CN110808711A - 一种光伏板喷雾冷却系统及喷雾冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏板喷雾冷却系统，包括依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；所述集水槽，其位于光伏板的下方，其用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。本发明还公开了一种光伏板喷雾冷却方法。本发明高效降温，喷雾嘴每秒能产生大量雾滴，附着在表面上，吸热迅速蒸发，形成水蒸汽，带走表面的余热量，降温效果极佳，跟传统的光伏板风冷液冷冷却方法比较冷却效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却系统及冷却方法，特别涉及一种光伏板喷雾冷却系统及喷雾冷却方法。
背景技术
目前，当前世界能源形势日趋紧张，太阳能作为重要的可再生能源之一，取之不竭用之不尽，其开发利用和能效提升对于国民经济和能源安全尤为重要，而光伏发电则是人们利用太阳能的主要方法之一。
影响光伏发电效率的外部因素有许多,包括遮挡、光伏组件的污染、板面温度等等。其中温度对光伏板的影响尤为突出，标准状况下的常用的硅太阳电池发电效率只有12％～17％,未转化的太阳能将转变为热量积聚在电池中，使PV板温度升高，对电池的性能、寿命造成不利影响。另外，若PV板温度超出限定范围，将对电池同时造成短期损伤(效率下降)和长期损伤(不可逆损伤)。
目前光伏电池的冷却方式主要分为风冷和液冷两大类，风冷是利用空气自然对流或强制对流对设备进行冷却的方法。液冷则是利用液体工质流动中与壁面导热或对流换热对设备冷却的方法。
从目前研究成果来看，采用风冷冷却后发电效率提升幅度不大，电池温度仍超出环境温度较多，若采用强制对流则存在风机额外功耗。而采用液冷形式时，虽然电池温度得到了大幅下降，但由于在运行过程中持续伴有水泵功耗，且水泵的功耗与流量成正比，因此，系统效率的增加也变得缓慢。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种降温效果好、提高光伏板发电效率、延长光伏板使用寿命的光伏板喷雾冷却系统及喷雾冷却方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种光伏板喷雾冷却系统，包括依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；所述集水槽，其位于光伏板的下方，其用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。
进一步地，所述喷头为扇形或球面状。
进一步地，所述喷头的四周设有挡风板。
进一步地，还包括底座、安装在该底座上用于支撑光伏板的光伏板支架以及用于固定所述喷头的喷头支架；所述喷头支架为网格状框架，所述网格状框架与所述光伏板支架连接。
进一步地，所述喷头在所述网格状框架上均布。
进一步地，所述集水槽位于所述网格状框架的下方，所述集水槽的侧壁与所述光伏板支架连接。
进一步地，所述集水槽为条状，其底部为弧形；其位于倾斜的光伏板的低端的下方，其一侧侧壁与所述光伏板支架连接。
进一步地，还包括控制器和温度传感器；所述温度传感器检测光伏板的温度，所述控制器接收来自所述温度传感器的信号，输出信号控制所述水泵的工作。
本发明还提供了一种光伏板喷雾冷却方法，设置控制器及温度传感器，以及依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；将所述集水槽设于光伏板的下方，用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；将所述传感器设于光伏板上，用于检测光伏板的工作温度并将检测结果输出给所述控制器；通过所述控制器发出信号，来控制所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，使所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；使所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。
