CN220732726U - 一种光伏被动散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏被动散热装置，包括热管，包括依次相连的蒸发段、冷凝段和传热段，且冷凝段高于蒸发段设置，以形成散热循环管道；支撑结构，包括至少两个间隔且平行分布的热管；光伏电池板，设于支撑结构中的、各热管的蒸发段上；辐射制冷板，用于吸收热量并将其以热辐射形式释放，辐射制冷板设于支撑结构中的、各热管的冷凝段上。采用上述结构设置的光伏被动散热装置，在环保、无能耗的散热条件下，实现光伏电池板的高效被动散热，以提高光伏电池板的发电效率和使用寿命，同时实现各组件模块化设计，结构简单，便于各组件的独立安装或更换。

Description

一种光伏被动散热装置

技术领域

本实用新型涉及光伏散热技术领域，更具体地说，涉及一种光伏被动散热装置。

背景技术

光伏发电系统在光伏发电过程中产生大量热量，导致光伏电池温度升高，而温度升高会降低光伏电池板的发电效率和使用寿命，所以，目前常采用光伏发电逆变器对光伏电池板进行散热，但其需要额外的电能，会造成额外的碳排放和能耗成本。另外，光伏发电逆变器需安装额外的支撑架，结构复杂，不便于各组件的独立安装或更换。

综上所述，如何提供一种环保、无能耗的光伏被动散热装置，能够实现光伏电池板的高效被动散热，以提高光伏电池板的发电效率和使用寿命，同时实现各组件模块化设计，结构简单，便于各组件的独立安装或更换，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种环保、无能耗的光伏被动散热装置，该光伏被动散热装置能够实现光伏电池板的高效被动散热，以提高光伏电池板的发电效率和使用寿命，同时实现各组件模块化设计，结构简单，便于各组件的独立安装或更换。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光伏被动散热装置，包括：

热管，包括依次相连的蒸发段、冷凝段和传热段，且所述冷凝段高于所述蒸发段设置，以形成散热循环管道；

支撑结构，包括至少两个间隔且平行分布的所述热管；

光伏电池板，设于所述支撑结构中的、各所述热管的蒸发段上；

辐射制冷板，用于吸收热量并将其以热辐射形式释放，所述辐射制冷板设于所述支撑结构中的、各所述热管的冷凝段上。

优选的，还包括两个热传导板，一个所述热传导板设于各所述蒸发段与所述光伏电池板之间，另一个所述热传导板设于各所述冷凝段与所述辐射制冷板之间。

优选的，所述热管为梯形结构，所述热管的蒸发段位于所述梯形结构的一腰边，所述热管的冷凝段位于所述梯形结构的上底，所述热管的传热段位于所述梯形结构的另一腰边和下底。

优选的，所述冷凝段朝向所述传热段倾斜一定角度。

优选的，所述光伏电池板包括光伏玻璃、光伏背板、以及设于所述光伏玻璃和所述光伏背板之间的光伏电池，所述光伏背板设于所述蒸发段上。

优选的，所述蒸发段和所述冷凝段均呈盘状。

优选的，所述蒸发段和所述冷凝段的外壁上均间隔设有多排外肋片。

相较于上述背景技术，本实用新型提供的光伏被动散热装置具有以下

有益效果:

在结构上，本申请中的热管为蒸发段、冷凝段和传热段依次相连形成的循环管道，其内填充有用于相变传热的工质，至少两个热管间隔一定距离并平行分布形成支撑结构，使得光伏电池板安装在支撑结构中的各热管的蒸发段上，辐射制冷板安装在支撑结构中的各热管的冷凝段上，这样，热管起到支撑光伏电池板和辐射制冷板的作用，无需额外安装支撑架，且整体结构简单，并通过模块化设计，各组件划分为相互独立的模块，以实现各组件的独立安装或更换，从而产品可根据用户需求进行定制组装，实现灵活的产品配置和功能扩展，另外，各模块的复用和标准化，减少了开发和生产中的冗余工作和资源浪费，同时，也降低了供应链风险，提高了采购的灵活性，从而降低了成本。

在功能上，本申请使用时，光伏电池板进行发电工作过程中产生大量热量，其底部的热管的蒸发段中工质吸收热量，工质吸热汽化，快速流向辐射制冷板底部的热管的冷凝段，辐射制冷板吸热，并通过辐射制冷层以热辐射形式将热量传递至太空中，工质温度降低并液化，并通过热管的传热段回流于蒸发段，此散热过程循环进行，以实现光伏电池板高效被动散热。所以，本申请融合辐射制冷板全天候被动制冷和热管高效换热的特点，在环保、无能耗的散热条件下，实现光伏电池板高效被动散热，以提高光伏电池板的发电效率和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种光伏被动散热装置的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的一种光伏被动散热装置的侧视图；

