CN108449047B - 一种光伏光热综合利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏光热综合利用系统及方法，它解决了现有技术中光伏板散热质量差、能源利用率低的问题，具有可实现自然通风和强制通风、热量利用效率高的有益效果，其方案如下：一种光伏光热综合利用系统，包括散热组件，设于光伏板的背面，散热组件包括支撑架，支撑架设有贯通的自然通风流道，支撑架内还设有贯通的强制通风流道，强制通风流道的一端与风机连接。当光伏板背面温度正常时，采用自然通风对光伏板降温，当光伏板温度高于设定温度时，启动风机，采用强制通风对光伏板进行降温并对获得的热空气回收利用。

Description

一种光伏光热综合利用系统及方法

技术领域

本发明涉及光伏板散热领域，特别是涉及一种光伏光热综合利用系统及方法。

背景技术

随着人类对能源需求的增加，化石能源在被利用过程中存在的污染问题和供需关系问题愈发突出，清洁环保、用之不竭的太阳能作为一种新兴能源得到了越来越多的关注。目前对太阳能利用的主流方式是利用“光生伏特效应”原理，采用太阳能电池将太阳能转化为电能，这个过程简单安全，但是太阳能电池发电性能受工作温度的影响很大，工作温度升高会导致太阳能电池发电性能降低。如何实现光伏板的合理高效冷却是当今学术研究的热点，目前的光伏板冷却的方法有风冷、液冷、相变材料冷却等技术，但是存在结构复杂、可靠性差、成本高等缺点，而且更没有对热量进行回收重复利用。

因此，需要对一种光伏光热综合利用系统进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种光伏光热综合利用系统，可根据情况实现自然通风和强制通风，有效提高通风效率，从而快速实现对光伏板的冷却。

一种光伏光热综合利用系统的具体方案如下：

一种光伏光热综合利用系统，包括：

散热组件，设于光伏板的背面，散热组件包括支撑架，支撑架设有贯通的自然通风流道，支撑架内还设有贯通的强制通风流道，强制通风流道的一端与风机连接。

上述系统，不仅可以通过自然通风对散热组件进行自然通风，也可以通过强制通风，对光伏板进行快速散热，根据实际情况采用不同的通风方式，节约能源。

进一步地，自然通风流道设置在所述支撑架的第一方向，强制通风流道设于所述支撑架的第二方向。

进一步地，为了保证自然通风效果，所述第一方向与第二方向相互垂直设置。

进一步地，所述支撑架为铝合金框架，支撑架包括底板和设于底板周侧的支撑杆，在支撑架内，光伏板与底板之间的空间为通风流道空间。

进一步地，所述底板内表面设置弧形体，弧形体的两侧与底板固连，弧形体的长度方向与自然通风流道方向一致。当气流在第二方向流动时，通过弧形体的设置可以使下层气流参与换热，从而增强整体换热效果。

进一步地，所述支撑架内倾斜设有多组扰流板，扰流板通过两组肋条固定在支撑架内侧，相邻的扰流板间隔设定距离设置，扰流板的长度方向与自然通风流道方向一致，肋条与底板平行设置，且扰流板高于弧形体设置。

进一步地，所述扰流板的长度方向与弧形体的长度方向一致，弧形体为空心半圆柱体，弧形体的长度与底板的长度一致。

进一步地，所述扰流板相对于支撑架底板的倾斜角度在30°-60°之间，通过扰流板的倾斜设置，可以使得气流以较高速度冲刷光伏板背面增强降温效果。

进一步地，所述强制通风流道的出口端或入口端与所述的风机连接，风机与控制器连接。

进一步地，所述强制通风流道的出口端设置回收管，回收管端部与三通阀的一端连接，三通阀一端与设于室内的开口管连接，另一端与设于水箱一侧的换热管连接，三通阀与控制器连接。

进一步地，系统还包括设于光伏板背部的温度传感器和位于室内的温度传感器，两个温度传感器均与控制器连接，温度传感器将检测到的温度信号传送给控制器，由控制器控制风机的开启与闭合。

进一步地，当风机开启时，室内空间的温度传感器检测到室内空间的温度变化，并将该信号传送给控制器，由控制器控制三通阀将热空气用于房间供热还是对水箱里的水进行加热。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种光伏板散热方法，采用所述的一种光伏光热综合利用系统，包括以下步骤：

1)当光伏板背部温度处于正常范围时，气流主要通过自然通风流道对光伏板进行自然通风降温；

2)当光伏板背部温度高于设定温度时，启动风机进行强制通风，气流主要通过强制通风流道对光伏板进行强制通风降温，产生的热气流进入回收管；

3)在步骤2)进行的同时，当室内温度低于设定温度时，热气流通过三通阀与开口管将热量传入室内；当室内温度高于设定温度后，热气流通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

4)或者，在步骤2)进行的同时，若室内温度高于设定温度，通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

5)当检测到光伏板背部温度回归到正常范围时，由控制器控制风机停止运转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过对光伏板通风通道的设置，可实现对光伏板的自然通风和强制通风，有效提高通风效率，从而快速实现对光伏板的冷却。

2)本发明通过风机的设置，可实现对光伏板的强制通风，并通过对温度的监控，保证光伏板散热的及时性。

3)本发明通过扰流板的设置，可使得气流以较高速度冲刷光伏板背面增强降温效果，通过弧形体的设置，有利于下层气体参与到光伏板背部的换热过程中，下层气体温度低，更加有利于光伏板的散热。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为一种光伏光热综合利用系统原理图；

