CN202064542U - 采用热管散热的光伏光热构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采用热管散热的光伏光热构件，主要由光伏组件、热管散热机构、隔热腔和底板组成；热管散热机构由热管和导热通道连接而成；光伏组件与底板平行放置，四周密封形成隔热腔，热管的蒸发端与光伏组件的背板紧密贴合，热管的冷凝端与导热通道连接，热量通过导热通道带走，并可加以利用，实现热电联产。本实用新型具有结构简单、易于安装及发电效率高的特点，既满足隔热保温等建筑性能要求，又满足发电性能的要求，是一种新型的光伏建筑材料。

Description

采用热管散热的光伏光热构件

技术领域

 本实用新型涉及光伏发电及建筑材料技术领域，特别涉及一种采用热管散热的光伏光热构件。

背景技术

光伏建筑一体化（BIPV）是在建筑中减少不可再生资源消耗的重要手段，光伏构件将光伏电池与建筑材料紧密结合，已成为BIPV的一个发展趋势。对光伏构件的性能要求是在满足隔热保温等建筑性能的同时，还要满足发电性能，但光伏构件在工作过程中会导致光伏电池温度升高，而光伏电池的发电效率是因温度升高而降低的，因而光伏构件的散热成为亟待解决的关键问题。

近年来，人们对光伏电池的散热做了大量的研究。传统的光伏电池散热技术有风冷法、水冷法等方法。风冷法结构简单，投资小，对电池有一定的冷却效果，但是由于空气比热容较小，风冷对流换热系数较低，冷却效果不理想，而且在强制对流时风扇还需要消耗额外的电能，并受到各种安装条件限制，在玻璃幕墙或建筑外墙上很难安装强制对流装置或预留充足的通风空间。相对于风冷而言，水冷散热效率有显著提高，但是散热装置比较复杂，成本也较高，一般还需要消耗泵的能量，而且存在漏水、管板破裂、散热不均等问题，不是建材型光伏构件散热的理想方式。

对于应用面最为广泛的光伏真空玻璃构件及光伏瓦，采用常规的风冷及水冷的方式已不能满足使用的要求。具有内置光伏电池片的真空玻璃光伏构件是光伏幕墙最典型的一种结构，由于其散热性能差，严重影响了光伏电池的发电效率，使其应用受到极大的限制，并且很难采用风冷或水冷的方式进行冷却。因此，如何能够使光伏构件在满足建筑隔热保温性能的同时，实现光伏构件高效散热，大大降低光伏电池工作时的温度，提高光伏电池的发电效率，并且有效利用光伏电池产生的热量产生热水，已经成为建材型光伏构件广泛应用的一个急需解决的难题。突破这个瓶颈，对加速BIPV的发展进程具有重要意义。

发明内容

针对传统的散热方式不能满足建材型光伏构件散热要求的这一现状，本实用新型提供一种采用热管散热的光伏光热构件，可以使光伏电池高效散热，大大降低光伏电池工作时的温度，提高光伏电池的发电效率，具有结构简单、易于安装、发电量大、用途广泛等优点，既满足光伏构件隔热保温等建筑性能要求，又满足光伏构件发电性能的要求，还能为建筑提供热水，可以方便地实现光伏、光热与建筑一体化，是一种实用的新型建材型光伏光热构件。

本实用新型提供的一种采用热管散热的光伏光热构件，主要由光伏组件、热管散热机构、隔热腔、密封胶和底板组成；热管散热机构由热管和导热通道连接而成；光伏组件与热管紧密贴合，光伏组件与底板平行放置，四周用密封胶密封连接，形成隔热腔，热管处于隔热腔内的部分为蒸发端，与光伏组件的背板紧密贴合连接，热管伸出隔热腔以外的部分为冷凝端，与导热通道连接。