图3为本实用新型所提供的热管蒸发段上的热传导板剖面图；

图4为本实用新型所提供的热管冷凝段上的热传导板剖面图。

图中：

1为热管、2为光伏电池板、3为辐射制冷板、4为热传导板；

11为蒸发段、12为冷凝段、13为传热段；

21为光伏玻璃、22为光伏电池、23为光伏背板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种环保、无能耗的光伏被动散热装置，该光伏被动散热装置能够实现光伏电池板的高效被动散热，以提高光伏电池板的发电效率和使用寿命，同时实现各组件模块化设计，结构简单，便于各组件的独立安装或更换。

请参考图1和图2，本申请提供了一种光伏被动散热装置，包括热管1、支撑结构、光伏电池板2和辐射制冷板3，其中，热管1包括依次相连的蒸发段11、冷凝段12和传热段13，且冷凝段12高于蒸发段11设置，以形成散热循环管道；支撑结构包括至少两个间隔且平行分布的热管1；光伏电池板2设于支撑结构中的、各热管1的蒸发段11上；辐射制冷板3用于吸收热量并将其以热辐射形式释放，辐射制冷板3设于支撑结构中的、各热管1的冷凝段12上。

需要说明的是，热管1由蒸发段11、冷凝段12和传热段13构成的循环管道，其内填充有用于相变传热的工质，冷凝段12与蒸发段11连接并高于蒸发段11设置，使得工质在蒸发段11吸热汽化后，快速流向冷凝段12，且传热段13连接于冷凝段12与蒸发段11之间，使得冷凝段12放热液化后的工质，通过传热段13回流于蒸发段11。另外，支撑结构包括两个热管1，两个热管1间隔并平行分布形成支撑结构，且第一个热管1与最后一个热管1的距离需根据光伏电池板2和辐射制冷板3的长度进行设置，以使光伏电池板2稳固地铺设于支撑结构中的各热管1的蒸发段11上，以及辐射制冷板3稳固地铺设于支撑结构中的各热管1的冷凝段12上。可选的，支撑结构也可包括多个热管1，各热管1等间隔并平行分布，使得多个热管1的蒸发段11充分、均匀吸收光伏电池板2上的热量，以及多个热管1的冷凝段12充分、均匀吸收辐射制冷板3的冷量，从而达到对光伏电池板2进行快速散热的目的。

上述热管1的冷凝段12需朝向天空设置，辐射制冷板3安装于各热管1的冷凝段12上，其表面辐射制冷涂层，辐射制冷涂层在“大气窗口”波段具有高发射率，在太阳辐射波段同时具有高反射率，这样，辐射制冷板3吸收其底部的各热管1冷凝段12中的热量，并将其以热辐射的形式释放到外太空，以实现冷凝段12内工质冷却；热管1的蒸发段11也需朝向天空设置，光伏电池板2安装于各热管1的蒸发段11上，使得光伏电池板2收集太阳辐射能量将其转化为电能，并其产生的热量传递至各热管1的蒸发段11上。

在结构上，本申请中的热管1为蒸发段11、冷凝段12和传热段13依次相连形成的循环管道，其内填充有用于相变传热的工质，至少两个热管1间隔一定距离并平行分布形成支撑结构，使得光伏电池板2安装在支撑结构中的各热管1的蒸发段11上，辐射制冷板3安装在支撑结构中的各热管1的冷凝段12上，这样，热管1起到支撑光伏电池板2和辐射制冷板3的作用，无需额外安装支撑架，且整体结构简单，并通过模块化设计，各组件划分为相互独立的模块，以实现各组件的独立安装或更换，从而产品可根据用户需求进行定制组装，实现灵活的产品配置和功能扩展，另外，各模块的复用和标准化，减少了开发和生产中的冗余工作和资源浪费，同时，也降低了供应链风险，提高了采购的灵活性，从而降低了成本。

在功能上，本申请使用时，光伏电池板2进行发电工作过程中产生大量热量，其底部的热管1的蒸发段11中工质吸收热量，工质吸热汽化，快速流向辐射制冷板3底部的热管1的冷凝段12，辐射制冷板3吸热，并通过辐射制冷层以热辐射形式将热量传递至太空中，工质温度降低并液化，并通过热管1的传热段13回流于蒸发段11，此散热过程循环进行，以实现光伏电池板2高效被动散热。所以，本申请融合辐射制冷板3全天候被动制冷和热管1高效换热的特点，在环保、无能耗的散热条件下，实现光伏电池板2高效被动散热，以提高光伏电池板2的发电效率和使用寿命。

在上述实施例的基础上，本申请还包括两个热传导板4，即为金属基板，一个热传导板4设于各蒸发段11与光伏电池板2之间，另一个热传导板4设于各冷凝段12与辐射制冷板3之间。这样，利用热传导板4具有良好的强度和导热性能，不仅确保了光伏电池板2和辐射制冷板3安装的稳固性，还确保了光伏电池板2与各蒸发段11之间有效传递热量，以及辐射制冷板3与各冷凝段12之间有效传递冷量。

