359A的中国发明专利了一种太阳能光伏装置，包括支撑架、基座、以及设置在基座两端的第一支撑架和第二支撑架；多个电池板阵列，每个电池板阵列被支撑在第一支撑架和第二支撑架上并包括至少一个光伏板，电池板阵列具有接受太阳光的正面和与所述正面相对的背面；以及第一流体冷却通道，包括分别设置在所述第一支撑架和第二支撑架上的第一进水口和第一出水口、以及位于第一进水口和第一出水口之间的第一流动通道，第一流动通道的宽度对应于电池板阵列的宽度并与电池板阵列的正面流体接触，从而在电池板阵列的正面形成流体膜。该装置将多孔膜和光伏板结合在一起，实现了对光伏板的冷却降温，从而提高光伏发电效率。但该发明还存在一些缺陷：该装置内部结构复杂，且需要通过动力装置将液体、气体通入装置内部来达到降温的目的，成本高。

发明内容

本发明的目的在提供一种太阳能光伏装置，不需额外设置动力装置，利用自然界中的雨水即可对光伏板进行自动冷却，成本低廉。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：太阳能光伏装置，包括光伏板和倾斜设置的安装座，还包括滑轮和上端开口的蓄水盒；所述安装座的表面开有凹槽，光伏板安装在凹槽内；所述滑轮转动连接在安装座上部的侧壁；所述蓄水盒位于光伏板的表面，蓄水盒的底面开有只能朝蓄水盒内部打开的单向门，安装座的下部设有用于将单向门顶开的顶杆；安装座内设有位于光伏板背面一侧的冷却单元；安装座的下部开有集水槽，安装座的下部内开有呈圆柱形并具有出水侧和进水侧的空腔；所述空腔内转动连接有与空腔偏心设置的转动台，转动台均与空腔的两侧接触；所述转动台上开有多个沿周向均匀分布的滑槽，滑槽上滑动连接有与空腔侧壁接触的叶片，滑槽和叶片之间连接有弹簧；所述空腔、转动台、叶片和弹簧共同构成了叶片泵结构；所述冷却单元与空腔的出水侧连通，集水槽通过管道与空腔的进水侧连通；所述转动台的一侧连接有转轴，转轴的一端穿过安装座且位于安装座外；所述转轴上环绕有卷尺弹簧，卷尺弹簧的一端固定在转轴上，另一端连接有拉绳；所述拉绳绕过滑轮并连接在蓄水盒上。

转动台转动时，叶片以转动台为中心绕着空腔的侧壁一同转动。由于转动台与空腔偏心设置，在转动台转动的过程中，相邻叶片之间围成的空间面积先逐渐增大再逐渐减少，或者是先逐渐减少再逐渐增大。空腔的出水侧指的是相邻叶片之间围成的空间面积逐渐减少的一侧，而空腔的进水侧指的是相邻叶片之间围成的空间面积逐渐增大的一侧。转动台转动时，空腔的进水侧能够吸进外界的液体，而空腔的出水侧能够将空腔内的液体排出。

本基础方案的工作原理在于：太阳能光伏装置安装在户外，雨天时，雨水会落在安装座、光伏板的表面，也会落入蓄水盒中。由于光伏板倾斜安装的，落在安装座、光伏板上的雨水会沿着安装座、光伏板的表面向下流动，最终汇聚在集水槽中。当蓄水盒中收集的雨水达到一定量时，蓄水盒能够克服卷尺弹簧的拉力，在重力作用下沿着安装座向下滑动。在蓄水盒滑动的过程中，蓄水盒通过拉绳对转轴施加作用力，使转轴发生转动，转轴驱动转动台一同运动，同时叶片也以转动台为中心绕着空腔的侧壁转动，在这个过程中，空腔的进水侧通过管道将集水槽中的雨水吸收，而空腔内雨水的通过出水侧被送至冷却单元，冷却单元利用雨水对光伏板进行冷却降温。当蓄水盒滑至安装座的下部时，顶杆顶开蓄水盒上的单向门，蓄水盒中的雨水流出然后补充到集水槽中，此时蓄水盒的重量降低，蓄水盒不能克服卷尺弹簧的拉力，在卷尺弹簧的作用下，蓄水盒恢复原位。当蓄水盒中的水再一次达到一定量时，蓄水盒重复上述的运动。

本基础方案的有益效果在于：

1、利用自然界的雨水资源而不是额外通入液体、空气等对光伏板进行降温，有效利用资源的同时降低装置的整体成本。

2、蓄水盒收集了一定的雨水后会沿着安装座下滑，利用蓄水盒下滑带动转轴转动，进而使叶片绕着空腔的侧壁运动，从而实现吸入雨水、排出雨水，无须额外增加动力装置驱动转动台运动，有效降低制作成本的同时还能减少装置占用的空间面积。

