CN116241931A - 一种冷却光伏组件生活热水供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷却光伏组件生活热水供热系统，涉及光伏发电技术领域。该系统包括：水冷光伏板组件和蓄热水罐，水冷光伏板组件包括光伏板、散热翅片和换热水管，散热翅片和换热水管布设于光伏板的背部，蓄热水罐内底部设有下布水器，蓄热水罐内顶部设有上布水器，蓄热水罐内部通过活动隔板隔成相分离的上部空间和下部空间，换热水管的底端通过管道与蓄热水罐的下部空间相连通，下布水器与外部水源相连通，换热水管的顶端通过管道与蓄热水罐的上部空间相连通，上布水器与外部生活热水管道相连通。通过本系统能够对光伏板进行有效冷却，提高光伏系统发电量，并对冷却后形成的热水进行储蓄作为生活热水利用。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种冷却光伏组件生活热水供热系统。
背景技术
光伏板是是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成，是目前最为常用的太阳能发电设备。
但在太阳光较为强烈的夏季，光伏板使用过程中会因自身温度升高而导致其发电量下降，光伏板发电能力和其自身温度呈现负温度系数的关系，温度每升高10度，光伏板发电能力会降低1％。尤其是在夏季时候，光伏的温度可能达到50～60度，最高时电池板表面温度能达到70摄氏度，发电量反而受到影响，在此光照条件下光伏板的输出功率反而可能比冬季低。
针对上述问题，目前多采用常规水冷系统对光伏板冷却，但其水温会随水循环逐渐上升，造成冷却效果下降，且冷却光伏板后水无法得到有效利用，造成热能浪费。
鉴于上述原因，本发明提出一种冷却光伏组件生活热水供热系统，用以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却光伏组件生活热水供热系统，该系统能够对光伏板进行有效冷却，提高光伏系统发电量，并对冷却后形成的热水进行储蓄并作为生活热水利用。
本发明提供一种冷却光伏组件生活热水供热系统，包括：水冷光伏板组件和蓄热水罐，所述水冷光伏板组件包括光伏板、散热翅片和换热水管，所述散热翅片和所述换热水管布设于所述光伏板的背部，所述蓄热水罐内底部设有下布水器，所述蓄热水罐内顶部设有上布水器，所述蓄热水罐内部通过活动隔板隔成相分离的上部空间和下部空间，所述换热水管的底端通过管道与所述蓄热水罐的下部空间相连通，所述下布水器与外部水源相连通，所述换热水管的顶端通过管道与所述蓄热水罐的上部空间相连通，所述上布水器与外部生活热水管道相连通。
优选地，所述下布水器位于所述蓄热水罐内的下部空间内，所述上布水器位于所述蓄热水罐内的上部空间内，所述换热水管的底端与所述蓄热水罐之间接有冷却水泵，所述换热水管的顶端与所述蓄热水罐间接有蓄热水泵。
优选地，所述活动隔板的密度大于热水的密度且小于冷水的密度，且所述活动隔板在所述蓄热水罐内部的位置可随热水和冷水的量的变化而移动。
优选地，所述活动隔板由多块隔板组件柔性连接而成，所述隔板组件内填充有保温材料，通过调节保温材料的重量以改变所述活动隔板的密度。
优选地，所述隔板组件内安装有磁铁块，所述蓄热水罐的外部安装有电磁液位传感器，通过所述电磁液位传感器可感应所述活动隔板的位置。
优选地，所述上布水器和所述下布水器均为双层圆盘结构，所述下布水器和所述上布水器的中部分别设有进水孔和出水孔，外部水源的冷水由所述进水孔流入并通过双层圆盘结构的边沿水平流入所述蓄热水罐底部，冷却所述光伏板后的热水由所述出水孔流出并通过双层圆盘结构的边沿水平流入所述蓄热水罐顶部，并用作生活热水。
优选地，所述散热翅片表面与第一温度传感器相接。
优选地，所述冷却水泵与所述蓄热水罐和所述水冷光伏板组件间均接有第二温度传感器，所述蓄热水泵与所述蓄热水罐和所述水冷光伏板组件间均接有第三温度传感器。
优选地，所述蓄热水罐和所述外部生活热水管道间还接有第四温度传感器，所述第四温度传感器和所述外部生活热水管道间还设置有辅助加热器。
优选地，所述蓄热水罐的顶部安装有液位传感器。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.通过设置于光伏板背部的散热翅片和流通有冷水的换热水管对光伏板进行冷却散热，使其在夏季等炎热季节表面温度不至于太高，提高光伏板的发电效率和发电量；