进一步地，所述水泵包括两种运行方式；第一种运行方式为时间循环启停控制方式，第一种运行方式通过所述控制器设定水泵开启时间与间隔时间，实现所述水泵定时循环开启；第二种运行方式为控制器根据所述温度传感器的检测结果来控制所述水泵的启停；第二种运行方式设定光伏板工作温度范围；当光伏板温度高于其工作温度的上限值时，开启所述水泵，当光伏板温度低于其工作温度的下限值时，关停所述水泵。
本发明还提供了一种光伏板喷雾冷却方法，该方法为：设置控制器及温度传感器，以及依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；将所述集水槽设于光伏板的下方，用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；将所述传感器设于光伏板上，用于检测光伏板的工作温度并将检测结果输出给所述控制器；通过所述控制器发出信号，来控制所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，使所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。
进一步地，所述水泵包括两种运行方式；第一种运行方式为时间循环启停控制方式，该方式通过所述控制器设定水泵开启时间与间隔时间，实现所述水泵定时循环开启；第二种运行方式为控制器根据所述温度传感器的检测结果来控制所述水泵的启停；设定光伏板工作温度范围；当光伏板温度高于其工作温度的上限值时，开启所述水泵，当光伏板温度低于其工作温度的下限值时，关停所述水泵。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明高效降温，喷雾嘴每秒能产生大量雾滴，附着在表面上，吸热迅速蒸发，形成水蒸汽，带走表面的余热量，降温效果极佳，跟传统的光伏板风冷液冷冷却方法比较降温效果更好。
节能：1小时雾化1公斤水只需消耗几瓦电能，而未蒸发的水体又被重新收集，循环利用。并且与液冷降温方式相比，水泵并不需要持续的运行，
运行可靠：喷雾系统可长期连续运转，无动力易损部件，即使在高粉尘环境中也不损坏。
可控性强：控制器具有温度启停控制功能和时间循环启停控制功能以及缺水断电保护功能，可按照设定的时间段智能运行或根据温度传感器进行启停控制。
喷雾冷却是一种带相变的冷却技术，它具有传热系数大，温度均匀性好，过热度小，循环流量低、能耗小等特点，在工业、农业、临床医学、航空航天等领域已有广泛应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、中空板框；2、光伏板；3、前支撑板；4、后支撑板；5、底座；6、挡风板；7、集水槽；8、温度传感器；9、控制器；10、回水管；11、水箱；12、进水管；13、水泵；14、出水管；15、喷头。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1，一种光伏板喷雾冷却系统，包括依次连通的集水槽7、水箱11、水泵13以及喷头15；所述集水槽7，其位于光伏板2的下方，其用于收集从光伏板2落下的水并将收集后的水输入所述水箱11；所述水泵13抽取所述水箱11内的水并输出至所述喷头15，所述喷头15位于光伏板2的背光面的一侧并与之存在间隙；所述喷头15的喷嘴朝向光伏板2的背光面并向其喷射雾状水。所述集水槽7、所述水箱11、所述水泵13以及所述喷头15依次通过水管连通。其中，所述水箱11设有进水管12、回水管10与出水管14；所述集水槽7通过回水管10与所述水箱11连通，所述水箱11通过进水管12接入自来水等外部水源，所述水箱11通过出水管14与所述水泵13的进水口连通；所述水泵13的出水口通过管路与所述喷头15连通。所述水泵13从所述水箱11中抽取水供给所述喷头15。喷头15上可设有若干个喷嘴。喷雾是高压系统将液体以极细微的水粒喷射出来，喷雾是一种悬浮在气体(如空气)中的微小粒子，可以快速气化吸收热量。可通过水泵13将进入喷头15的水加压，然后采用喷雾式喷头15喷出。
优选地，所述喷头15为扇形或球面状。所述喷头15的中心可垂直于光伏板2的背光面。
优选地，所述喷头15的四周设有用于挡风的挡风板6。挡风板6可采用硬塑料板、金属板等板材。
优选地，还包括底座5、安装在该底座5上用于支撑光伏板2的光伏板2支架以及用于固定所述喷头15的喷头15支架；所述喷头15支架为网格状框架，所述网格状框架与所述光伏板2支架连接。
优选地，所述喷头15在所述网格状框架上均布。所述网格状框架内可设有纵横连通的管路，所述网格状框架上可设有管路的出水口，喷头15与出水口连通。