图2为一种光伏光热综合利用系统原理图的另一种实例；

图3为一种光伏光热综合利用系统的侧视图；

图4为一种光伏光热综合利用系统的整体结构示意图；

图中：1、光伏板，2、扰流板，3、肋条，4、弧形体，5、底板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种光伏光热综合利用系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种光伏光热综合利用系统，包括散热组件，设于光伏板的背面，散热组件包括支撑架，支撑架设有贯通的自然通风流道，支撑架内还设有贯通的强制通风流道，强制通风流道的出口端或入口端与风机连接。所述强制通风流道的出口端设置回收管，回收管端部与三通阀的一端连接，三通阀一端与设于室内的开口管连接，另一端与设于水箱一侧的换热管连接，三通阀与控制器连接。

系统的控制器为PLC可编程控制器，风机、三通阀与控制器连接，其开闭受控制器控制。系统还包括设于光伏板背部的温度传感器和位于室内的温度传感器，两个温度传感器均与控制器连接，温度传感器将检测到的温度信号传送给控制器，由控制器控制风机的开启与闭合。光伏板背面的温度传感器检测到光伏板背部的温度变化，并将该信号传送给控制器，由控制器控制风机属于开启还是关闭状态。室内空间的温度传感器检测到室内空间的温度变化，并将该信号传送给控制器，由控制器控制三通阀将热空气用于房间供热还是对水箱里的水进行加热。

当光伏板设置有多个时，相邻的多个光伏板可共用一个风机，或者共用同一个回收管路。

如图2所示，在支撑架内，光伏板1与底板5之间的空间为通风流道空间。自然通风流道为A-A’方向，强制通风流道为B-B’方向。为了保证自然通风效果，A-A’方向与B-B’方向相互垂直设置。

如图2和图3所示，支撑架包括底板5，底板5内侧设置多个可提高换热效果的弧形体4，弧形体4的两侧与底板固连。通过弧形体4的设置，气流在B-B’方向流动时，通过弧形体4的设置可以使下层气流参与换热，从而增强整体换热效果。

在强制通风流道进出口处的中部各设置一肋条3，也就是在这两个方向中支撑架中相邻两支撑杆之间设置一肋条，肋条3设于支撑架的中部，两组肋条3之间设有多个倾斜设置的用于使气流冲刷光伏板背部的扰流板2，相邻的扰流板2间隔设定距离，肋条3与底板平行设置，且扰流板2高于弧形体4设置。

扰流板2的长度方向与弧形体4的长度方向一致，弧形体4截面的弧形为半圆或劣弧，弧形体4的长度与底板的长度一致。为保证扰流板的扰流效果同时控制流动压降，扰流板2相对于支撑架底板的倾斜角度在10°-60°之间，相邻扰流板的倾斜角度可相同，通过扰流板2的倾斜设置，可以使得气流以较高速度冲刷光伏板背面增强降温效果。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种光伏板散热方法，采用所述的一种光伏光热综合利用系统，包括以下步骤：

1)当光伏板背部温度传感器检测到该处温度处于正常范围时，气流主要通过自然通风流道对光伏板进行自然通风降温；

2)当光伏板背部温度传感器检测到该处温度高于设定温度时，启动风机进行强制通风，气流主要通过强制通风流道对光伏板进行强制通风降温，产生的热气流进入回收管；

3)在步骤2)进行的同时，当室内温度传感器检测到室内温度低于设定温度时，热气流通过三通阀与开口管将热量传入室内；当室内温度高于设定温度后，热气流通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

4)或者，在步骤2)进行的同时，若室内温度高于设定温度，通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

5)当检测到光伏板背部温度回归到正常范围时，由控制器控制风机停止运转。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光伏光热综合利用系统，其特征在于，包括：

散热组件，设于光伏板的背面，散热组件包括支撑架，支撑架设有贯通的自然通风流道，支撑架内还设有贯通的强制通风流道，强制通风流道的一端与风机连接；

自然通风流道设置在所述支撑架的第一方向，强制通风流道设于所述支撑架的第二方向；

所述第一方向与第二方向相互垂直设置；

所述支撑架包括底板和设于底板周侧的支撑杆，在支撑架内，光伏板与底板之间的空间为通风流道空间；

所述底板内表面设置弧形体，弧形体的两侧与底板固连，弧形体的长度方向与自然通风流道方向一致；所述支撑架内倾斜设有多组扰流板，扰流板通过两组肋条固定在支撑架内侧，相邻的扰流板间隔设定距离设置，扰流板的长度方向与自然通风流道方向一致；

强制通风流道的出口端设置回收管，回收管端部与三通阀的一端连接，三通阀一端与设于室内的开口管连接，另一端与设于水箱一侧的换热管连接，三通阀与控制器连接。

2.根据权利要求 1 所述的一种光伏光热综合利用系统，其特征在于，所述强制通风流道的出口端或入口端与所述的风机连接，风机与控制器连接。

3.根据权利要求 1 所述的一种光伏光热综合利用系统，其特征在于，还包括设于光伏板背部的温度传感器和位于室内的温度传感器，两个温度传感器均与控制器连接。

4.一种光伏板散热方法，其特征在于，采用根据权利要求 1-3 中任一项所述的一种光伏光热综合利用系统，包括以下步骤：

1）当光伏板背部温度处于正常范围时，气流主要通过自然通风流道对光伏板进行自然通风降温；

2）当光伏板背部温度高于设定温度时，启动风机进行强制通风，气流主要通过强制通风流道对光伏板进行强制通风降温，产生的热气流进入回收管；

3)在步骤 2）进行的同时，当室内温度低于设定温度时，热气流通过三通阀与开口管将热量传入室内；当室内温度高于设定温度后，热气流通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

4)或者，在步骤 2）进行的同时，若室内温度高于设定温度，通过三通阀、换热管将热气流的热量传递给水箱内的水；

5)当检测到光伏板背部温度回归到正常范围时，由控制器控制风机停止运转。