本实用新型所述热管优选微热管，特别优选板式微热管，板式微热管内有多排平行排列的微通道，微通道内灌有起相变传热的流动工质。所述底板为玻璃、高分子材料或金属材料。所述光伏组件主要由玻璃、光伏电池及背板依次贴合组成，其中光伏电池为晶硅电池或非晶硅电池。所述光伏光热构件的外形尺寸符合建筑模数的要求。所述导热通道的横截面形状为圆形、方形或其它任何形状。

以下对本实用新型进一步补充说明。

所述隔热腔由光伏组件与底板经过四周密封组成，隔热腔可以是以下四种情况：           

（1）隔热腔全部为真空；

（2）隔热腔全部为中空；

（3）隔热腔为真空和保温材料填充相结合或中空和保温材料填充相结合；

（4）隔热腔全部为保温材料填充。

所述热管的冷凝端与导热通道连接方式为以下两种情况之一：

（1）热管的冷凝端直接插入到导热通道中，热管壁与导热通道内循环液体直接接触；

（2）热管的冷凝端与导热通道的外壁相贴合，热管与导热通道的循环液体间接接触。

所述隔热腔四周放置隔离块，固定好后用密封胶将四周密封，中间抽成一定程度的真空，或在中空状态放置干燥剂来吸收水蒸气，保证隔热腔干燥。这样隔热腔既起到隔热保温的作用，又能防止水雾产生，延长了光伏电池使用寿命。

所述光伏光热构件在有阳光照射情况下，光伏电池在发电同时产生热量，通过热管散热机构中热管的蒸发端吸收热量，降低光伏电池的工作温度，提高发电效率。热管的冷凝端与导热通道相连，热管吸收的热量在其冷凝端放热，通过导热通道中的循环流动液体将热量带走，并加以利用，产生热水。

所述光伏光热构件的相邻两个构件的导热通道可以是相联的，其中流动液体形成一个循环。

本实用新型所述的采用热管散热的光伏光热构件，优势在于：

（1）由于本实用新型的光伏光热构件具有热管散热机构，热管的高效导热性能可以使光伏电池高效散热，大大降低光伏电池工作时的温度，提高光伏电池的发电效率。

（2）由于本实用新型的光伏光热构件导热通道与热管的冷凝端相连，光伏系统产生的热量可以通过导热通道中的流动工质吸收并加以合理利用，使得系统在产生电能的同时还能产生热水。

（3）由于本实用新型的光伏光热构件具有隔热腔，隔热腔起到隔热保温并防止水雾产生的作用，延长了光伏电池使用寿命。并且，这种结构使本实用新型所述光伏光热构件，在利用太阳能发电的同时，还可满足隔热保温等建筑性能要求，是一种实用、高效的新型建材型光伏光热构件。

（4）本实用新型的光伏光热构件可与建筑融合为一体，根据需求用作为建材构件，用于光伏幕墙、光伏屋顶、光伏遮阳棚等的建筑结构中。

附图说明

图1为本实用新型光伏光热构件的实施例结构示意图，该结构中的光伏组件由晶硅电池组成，适合于作为光伏瓦等无透光要求的建材构件。

图2为本实用新型光伏光热构件的另一种实施例结构示意图，该结构中的光伏组件由非晶硅电池组成，适合于作成光伏真空玻璃、光伏透光板等有透光要求的建材构件。

图3为本实用新型光伏光热构件的另一种实施例结构示意图，该结构中的热管冷凝端与导热通道外壁直接贴合。

图4为本实用新型光伏光热构件的另一种实施例结构示意图，该结构中热管与导热通道的外壁接触传热，圆形导热通道上加工有向内的凹槽，热管的冷凝端直接插入到凹槽内。

在图中：

1—光伏组件，        2—密封胶，          3—隔热腔， 

4—底板，            5—隔离块，          6—导热通道，

7—热管，             8—玻璃，            9—晶硅电池，

10—非晶硅电池,         11—电池背板。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型做进一步地详细说明，但是本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