优选地，所述集水槽7位于所述网格状框架的下方，所述集水槽7的侧壁与所述光伏板2支架连接。
优选地，所述集水槽7为条状，其底部为弧形；其位于倾斜的光伏板2的低端的下方，其一侧侧壁与所述光伏板2支架连接。
优选地，还包括控制器9和温度传感器8；所述温度传感器8检测光伏板2的温度，所述控制器9接收来自所述温度传感器8的信号，输出信号控制所述水泵13的工作。
本发明还提供了一种光伏板2喷雾冷却方法，设置控制器9及温度传感器8，以及依次连通的集水槽7、水箱11、水泵13以及喷头15；将所述集水槽7设于光伏板2的下方，用于收集从光伏板2落下的水并将收集后的水输入所述水箱11；将所述传感器设于光伏板2上，用于检测光伏板2的工作温度并将检测结果输出给所述控制器9；通过所述控制器9发出信号，来控制所述水泵13抽取所述水箱11内的水并输出至所述喷头15，使所述喷头15位于光伏板2的背光面的一侧，并且使所述喷头15与光伏板2之间存在间隙；使所述喷头15的喷嘴朝向光伏板2的背光面并向其喷射雾状水。
优选地，所述水泵13包括两种运行方式；第一种运行方式为时间循环启停控制方式，第一种运行方式通过所述控制器9设定水泵13开启时间与间隔时间，实现所述水泵13定时循环开启；第二种运行方式为控制器9根据所述温度传感器8的检测结果来控制所述水泵13的启停；第二种运行方式设定光伏板2工作温度范围；当光伏板2温度高于其工作温度的上限值时，开启所述水泵13，当光伏板2温度低于其工作温度的下限值时，关停所述水泵13。
水泵13型号可根据系统所需流量和压力选取，水泵13上可设有控制器9喷头15的中心与光伏板2背光面形成垂直的喷射角度，并与之保持一定距离，喷头15在平面均匀排列使得喷雾面积覆盖整个背板。喷头15可采用喷嘴布置方式为广角扇形的喷头15，也可采用喷嘴布置方式为球面式喷头15，覆盖面积广，喷雾通道大而流畅，不会形成水滴。喷头15可选用市售的喷雾式喷头15，型号根据喷头15流量和压力选取。
上述控制器9、温度传感器8等元器件，均可采用市售的产品，比如控制器可选用市售的小型的PLC或单片机等，通过使用现有技术中的控制器、温度传感器等电气元件，采用相应的常规控制电路及控制程序，实现电机的自动启停及正反转。具体的电路连接和控制方法可根据产品说明书，采用常规技术手段的电路连接及常规控制方法即可。
本发明还提供了一种光伏板2喷雾冷却方法，该方法为：设置控制器9及温度传感器8，以及依次连通的集水槽7、水箱11、水泵13以及喷头15；将所述集水槽7设于光伏板2的下方，用于收集从光伏板2落下的水并将收集后的水输入所述水箱11；将所述传感器设于光伏板2上，用于检测光伏板2的工作温度并将检测结果输出给所述控制器9；通过所述控制器9发出信号，来控制所述水泵13抽取所述水箱11内的水并输出至所述喷头15，使所述喷头15的喷嘴朝向光伏板2的背光面并向其喷射雾状水。
优选地，所述水泵13包括两种运行方式；第一种运行方式为时间循环启停控制方式，该方式通过所述控制器9设定水泵13开启时间与间隔时间，实现所述水泵13定时循环开启；第二种运行方式为控制器9根据所述温度传感器8的检测结果来控制所述水泵13的启停；设定光伏板2工作温度范围；当光伏板2温度高于其工作温度的上限值时，开启所述水泵13，当光伏板2温度低于其工作温度的下限值时，关停所述水泵13。
下面以本发明的一个优选实施例来说明本发明的工作原理：
一种光伏板2喷雾冷却系统，由光伏板2、底座5、光伏板2支架、喷头15支架、挡风板6、集水槽7、水箱11、水泵13、温度传感器8、控制器9、管路以及终端扇形喷头15组成。
光伏板2支架可以包括前支撑板3、后支撑板4以及倾斜的中空板框1，前支撑板3、后支撑板4上下分别与中空板框1和底座5相连，前支撑板3、后支撑板4也可以用四个支撑柱代替。底座5固定于地面，中空板框1上放置光伏板2。中空板框1下方开放的侧面设置有挡风板6，这样喷头15的四周就都设有挡风板6，以减小外界环境风对喷雾的影响，挡风板6的高度达到足以遮挡喷头15即可。中空板框1下檐设有条形集水槽7，水槽通过回水管10与水箱11连接，通过收集光伏板2背光面上滑落的水，实现水的循环利用。水箱11设有进水管12、回水管10与出水管14，水箱11的进水管12接入自来水，水箱11的回水管10与集水槽7相连，水箱11的出水管14与水泵13的进水口连通，水泵13的出水口与终端喷头15连通。水泵13型号根据系统所需流量和压力选取，水泵13上有控制器9，控制器9与光伏板2上的温度传感器8电连接。终端喷头15与管路连接，喷头15的中心与光伏板2背光面形成垂直的喷射角度，并与之保持一定距离，喷头15在平面均匀排列使得喷雾面积覆盖整个背板。喷头15采用广角扇形喷头15，覆盖面积广，喷雾通道大而流畅，不会形成水滴。喷头15的型号根据喷头15流量和压力选取。
