CN207196961U - 一种高效的光伏光热集成系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种高效的光伏光热集成系统，其包括太阳电池光伏组件，设置在组件背面的微热管阵列，与微热管阵列毗邻设置的热交换器；其中，所述的微热管平铺在光伏组件的背面，其包括加热段及冷却段，所述的热交换器为通冷却水的U型板管，U形板管与微热管接触进行热交换,U形板管通过管道与集热水箱相连。本实用新型的高效的光伏光热集成系统，采用平铺在组件背面的微热管阵列吸收组件的热量，并用通冷却水的U型板管与微热管阵列进行热交换，可以高效的对光伏组件的热量进行吸收并利用，整个组件的温度比较平均，可以防止电池过热、热斑，提高发电效率并能延长光伏组件的使用寿命；加热的热水可以作为工业热水或民用热水使用。

Description

一种高效的光伏光热集成系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，特别涉及一种基于太阳电池组件的光伏光热集成系统。
背景技术
出于保护环境及可持续发展的目的，绿色可再生能源产业得到了越来越多的重视和快速发展。利用光生伏特效应进行发电的太阳电池技术备受世人关注。由多片太阳电池组合而成的光伏组件被大量使用用于建设各种光伏发电系统，或用于作为建筑物幕墙来建成节能环保型建筑。目前，一般晶硅太阳电池组件的光电转换效率平均约为15％左右，其余80％多的太阳辐射能被电池吸收转化为热能，如果太阳电池组件产生的大量废热不能及时排放，其光电转换效率会严重下降；而且太阳电池组件如果长期在高温环境下工作，也会使得光伏电池迅速老化，降低其使用寿命，从而增加光伏发电系统的成本。在一般情况下，除了比较寒冷的冬季以外，太阳能电池板的表面温度将会达到70～90℃；在高温地区，光伏电池的温度甚至会超过100℃，特别是将光伏组件设置于屋顶时，大量的废热会对建筑物造成大量的热污染。因此，散热问题是太阳电池组件特别是太阳能建筑一体化建设中必须克服的问题，否则会对太阳能光伏项目的推广造成一定的影响。
为了解决光伏组件的散热问题，合理利用光伏组件散发的热量，已经有人在光伏组件的背面设置集热装置，将光伏组件的热量进行利用比如进行热水加热等，但是，目前的集热装置一般都是在光伏组件的背面设置多个U型圆管进行冷热交换，将加热好的介质(通常是水)进行再利用，这种U型热交换管存在明显的缺陷：首先，圆管与光伏组件背面接触的接触面比较小，热交换效果不是很好；另外，由于U型管的结构特点，会导致组件的温度不均匀，与U型管接触的地方温度低，没有接触的地方温度高，这种电池温度的不均匀，不仅会影响组件的发电、集热效率，还会形成局部热斑，特别是U型管设置的数量比较少时，电池的温度不均性更大，组件的发电效率更低且严重影响组件的使用寿命。
实用新型内容
针对光伏组件特别是光伏建筑一体化中的光伏组件的散热需求以及现有的光伏光热系统存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高效的光伏光热集成系统，其可以最大程度的吸收光伏组件产生的热量并能保证组件的温度均匀性。
为达到本实用新型的目的，本实用新型的一种高效的光伏光热集成系统包括太阳电池光伏组件，设置在光伏组件背面的由多个微热管构成的微热管阵列，与所述的微热管阵列毗邻设置的热交换器；其中，所述的微热管为薄板状，其管芯中具有液体蒸发工质，微热管平铺在光伏组件的背面，所述的微热管包括加热段及冷却段，所述的光伏组件与水平方向成一角度设置，所述的微热管的加热段位于下方，冷却段位于上方；所述的热交换器为U型板管，U型板管内通过水管进口通循环冷却水且U型板管的平板部设置在微热管的冷却段位置，与其接触进行热交换，所述的热交换器通过管道与集热水箱相连。
优选的，所述的微热管在水平方向上成多排设置。
再优选的，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.1-0.2kg/(m3·s)，U型板管的圆管部的公称直径为18～24mm。
再优选的，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.16-0.18kg/(m3·s)，U型板管的圆管部的公称直径为20mm。
本实用新型的有益效果是，所述的高效的光伏光热集成系统，采用平铺在组件背面的微热管阵列吸收组件的热量，将U型板管热交换器的平板部设置在微热管的冷却段，如此可以高效的对光伏组件的热量进行吸收并利用，电池的温度可以控制在40℃以内，整个组件的温度比较平均，可以防止电池过热、热斑，提高发电效率并能延长光伏组件的使用寿命；加热的热水可以作为工业热水或民用热水使用。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本实用新型前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本实用新型的高效的光伏光热集成系统的结构示意图；
图1A所示为图1的光伏光热集成系统的剖面结构示意图；
图2所示为一实施例的光伏光热集成系统的光伏组件背面的微热管阵列的设置结构示意图；
图3所示为图2的光伏光热集成系统的微热管阵列的微热管的结构示意图；
图4所示为另一实施例的光伏光热集成系统的光伏组件背面的微热管阵列的设置结构示意图。