进一步，所述冷却单元包括冷却通道、吸水条和与空腔出水侧连通的冷凝管；所述吸水条位于冷凝管内，所述冷凝管位于冷却通道内，所述冷却通道位于安装座内且与凹槽连通；所述冷凝管上开有多个通孔，吸水条上设有与通孔配合的凸起，凸起与光伏板的背面接触。由于冷凝管与空腔的出水侧连通，转动台转动时，空腔内的雨水能够流进冷凝管，冷凝管内的吸水条吸收雨水，雨水均匀分布在吸水条上。由于吸水条的凸起与光伏板的背面直接接触，凸起能与光伏板进行热传递，带走光伏板上的热量，降低光伏板的温度。当吸水条上的雨水蒸发时，蒸发吸热，也能带走光伏板上的部分热量。

进一步，所述冷凝管的进水口处设有只能朝远离空腔一侧打开的第一单向阀，第一单向阀位于通孔与空腔之间。冷凝管中的雨水不流动时，第一单向阀闭合，第一单向阀将冷凝管中的雨水与空腔隔绝，避免在冷凝管中雨水的作用下，叶片发生转动。

进一步，所述冷凝管设置为沿光伏板背面均匀分布的波浪形。将冷凝管设置为波浪形，增大冷凝管与光伏板的接触面积，使冷却降温的效果更佳。

进一步，所述冷却单元包括与光伏板背面接触的水管，水管上设有只能朝远离空腔一侧打开的第二单向阀；所述水管的一端与空腔的出水侧连通，另一端与集水槽连通。转动台转动时，集水槽中的雨水依次通过空腔、水管最后流回集水槽，在这个过程中，雨水循环流动，流动中的水带走光伏板工作时产生的热量，降低光伏板的温度。转动台停止转动时，雨水充满水管，水管与光伏板直接接触，水管与光伏板通过热交换也能带走光伏板上的部分热量。

进一步，所述蓄水盒与光伏板接触的部位设有刷毛。在蓄水盒沿着安装座滑动的过程中，刷毛能对光伏板的表面进行清理，避免灰尘堆积在安装座的表面。

进一步，所述转轴、滑轮位于安装座的同一侧。将转轴、滑轮设置在安装座的同一侧，方便拉绳绕过滑轮。

附图说明

图1是本发明太阳能光伏装置实施例的主视图；

图2是本发明太阳能光伏装置实施例1的结构示意图；

图3是本发明太阳能光伏装置实施例中空腔内的剖视图；

图4是本发明太阳能光伏装置实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：安装座1、空腔11、集水槽12、凹槽13、冷却通道14、光伏板2、转动台3、滑槽31、弹簧32、叶片33、蓄水盒4、单向门41、刷毛42、顶杆5、冷凝管6、第一单向阀61、吸水条62、滑轮7、转轴8、卷尺弹簧81、拉绳82、水管9、第二单向阀91。

实施例1

如图1、图2所示，太阳能光伏装置，包括滑轮7、蓄水盒4、光伏板2和表面开有凹槽13的安装座1，光伏板2安装在凹槽13内。蓄水盒4位于光伏板2的表面，蓄水盒4与光伏板2接触的部位粘接有刷毛42，刷毛42能清理光伏板2表面的灰尘。蓄水盒4的上端开口，蓄水盒4的底面开有单向门41，该单向门41只能朝蓄水盒4内部打开。安装座1的上部设有挡块，该挡块用于限制蓄水盒4因为突然受力而脱离安装座1；安装座1的下部焊接有顶杆5，当蓄水盒4滑至安装座1的下部时，顶杆5能将蓄水盒4上的单向门41顶开，蓄水盒4中的雨水能够流出。

安装座1内安装有冷却单元，该冷却单元包括冷却通道14、吸水条62和表面开有多个通孔的冷凝管6，冷凝管6设置为波浪形，冷凝管6的进水口处连接有第一单向阀61，该第一单向阀61只能朝远离空腔11的一侧打开，第一单向阀61位于通孔与空腔11之间。冷却通道14位于安装座1内且与凹槽13连通，冷凝管6位于冷却通道14内，而吸水条62位于冷凝管6内，吸水条62上设有穿过通孔的凸起，该凸起能与光伏板2的背面接触。吸水条62用于吸收、储存水分，在本实施例中吸水条62采用海绵制成。安装座1下部的表面开有集水槽12，集水槽12用于收集雨水。安装座1的下部内开有圆柱形的空腔11，如图3所示，空腔11内转动连接有与空腔11的两侧均接触的转动台3，转动台3和空腔11的转动中心不在同一直线上，转动台3和空腔11偏心设置。转动台3上开有多个滑槽31，多个滑槽31沿转动台3的周向均匀分布，滑槽31上滑动连接有叶片33，滑槽31和叶片33之间连接有弹簧32；在弹簧32的作用下，叶片33与空腔11的侧壁始终保持接触，相邻叶片33与空腔11的侧壁之间围成了密闭的空间；空腔11、转动台3、叶片33和弹簧32共同构成了叶片泵结构。冷凝管6与空腔11的出水侧连通，集水槽12通过管道与空腔11的进水侧连通。转动台3转动时，叶片33以转动台3为中心绕着空腔11的侧壁一同转动，由于转动台3与空腔11偏心设置，在转动台3转动的过程中，相邻叶片33之间围成的空间面积先逐渐增大再逐渐减少，或者是先逐渐减少再逐渐增大。空腔11的出水侧指的是相邻叶片33之间围成的空间面积逐渐减少的一侧，而空腔11的进水侧指的是相邻叶片33之间围成的空间面积逐渐增大的一侧。