控制器9与水泵13相连，可设置两种运行方式。第一种是时间循环启停控制，设定水泵13开启的时间与间隔时间，实现定时循环喷雾降温。第二种是通过光伏板2上的温度传感器8与控制器9相连，根据温度进行喷雾启停控制。当光伏板2工作温度高于其温度上限时，温度传感器8把信号传输到控制器9，执行一次喷雾任务，直到背板温度降低到于其温度下限时，此时喷雾停止，背板上水珠继续吸热蒸发，温度降继续下降。待背板温度上升高于温度上限时，再次开启喷雾，如此往复循环。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，包括依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；所述集水槽，其位于光伏板的下方，其用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。
2.根据权利要求1所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，所述喷头为扇形或球面状。
3.根据权利要求1所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，所述喷头的四周设有挡风板。
4.根据权利要求1所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，还包括底座、安装在该底座上用于支撑光伏板的光伏板支架以及用于固定所述喷头的喷头支架；所述喷头支架为网格状框架，所述网格状框架与所述光伏板支架连接。
5.根据权利要求4所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，所述喷头在所述网格状框架上均布。
6.根据权利要求4所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，所述集水槽位于所述网格状框架的下方，所述集水槽的侧壁与所述光伏板支架连接。
7.根据权利要求6所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，所述集水槽为条状，其底部为弧形；其位于倾斜的光伏板的低端的下方，其一侧侧壁与所述光伏板支架连接。
8.根据权利要求1至7任一所述的光伏板喷雾冷却系统，其特征在于，还包括控制器和温度传感器；所述温度传感器检测光伏板的温度，所述控制器接收来自所述温度传感器的信号，输出信号控制所述水泵的工作。
9.一种光伏板喷雾冷却方法，其特征在于，设置控制器及温度传感器，以及依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；将所述集水槽设于光伏板的下方，用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；将所述传感器设于光伏板上，用于检测光伏板的工作温度并将检测结果输出给所述控制器；通过所述控制器发出信号，来控制所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，使所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；使所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。
10.根据权利要求9所述的光伏板喷雾冷却方法，其特征在于，所述水泵包括两种运行方式；第一种运行方式为时间循环启停控制方式，第一种运行方式通过所述控制器设定水泵开启时间与间隔时间，实现所述水泵定时循环开启；第二种运行方式为控制器根据所述温度传感器的检测结果来控制所述水泵的启停；第二种运行方式设定光伏板工作温度范围；当光伏板温度高于其工作温度的上限值时，开启所述水泵，当光伏板温度低于其工作温度的下限值时，关停所述水泵。
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