具体实施方式
结合附图本实用新型的高效的光伏光热集成系统的结构特点及优点详述如下。
参照图1及图1A所示的本实用新型的高效的光伏光热集成系统的结构示意图，所述的光伏光热集成系统包括太阳电池光伏组件10，设置在光伏组件10背面的由多个微热管21构成的微热管阵列20，与所述的微热管阵列20毗邻设置的热交换器30；其中，所述的微热管21为薄板状，其管芯中具有液体蒸发工质，微热管21平铺在光伏组件10的背面，所述的微热管21包括加热段212及冷却段214，所述的光伏组件10与水平方向成一角度设置，所述的微热管21的加热段212位于下方，冷却段214位于上方；所述的热交换器30为U型板管，U型板管内通过水管进口通循环冷却水且U型板管的平板部31设置在微热管21的冷却段位置与其接触进行热交换，所述的热交换器30通过管道与集热水箱40相连。
参照图2及图3，所述的微热管阵列中的微热管的外形为薄板状，管芯内密封有液体蒸发工质，安装时，具有蒸发工质的加热段在下，冷却段在上，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向微热管的冷却段，热交换器30的U型板管的板管体与微热管的冷却段接触，U型板管中的冷却水将管芯内的蒸发工质凝结成液体，同时放出潜热，依靠重力，液体回流到加热段；U型板管中的冷却水吸收热量后变成热水，通过管道流到集热水箱40中，水箱中的热水通过出口引出供用户使用，比如用作工业用热水或民用热水；如此就形成了完整的吸热以及热交换的工作循环，从而将光伏组件的热量通过循环冷却水吸收掉，降低组件温度的同时还可将热水收集使用。
本实施例的所述的微热管为薄板状，可以平铺在光伏组件的背面，避免光伏组件布局高热，保证整个光伏组件的温度的均匀性。
参照图2，所述的微热管21为尺寸较长的微热管并排铺设在光伏组件的背面；参照图4，在一优选的实施方式中，所述的微热管21’为尺寸较小的微热管并在水平方向上也成多排设置；另外，为了保证吸热及散热效果，需要对U型板管内的水的流量进行控制，流量太小时，不利于光伏组件的及时散热，流量过大时，又会使集热水箱中加热的水达不到使用需求，本实用新型中，所述的U型板管内的水的流量为0.1-0.2kg/(m3·s)，U型板管的圆管部33的公称直径为18～24mm；在一优选的实施方式中，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.16-0.18kg/(m3·s)，U型板管的圆管部33的公称直径为20mm。
本实用新型的高效的光伏光热集成系统，采用平铺在组件背面的微热管阵列吸收组件的热量，将U型板管热交换器的平板部设置在微热管的冷却段，如此可以高效的对光伏组件的热量进行吸收并利用，电池的温度可以控制在40℃以内；年发电平均效率相对提高10％-30％左右；整个组件的温度比较平均，可以防止电池过热、热斑，延长电池和光伏组件的使用寿命；U型板管加热的热水可以作为工业热水或民用热水使用。
本实用新型并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本实用新型的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种高效的光伏光热集成系统，其特征在于，所述的光伏光热集成系统包括太阳电池光伏组件，设置在光伏组件背面的由多个微热管构成的微热管阵列，与所述的微热管阵列毗邻设置的热交换器；其中，所述的微热管为薄板状，其管芯中具有液体蒸发工质，微热管平铺在光伏组件的背面，所述的微热管包括加热段及冷却段，所述的光伏组件与水平方向成一角度设置，所述的微热管的加热段位于下方，冷却段位于上方；所述的热交换器为U型板管，U型板管内通过水管进口通循环冷却水且U型板管的平板部设置在微热管的冷却段位置，与其接触进行热交换，所述的热交换器通过管道与集热水箱相连。
2.如权利要求1所述的一种高效的光伏光热集成系统，其特征在于，所述的微热管在水平方向上成多排设置。
3.如权利要求1所述的一种高效的光伏光热集成系统，其特征在于，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.1-0.2kg/(m3·s)，U型板管的圆管部的公称直径为18～24mm。
4.如权利要求3所述的一种高效的光伏光热集成系统，其特征在于，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.16-0.18kg/(m3·s)，U型板管的圆管部的公称直径为20mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107388605A (zh) * 2017-09-07 2017-11-24 苏州快可光伏电子股份有限公司 一种高效的光伏光热集成系统
CZ308676B6 (cs) * 2019-01-28 2021-02-10 HYDROSERVIS-UNION a.s. Zařízení pro nakládání s odpadním teplem solárních fotovoltaických panelů

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