CN202855781U - 一种光伏模块冷却单元 - Google Patents

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王云峰
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Abstract

一种光伏模块冷却单元，包括：进水口、出水口、外腔壁、肋片、金属壳腔室；在上部开口的盒状矩形的金属壳腔室底部一端设两个进水口，在金属壳底部的另一端设置两个出水口；两个进水口和两个出水口之间的区域内设有肋片；肋片的高度与金属壳腔室的厚度相同；需降温的光伏模块的四边固定在外腔壁上，直接贴于金属壳腔室的开口部分，光伏模块的底面与肋片相接触；光伏模块正好盖住金属壳腔室和肋片，形成一个密闭冷却介质腔室。本实用新型能单独使用，也能方便、快捷地组合成大型冷却部件给光伏模块冷却降温；适用于各种线聚集，点聚集光伏发电系统。

Description

一种光伏模块冷却单元
技术领域
本实用新型属于太阳能应用领域，涉及一种利用液体冷却介质给太阳能光伏模块换热冷却的装置，主要应用于聚光光伏系统中。
背景技术
太阳能作为传统能源的重要替代物，因其可再生和环境友好的特点已经受到极大的重视。特别是随着硅材料生产和提纯技术的进步，光伏电池的成本大大下降，从而使光伏发电获得极大发展，但是光伏发电效率仍待提高。目前，提高太阳能光伏发电效率的有效方法之一是提高光伏电池接收到的光照强度，即采用聚光方式。聚光方式有多种，目前常见的聚光器有CPC聚光器，槽式聚光器，碟式聚光器和菲涅尔式聚光器。这些聚光器均能使焦点处的光强成倍增加，但同时也必然带来大量的热量。而光伏电池温度升高会引起其光-电转换效率的下降，长期处于较高工作温度状态会加速其老化，至会因导致光伏电池永久性的损坏。因此对光伏电池采取换热冷却是提高太阳能光电转换效率的关键性措施。
常用的换热冷却装置多由铜或铝作为换热材料，与光伏模块相接触，由空气或液体介质带走热量，达到冷却的目的。但是，对于高温部件，很难达到瞬间冷却的换热效果，特别是对于太阳能聚光系统而言，大量的热量聚集于光伏电池上，一般的换热器不能使光伏电池模块的温度有效降低，而且在多个模块组合应用时，冷却设备尺寸规模则受到限制。
实用新型内容
本实用新型技术解决问题：为了克服现有的换热冷却装置对高温部件冷却能力不足、换热不均匀和规模限制的问题,提供一种光伏模块冷却单元，这种新型循环冷却结构，通过改进装置内部结构，不仅能对光伏模块迅速降温，使整个换热面温度均匀；此外，便于光伏模块之间的相互连接，还可根据时间需要组织成串、并联回路，特别适用于大型聚光太阳能冷却换热。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏模块冷却单元，其特征在于包括：进水口1、出水口2、外腔壁3、肋片4、金属壳腔室5；在上部开口的盒状矩形的金属壳腔室5底部一端设进水口1，在金属壳腔室5底部的另一端设置出水口2；在金属壳腔室5底部的进水口1和出水口2之间的区域内设有肋片4；肋片4的高度与金属壳腔室5的厚度相同；需降温的光伏模块7的四边固定在外腔壁3上，直接贴于金属壳腔室5的开口部分，光伏模块7的底面与肋片4相接触；光伏模块7正好盖住金属壳腔室5和肋片4，形成一个密闭冷却介质腔室。
所述肋片4为多个条状直肋片，各条状直肋片排列呈平行状。
所述冷却单元四边设有安装连接扣6。
所述光伏模块7直接贴于金属壳腔室5开口部分，光伏模块7底面与肋片4相接触。
所述进水口1和出水口2分别为一个或两个。
本发明的冷却单元是模块化形式，在所述冷却单元四边设有安装连接扣，既可单独使用，又可根据实际需要组合成大型换热部件，根据所需光伏模块的数量而配置相应的冷却单元，组装方便、快捷。
本实用新型与现有技术相比的有益效果：
（1）本实用新型增加了肋片，提高光伏模块与冷却介质的换热效率，增大与冷却介质的接触面积，并强化冷却温度的均匀性。
（2）本实用新型的结构中冷却介质不会停滞于局部，吸热后迅速将热量带走，能将局部热量瞬间带走。
（3）若在出现故障，本实用新型中的冷却介质循环突然中断的情况下，金属壳腔室内仍能储存一定容量的冷却介质，在冷却液气化之前能抑制光伏电池温度过快升高，从而有效保护了电池，为排除故障争取时间。
（4）本实用新型可作为模块化换热器组合成多个串、并联冷却部件使用。
（5）本实用新型中的肋片为直立肋片，其排列呈平行状，使冷却液在肋片所形成的通道内由进口端向出口端均匀流动。
附图说明
图1是本实用新型的实施例的三维原理图；
图2是本实用新型的另一实施例的三维原理图；
图中所示为1.进水口，2.出水口，3.外腔壁，4.肋片，5.金属壳腔室，6.安装连接扣，a.第一冷却单元，b.第二冷却单元，光伏模块7。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一个实施例中，包括：两个进水口1、两个出水口2、外腔壁3、肋片4、金属壳腔室5；在上部开口的盒状矩形的金属壳腔室5底部一端设两个进水口1，在金属壳腔室5底部的另一端设置两个出水口2；在金属壳腔室5底部的两个进水口1和两个出水口2之间的区域内设有肋片4，其中肋片4为多个条状直肋片，各条状直肋片排列呈平行；肋片4的高度与金属壳腔室5的厚度相同；需降温的光伏模块7的四边固定在外腔壁3上，直接贴于金属壳腔室5的开口部分，光伏模块7的底面与肋片4相接触；光伏模块7正好盖住金属壳腔室5和肋片4，形成一个密闭冷却介质腔室。
由两个进水口1向金属壳腔室5内喷射的冷却液与光伏模块7直接接触换热，冷却液在压力作用下，在肋片4、金属壳腔室5与光伏模块7所形成的微通道内进水口向出水口处流动，最终从出水口流出，将热量带走。两个进水口1、两个出水口2的大小通常要根据所需要冷却光伏模块7的温度以及大小尺寸来制作，确保有效的冷却效果。
如图2所示，第一冷却单元a的安全连接扣6与第二冷却单元b的金属壳腔室5相连接，即将两个独立冷却单元组合成一个冷却器。根据实际光伏板工作情况和温度需要，可将其设置为并联或串联工作方式。例如：将第一冷却单元a的进水口1与第二冷却单元b的进水口1相连，而第一冷却单元a的出水口2与第二冷却单元b的出水口2相连，即可成为同一进口和同一出口的并联工作方式组合，适合于温度高，聚光倍数大，单一冷却单元冷却效果较差的系统使用，如碟式和高倍菲涅尔聚光系统；若将第一冷却单元a的出水口2连在第二冷却单元b的进水口1上，则成为串联工作方式组合，即流过第一冷却单元a的冷却介质将再进入第二冷却单元b后才完成一次冷却过程，此种方式适合于温度不高，聚光倍数不大，但是所需冷却的光伏模块数量又较多的系统使用，如线性聚光的槽式和CPC系统。
本实用新型已用于碟式聚光太阳能发电系统中，取得了较为满意的冷却效果。当聚光倍数达到500倍时，经过换热冷却装置对其冷却到50℃左右，保证了砷化镓聚光电池有较好的工作温度，光电转换效率得到提高。