如图1所示，光伏光热构件主要由光伏组件1、热管散热机构、隔热腔3和底板4组成；热管散热机构由热管7和导热通道6连接组成，光伏组件1与底板4平行放置，四周用密封胶2密封连接，形成隔热腔3；热管7处于隔热腔的内端为蒸发端，与光伏组件背板贴合相连，热管7的外端为冷凝端，与导热通道6连接；光伏组件1由透光玻璃8、晶硅电池9和电池背板11组成；底板4由金属板制成；所述隔热腔四周放置隔离块5，固定好后用密封胶2将四周密封，隔热腔为真空或中空，其中放置保温材料，保证隔热腔具有更好的隔热保温性能。

实施例2

如图2所示，如图1所示，光伏光热构件主要由光伏组件1、热管散热机构、隔热腔3和底板4组成；热管散热机构由热管7和导热通道6连接组成，光伏组件1与底板4平行放置，四周用密封胶2密封连接，形成隔热腔3；热管7处于隔热腔的内端为蒸发端，与光伏组件背板贴合相连，热管7的外端为冷凝端，与导热通道6连接；光伏组件1由透光玻璃8、非晶硅电池10和电池背板11组成；非晶硅电池10具有一定的间隙以保证透光性；所述电池背板11及构件底板4由玻璃组成以保证构件的透光性；所述隔热腔四周放置隔离块5，固定好后用密封胶2将四周密封，隔热腔为真空或中空状态，以保证隔热保温性能。

实施例3

如图3所示，光伏光热构件的组成和原理与图1及图2相同，主要区别在于热管7冷凝端与导热通道6的连接方式不同，该结构中的热管7冷凝端与导热通道6外壁贴合。这样传热效果比图1及图2所示稍差，但是导热通道和热管的连接更加可靠，可以防止导热通道中的循环液体渗漏。

实施例4

如图4所示，光伏光热构件的组成和原理与图1及图2相同，主要区别在于热管7冷凝端与导热通道6的连接方式不同，该结构中圆形导热通道6上加工有向内的凹槽，热管7的冷凝端直接插入到凹槽内，并在接触表面涂上导热胶，使热管7冷凝端与导热通道6外壁直接贴合，这种连接方式在提高连接可靠性的同时，增大了冷凝段散热的接触面积，使散热效果更佳。

Claims (10)

1.一种采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，主要由光伏组件（1）、热管散热机构、隔热腔（3）和底板（4）组成；热管散热机构由热管（7）和导热通道（6）连接而成；光伏组件（1）与底板（4）平行放置，四周密封，形成隔热腔（3）；热管（7）的蒸发端与光伏组件（1）的背板贴合，热管（7）的冷凝端与导热通道（6）连接。

2.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述热管（7）为微热管。

3.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述热管（7）为板式微热管，内有多组平行排列的微通道，微通道内灌有起相变传热的流动工质。

4.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述隔热腔(3)为真空或中空状态。

5.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述底板（4）为玻璃、高分子材料或金属材料。

6.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述光伏组件（1）主要由玻璃、光伏电池及背板依次贴合组成，其中光伏电池为晶硅电池或非晶硅电池。

7.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述光伏光热构件的外形尺寸符合建筑模数的要求。

8.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述隔热腔（3）四周放置隔离块（5），固定好后用密封胶（2）将四周密封。

9.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，所述光伏光热构件的相邻两个构件的导热通道相联，其中流动液体形成一个循环，通过导热通道带走的热量，可加以利用，实现热电联产。

10.根据权利要求1所述采用热管散热的光伏光热构件，其特征是，热管（7）的冷凝端与导热通道（6）连接方式为以下两种情况之一：

①热管（7）的冷凝端直接插入到导热通道（6）中，热管壁与导热通道（6）内的循环液体直接接触；

②热管（7）的冷凝端与导热通道（6）的外壁相贴合，热管（7）与导热通道（6）的循环液体间接接触。

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