CN109150097A - 一种光伏组件冷却集热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件冷却集热系统，包括光伏电池板，铝制容器，肋片，热管，复合相变材料，针肋，集热水箱；光伏电池板覆盖在铝制容器上方，两者之间的间隙通过导热胶水粘接，铝制容器装有复合相变材料。肋片通过导热胶粘结在光伏电池板的背板，热管粘结在肋片之间的间隙中，热管的蒸发段安装在铝制容器中，冷凝端安装在集热水箱中，冷凝端做成针肋的形式。热管内的工质在蒸发段吸收肋片以及复合相变材料的热量并在冷凝段凝结成液体，把光伏电池板的热量转移到集热水箱中。本发明提供的光伏组件冷却集热系统不仅能迅速降低光伏电池板的温度，提高发电效率，还可以对多余热量收集利用，实现太阳能光电光热综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏组件冷却集热系统，属于光伏技术领域。
背景技术
目前，光伏组件的效率比较低，未被转化成电能的能量一部分被反射，另一部分使组件的温度升高。硅光伏组件的温度每升高1℃，其光电转换效率约下降0.5％，长时间的高温还将导致电池不可逆转地损坏。因此，提高光伏组件表面温度控制技术是至关重要的。
常见的光伏电池冷却的方法有水冷、风冷两种形式。风冷通常以强制对流或自然对流的方式将电池背板的热量带走，不过它的散热效果不明显。如果采取水冷却的方式，还要考虑光伏冷却散热的均匀性和高效性问题，因此，如何安全高效地对光伏组件进行冷却换热，已经成为光伏热电联产一个很关键的技术问题。
发明内容
本发明针对所要解决的技术问题，提供一种光伏组件冷却集热系统。降低组件的温度，提高发电量。同时，收集利用多余热量，实现太阳能热电综合利用。
本发明的技术方案如下：
一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述系统包括光伏电池板，铝制容器，肋片，热管，复合相变材料，针肋，集热水箱；
所述铝制容器为上方开口的长方体状，所述光伏电池板覆盖在铝制容器上方，两者之间的间隙通过导热胶水粘接；所述铝制容器设有复合相变材料，所述光伏电池板用于接收太阳光的一面为正面，相对的面为背面，所述肋片通过导热胶粘结在光伏电池板的背板，肋片与铝制容器底部接触，肋片之间存在间隙；所述热管依次包括蒸发段、绝热段以及冷凝段，所述热管的蒸发段设置在铝制容器中，粘接在肋片之间的间隙中，所述热管的冷凝段位于集热水箱内，位于蒸发段与冷凝段之间的绝热段裸露在空气中，所述热管的冷凝段上设置若干针肋。
上述复合相变材料的制作方法为：熔点40℃-60℃的石蜡和铝粉在油浴锅中加热至石蜡完全融化，经过电动搅拌机的搅拌后，自然冷却成复合相变材料。
上述肋片和针肋所采用的材质为铝。
上述热管在穿出铝制容器和穿入集热水箱的端口处通过导热硅胶粘结。
上述集热水箱包括入水口、出水口、泄水口，所述入水口、出水口与水泵相连，泄水口用于排水。
上述针肋沿着热管的圆周面呈周向均匀排布。
本发明所达到的有益效果：
（1）利用热管技术和相变原理取代了传统的水冷散热器的设计，能迅速带走光伏背板热量，提高散热的均匀性。
（2）提高了光电的转化效率，同时收集了余热，提高了太阳能的综合利用效率。
（3）由于使用了热管和复合相变材料，在水泵突然中断的情况下，也能有效地进行降温。
(4)集热水箱可以进行串并联，组成更大的热水系统。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明整体结构的平面示意图；
图3为热管冷凝端的结构示意图；
图中：光伏电池板1，铝制容器2，肋片3，热管4，复合相变材料5，针肋 6，集热水箱7，入水口 8，出水口9，泄水口10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，一种光伏组件冷却集热系统，所述系统包括光伏电池板1，铝制容器2，肋片3，热管4，复合相变材料5，针肋6，集热水箱7；
所述铝制容器2为上方开口的长方体状，所述光伏电池板1覆盖在铝制容器2上方，两者之间的间隙通过导热胶水粘接；所述铝制容器2设有复合相变材料5，所述光伏电池板1用于接收太阳光的一面为正面，相对的面为背面，所述肋片3通过导热胶粘结在光伏电池板1的背板，肋片3与铝制容器2底部接触，肋片3之间存在间隙；所述热管4依次包括蒸发段、绝热段以及冷凝段，所述热管4的蒸发段设置在铝制容器2中，粘接在肋片3之间的间隙中，所述热管4的冷凝段位于集热水箱7内，位于蒸发段与冷凝段之间的绝热段裸露在空气中，所述热管4的冷凝段上设置若干针肋6。