转动台3的侧面上连接有转轴8，转轴8的一端穿过安装座1且位于安装座1外；滑轮7转动连接在安装座1的侧壁，转轴8和滑轮7位于安装座1的同一侧。转轴8上紧密的环绕有卷尺弹簧81，卷尺弹簧81的一端固定在转轴8上，另一端连接有拉绳82，该拉绳82绕过滑轮7并连接在蓄水盒4上。

太阳能光伏装置安装在户外，雨天时，部分雨水沿着安装座1、光伏板2的表面向下流动，最终汇聚在集水槽12中，部分雨水通过开口落入蓄水盒4中。蓄水盒4中收集的雨水达到一定量时，蓄水盒4能够克服卷尺弹簧81的拉力，在重力作用下沿着安装座1向下滑动，在此过程中，蓄水盒4通过拉绳82驱使转轴8发生转动，转动台3也随之一同运动。转动台3转动时，空腔11的进水侧吸入雨水，而空腔11内雨水的通过出水侧被送至冷凝管6，冷凝管6内的吸水条62吸收雨水。由于吸水条62的凸起与光伏板2的背面直接接触，凸起能与光伏板2进行热传递，带走光伏板2上的热量，降低光伏板2的温度。当蓄水盒4滑至安装座1的下部时，顶杆5顶开蓄水盒4上的单向门41，蓄水盒4中的雨水流出，此时蓄水盒4的重量减少，在卷尺弹簧81的作用下，蓄水盒4恢复原位。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中的冷却单元包括水管9，水管9与光伏板2背面直接接触，水管9弯折设置，增大了水管9与光伏板2的接触面积。水管9上设有第二单向阀91，第二单向阀91只能朝远离空腔11的一侧打开；水管9的一端与空腔11的出水侧连通，另一端与集水槽12连通，如图4所示。转动台3转动时，集水槽12中的雨水依次通过空腔11、水管9最后流回集水槽12，在这个过程中，雨水循环流动，流动中的水带走光伏板2工作时产生的热量，降低光伏板2的温度。转动台3停止转动时，雨水充满水管9，水管9与光伏板2直接接触，水管9与光伏板2通过热交换也能带走光伏板2上的部分热量。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.太阳能光伏装置，包括光伏板和倾斜设置的安装座，其特征在于，还包括滑轮和上端开口的蓄水盒；所述安装座的表面开有凹槽，光伏板安装在凹槽内；所述滑轮转动连接在安装座上部的侧壁；所述蓄水盒位于光伏板的表面，蓄水盒的底面开有只能朝蓄水盒内部打开的单向门，安装座的下部设有用于将单向门顶开的顶杆；安装座内设有位于光伏板背面一侧的冷却单元；安装座的下部开有集水槽，安装座的下部内开有呈圆柱形并具有出水侧和进水侧的空腔；所述空腔内转动连接有与空腔偏心设置的转动台，转动台均与空腔的两侧接触；所述转动台上开有多个沿周向均匀分布的滑槽，滑槽上滑动连接有与空腔侧壁接触的叶片，滑槽和叶片之间连接有弹簧；所述空腔、转动台、叶片和弹簧共同构成了叶片泵结构；所述冷却单元与空腔的出水侧连通，集水槽通过管道与空腔的进水侧连通；所述转动台的一侧连接有转轴，转轴的一端穿过安装座且位于安装座外；所述转轴上环绕有卷尺弹簧，卷尺弹簧的一端固定在转轴上，另一端连接有拉绳；所述拉绳绕过滑轮并连接在蓄水盒上。

2.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述冷却单元包括冷却通道、吸水条和与空腔出水侧连通的冷凝管；所述吸水条位于冷凝管内，所述冷凝管位于冷却通道内，所述冷却通道位于安装座内且与凹槽连通；所述冷凝管上开有多个通孔，吸水条上设有与通孔配合的凸起，凸起与光伏板的背面接触。

3.如权利要求2所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述冷凝管的进水口处设有只能朝远离空腔一侧打开的第一单向阀，第一单向阀位于通孔与空腔之间。

4.如权利要求2所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述冷凝管设置为沿光伏板背面均匀分布的波浪形。

5.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述冷却单元包括与光伏板背面接触的水管，水管上设有只能朝远离空腔一侧打开的第二单向阀；所述水管的一端与空腔的出水侧连通，另一端与集水槽连通。

6.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述蓄水盒与光伏板接触的部位设有刷毛。

7.如权利要求1所述的太阳能光伏装置，其特征在于，所述转轴、滑轮位于安装座的同一侧。