2.通过蓄热水罐进行冷却水补水和热水回收利用，且冷却水和热水在蓄热水罐内隔开，降低冷热水间热传导和对流换热，避免冷却光伏板后的热水能量散失，长时间保持温差，从而使热水能够储存用作生活热水，降低了生活热水所需能耗；
3.通过调节冷热水流量可使光伏板工作在25℃最佳工作温度，进一步提高发电量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明冷却光伏组件生活热水供热系统的连接原理图；
图2为本发明中水冷光伏板组件的具体结构图。
附图标记说明：
1：水冷光伏板组件；101：光伏板；102：散热翅片；103：换热水管；2：蓄热水罐；3：下布水器；4：上布水器；5：活动隔板；501：隔板组件；6：外部水源；7：外部生活热水管道；8：冷却水泵；9：蓄热水泵；10：第一温度传感器；11：第二温度传感器；12：第三温度传感器；13：液位传感器；14：第四温度传感器；15：辅助加热器；16：电磁液位传感器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，一种冷却光伏组件生活热水供热系统，包括：水冷光伏板组件1和蓄热水罐2，其中，水冷光伏板组件1包括光伏板101、散热翅片102和换热水管103，散热翅片102和换热水管103通过固定件布设于光伏板101的背部，均用于对光伏板101进行冷却散热。
蓄热水罐2内底部设有下布水器3，蓄热水罐2内顶部设有上布水器4，蓄热水罐2内部通过活动隔板5隔成相分离的上部空间和下部空间，换热水管103的底端通过管道与蓄热水罐2的下部空间相连通，下布水器3与外部水源6相连通，通过下布水器3用于向蓄热水罐2的下部空间布设冷水，冷水通过管道进入换热水管103，通过换热水管103内流通冷水与光伏板101间进行换热，换热水管103的顶端通过管道与蓄热水罐2的上部空间相连通，上布水器4与外部生活热水管道7相连通。
具体地，下布水器3位于蓄热水罐2内的下部空间内，上布水器4位于蓄热水罐2内的上部空间内，换热水管103的底端与蓄热水罐2之间接有冷却水泵8，换热水管103的顶端与蓄热水罐2间接有蓄热水泵9。
具体地，活动隔板5的密度大于热水的密度且小于冷水的密度，根据工程所需热水、冷水密度，通过调整活动隔板的整体密度，使其满足冷热水隔离的目的。活动隔板5由多块隔板组件501均匀布置且柔性连接而成，隔板组件501为空心结构，其内部填充保温材料，可在其内或表面嵌入小块重物，从而根据所需热水、冷水密度，调整其密度使其可在罐体内随热水和冷水量的变化上下活动，避免卡涩。通过光伏板101加温后的热水储存于蓄热水罐2中，通过活动隔板5可降低蓄热水罐2内上下空间的冷热水间热传导及冷热水间对流换热，使冷热水间热量交换降低，长时间保持温差。
另外，隔板组件501内安装有磁铁块，在蓄热水罐2的外部安装有电磁液位传感器16，通过磁铁块与电磁液位传感器16配合，可在蓄热水罐2外部显示活动隔板5的高度位置，进而达到测量蓄热水罐2内部热水和冷水量的目的。
在本实施例中，上布水器4和下布水器3均为双层圆盘结构，下布水器3和上布水器4的中部分别设有进水孔和出水孔，外部水源6的冷水由中部进水孔流入并通过双层圆盘结构的中间间隙边沿水平流入蓄热水罐2底部，并沿管道流入换热水管103底端，冷却光伏板101换热后的热水由上布水器4中部出水孔流出并通过双层圆盘结构间隙边沿水平流入蓄热水罐2顶部，最终由外部生活热水管道7流出用作生活热水。通过上布水器4和下布水器3使水水平流入流出，可避免水流冲击活动隔板5及扰动水层，保持水层相对稳定，减少换热。
在本实施例中，散热翅片102表面与第一温度传感器10相接，冷却水泵8与蓄热水罐2和水冷光伏板组件1间接有第二温度传感器11，蓄热水泵9与蓄热水罐2和水冷光伏板组件1间均接有第三温度传感器12，其中，第一温度传感器10用于检测散热翅片102表面温度，进而得到与其直接接触的光伏板101表面的温度。两个第二温度传感器11分别用于检测由蓄热水罐2流出的冷水的温度和流入换热水管103的冷却水的温度，通过调节冷却水泵8的流量，可使流入换热水管103的冷水温度保持稳定，密度统一；第三温度传感器12用于检测蓄热水泵9前后的热水的温度数据，通过调节蓄热水泵9的流量，使得流入蓄热水罐2内的热水温度保持稳定，密度统一，通过蓄热水泵9和冷却水泵8配合作用，使进出蓄热水罐2的热水、冷水温度稳定，密度统一，减少液层扰动，确保隔温效果。同时根据光伏板101表面的温度以及冷热水的温度，进而控制冷却水的流量，从而可使光伏板101表面温度保持在合适范围内，保证其发电效率。蓄热水罐2的顶部安装有液位传感器13，通过液位传感器13可监测蓄热水罐2内总的液位高度，通过供水水源流量保持水罐液位稳定。