上述复合相变材料5的制作方法为：熔点40℃-60℃的石蜡和铝粉在油浴锅中加热至石蜡完全融化，经过电动搅拌机的搅拌后，自然冷却成复合相变材料。
上述肋片3和针肋6所采用的材质为铝。
上述热管4在穿出铝制容器2和穿入集热水箱7的端口处通过导热硅胶粘结。
上述集热水箱7包括入水口8、出水口9、泄水口10，所述入水口8、出水口9与水泵相连，泄水口10用于排水。
如图3所示，上述针肋6沿着热管4的圆周面呈周向均匀排布。
本发明的设计原理如下：
当光照充足时，光伏电池板1的温度开始上升。肋片3与光伏电池板1的背板直接接触，增加了散热面积。本发明设计的肋高等于铝制容器2的深度，肋片3与铝制容器2底部直接接触，由于铝的导热性较高，有利于将光伏电池板1背板的热量通过肋片直接传递到铝制容器底部，这就相当于增加了复合相变材料5的纵向导热能力，使复合相变材料的热提取率提高。同时热管的蒸发段布置在肋片之间间隙中，热管不仅直接吸收肋片的热量，还能增加复合相变材料的横向导热能力，复合相变材料5的空间导热能力得到了增强，从而导致更大的冷却。铝制容器2中装有复合相变材料5，它的相变潜热很大，当它从固态变成液态时，能吸收大量周围的热。热管的的蒸发段吸热后，其中的工质吸热汽化后流向热管冷凝段；在冷凝段，热管4的工质把热量释放给集热水箱7的水后凝结成液态的工质，液态的工质依靠毛细抽吸力以及整个装置倾斜放置受到的重力作用经热管绝热段的回流到蒸发段，重新吸热汽化。热管冷凝端布置针肋6，提高了热管元件与集热水箱的换热效率。
进入夜晚后，随着环境温度低于复合相变材料5的熔点后，复合相变材料5逐渐凝固，在第二天白天循环重复利用。
上述实施方式将光伏电池板的热量转移到集热水箱7中。由于使用了复合相变材料5和热管4，光伏电池板1的散热更均匀。此外，本发明还能将光伏电池板表面的热量收集起来，获得额外的热能效益。
上述实施方式为单个光伏组件冷却集热系统的运行方式，集热水箱的进水口8和出水口9可以通过串并联，从而满足生产生活中不同的水温需求。达到需求水温的水通过泄水口10进入大型集热水箱。
本发明解决了光伏电池板在高温下温度不均匀和发电效率低的问题，同时提高了光热光电的综合利用效率。该系统可模块化生产，安装方便且稳定性高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述系统包括光伏电池板，铝制容器，肋片，热管，复合相变材料，针肋，集热水箱；
所述铝制容器为上方开口的长方体状，所述光伏电池板覆盖在铝制容器上方，两者之间的间隙通过导热胶水粘接；所述铝制容器设有复合相变材料，所述光伏电池板用于接收太阳光的一面为正面，相对的面为背面，所述肋片通过导热胶粘结在光伏电池板的背板，肋片与铝制容器底部接触，肋片之间存在间隙；所述热管依次包括蒸发段、绝热段以及冷凝段，所述热管的蒸发段设置在铝制容器中，粘接在肋片之间的间隙中，所述热管的冷凝段位于集热水箱内，位于蒸发段与冷凝段之间的绝热段裸露在空气中，所述热管的冷凝段上设置若干针肋。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于所述复合相变材料的制作方法为：熔点40℃-60℃的石蜡和铝粉在油浴锅中加热至石蜡完全融化，经过电动搅拌机的搅拌后，自然冷却成复合相变材料。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述肋片和针肋所采用的材质为铝。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述热管在穿出铝制容器和穿入集热水箱的端口处通过导热硅胶粘结。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述集热水箱包括入水口、出水口、泄水口，所述入水口、出水口与水泵相连，泄水口用于排水。
6.根据权利要求1所述的一种光伏组件冷却集热系统，其特征在于：所述针肋沿着热管的圆周面呈周向均匀排布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190104 |