Claims (4)

1.一种光伏模块冷却单元，其特征在于包括：进水口（1）、出水口（2）、外腔壁（3）、肋片（4）、金属壳腔室（5）；在上部开口的盒状矩形的金属壳腔室（5）底部一端设进水口（1），在金属壳腔室（5）底部的另一端设置两个出水口（2）；在金属壳腔室（5）底部的进水口（1）和出水口（2）之间的区域内设有肋片（4）；肋片（4）的高度与金属壳腔室（5）的厚度相同；需降温的光伏模块（7）的四边固定在外腔壁（3）上，直接贴于金属壳腔室（5）的开口部分，光伏模块（7）的底面与肋片（4）相接触；光伏模块（7）正好盖住金属壳腔室（5）和肋片（4），形成一个密闭冷却介质腔室。 
2.根据权利要求1所述的一种光伏模块冷却单元，其特征在于：所述肋片（4）为多个条状直肋片，各条状直肋片排列呈平行状。 
3.根据权利要求1所述的一种光伏模块冷却单元，其特征在于：在所述冷却单元四边设有安装连接扣（6）。 
4.根据权利要求1所述的一种光伏模块冷却单元，其特征在于：所述进水口（1）和出水口（2）分别为一个或两个。 
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CN106952980A (zh) * 2017-05-16 2017-07-14 广东大粤新能源科技股份有限公司 强冷却式光伏发电板
CN110086425A (zh) * 2019-06-03 2019-08-02 西南交通大学 太阳能光伏光热系统及其制作工艺

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