在本实施例中，蓄热水罐2和外部生活热水管道7间还接有第四温度传感器14，第四温度传感器14和外部生活热水管道7间还设置有辅助加热器15，第四温度传感器14用于检测和光伏板101换热后的热水温度，当其温度不足时可通过辅助加热器15进行加热不足，进而用于生活热水。
另外，可在蓄热水罐2的顶部连接放热水管，当夜间气温低且光伏系统不工作，且不需要生活热水期间，通过放热水管使热水流经光伏板101背面，将剩余热量排放至空气，避免换热管道103冷冻。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，包括：水冷光伏板组件和蓄热水罐，所述水冷光伏板组件包括光伏板、散热翅片和换热水管，所述散热翅片和所述换热水管布设于所述光伏板的背部，所述蓄热水罐内底部设有下布水器，所述蓄热水罐内顶部设有上布水器，所述蓄热水罐内部通过活动隔板隔成相分离的上部空间和下部空间，所述换热水管的底端通过管道与所述蓄热水罐的下部空间相连通，所述下布水器与外部水源相连通，所述换热水管的顶端通过管道与所述蓄热水罐的上部空间相连通，所述上布水器与外部生活热水管道相连通。
2.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述下布水器位于所述蓄热水罐内的下部空间内，所述上布水器位于所述蓄热水罐内的上部空间内，所述换热水管的底端与所述蓄热水罐之间接有冷却水泵，所述换热水管的顶端与所述蓄热水罐间接有蓄热水泵。
3.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述活动隔板的密度大于热水的密度且小于冷水的密度，且所述活动隔板在所述蓄热水罐内部的位置可随热水和冷水的量的变化而移动。
4.根据权利要求3所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述活动隔板由多块隔板组件柔性连接而成，所述隔板组件内填充有保温材料，通过调节保温材料的重量以改变所述活动隔板的密度。
5.根据权利要求4所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述隔板组件内安装有磁铁块，所述蓄热水罐的外部安装有电磁液位传感器，通过所述电磁液位传感器可感应所述活动隔板的位置。
6.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述上布水器和所述下布水器均为双层圆盘结构，所述下布水器和所述上布水器的中部分别设有进水孔和出水孔，外部水源的冷水由所述进水孔流入并通过双层圆盘结构的边沿水平流入所述蓄热水罐底部，冷却所述光伏板后的热水由所述出水孔流出并通过双层圆盘结构的边沿水平流入所述蓄热水罐顶部，并用作生活热水。
7.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述散热翅片表面与第一温度传感器相接。
8.根据权利要求2所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述冷却水泵与所述蓄热水罐和所述水冷光伏板组件间均接有第二温度传感器，所述蓄热水泵与所述蓄热水罐和所述水冷光伏板组件间均接有第三温度传感器。
9.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述蓄热水罐和所述外部生活热水管道间还接有第四温度传感器，所述第四温度传感器和所述外部生活热水管道间还设置有辅助加热器。
10.根据权利要求1所述的冷却光伏组件生活热水供热系统，其特征在于，所述蓄热水罐的顶部安装有液位传感器。
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| CN116961570A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-10-27 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种利用液氨蒸发余冷的光伏提效系统 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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