在上述实施例的基础上，热管1为梯形结构，热管1的蒸发段11位于梯形结构的一腰边，热管1的冷凝段12位于梯形结构的上底，热管1的传热段13位于梯形结构的另一腰边和下底。

具体的，热管1采用梯形结构，其具有较强的承重能力，使得多个热管1组成的支撑结构承重范围广且安全可靠，以牢固地支撑不同重量规格的光伏电池板2和辐射制冷板3。其中，热管1的蒸发段11位于梯形结构的一腰边，使得其上的光伏电池板2朝向天空倾斜设置，最佳的倾斜角度可根据最佳辐射量决定，以使光伏电池板2能够获得最大的光照强度而实现最高的发电效率；热管1的冷凝段12位于梯形结构的上底，使得其上的辐射制冷板3朝向天空设置，以使辐射制冷板3吸收各热管1的冷凝段12热量以热辐射形式释放到太空中；热管1的传热段13位于梯形结构的另一腰边和下底，安装使用时，传热段13的下底段水平固定，各热管1的传热段13起到支撑其蒸发段11和冷凝段12的作用，同时使得冷凝段12内的工质散热液化后，利用液态工质的自重，可快速流入传热段13中，再通过传热段13快速回流于蒸发段11进行汽化，从而实现快速高效传热，进而实现光伏电池板2的快速散热。

另外，上述冷凝段12朝向传热段13倾斜一定角度。具体的，冷凝段12的进口与蒸发段11连接，出口与传热段13连接，冷凝段12的进口高于其出口设置，这样，蒸发段11内的工质吸热汽化，气态工质可快速通过冷凝段12的进口流入其内进行散热液化，工质转化成液态工质，液态工质可快速通过冷凝段12的出口流入传热段13，以进一步实现快速高效传热。

可选的，上述热管1可采用直角梯形结构，使得传热段13的腰边段和下底段相互垂直，这样，下底段水平固定后，腰边段沿竖向设置，可加速传热段13内的液态工质流动，从而实现快速高效传热。

在上述实施例的基础上，光伏电池板2包括光伏玻璃21、光伏背板23、以及设于光伏玻璃21和光伏背板23之间的光伏电池22，光伏背板23设于蒸发段11上。

具体的，支撑结构中、各热管1的蒸发段11上从底部到顶部依次设置热传导板4、光伏背板23、光伏电池22和光伏玻璃21，其中，光伏背板23和光伏玻璃21均具有良好强度，光伏电池22置于二者之间，可使光伏电池22免受外界影响，较好的保护光伏电池22，另外，光伏玻璃21在整个光谱波段具有高透射率，可使光伏电池22吸收光能不受影响。

在上述实施例的基础上，请参考图3和图4，蒸发段11和冷凝段12均呈盘状，以增加蒸发段11与光伏电池板2之间的传热面积，同时增加冷凝段12与辐射制冷板3之间的传热面积，以实现光伏电池板2的快速散热。

在上述实施例的基础上，蒸发段11和冷凝段12的外壁上均间隔设有多排外肋片。外肋片增加了蒸发段11、冷凝段12与空气的接触面积，强化蒸发段11、冷凝段12与空气的换热，使得蒸发段11内的工质汽化加速，汽化后的工质流入冷凝段12，冷凝段12内的工质冷却加速，冷却后的工质再通过传热段13回流蒸发段11，形成散热循环，从而有效提高光伏散热系统的工作效率，且对光伏散热系统无负面影响。需要说明的是，可根据实际情况对肋片进行定制，应对不同工作环境，实现高效光伏散热。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种光伏被动散热装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏被动散热装置，其特征在于，包括：

热管(1)，包括依次相连的蒸发段(11)、冷凝段(12)和传热段(13)，且所述冷凝段(12)高于所述蒸发段(11)设置，以形成散热循环管道；

支撑结构，包括至少两个间隔且平行分布的所述热管(1)；

光伏电池板(2)，设于所述支撑结构中的、各所述热管(1)的蒸发段(11)上；

辐射制冷板(3)，用于吸收热量并将其以热辐射形式释放，所述辐射制冷板(3)设于所述支撑结构中的、各所述热管(1)的冷凝段(12)上。

2.根据权利要求1所述的光伏被动散热装置，其特征在于，还包括两个热传导板(4)，一个所述热传导板(4)设于各所述蒸发段(11)与所述光伏电池板(2)之间，另一个所述热传导板(4)设于各所述冷凝段(12)与所述辐射制冷板(3)之间。

3.根据权利要求1所述的光伏被动散热装置，其特征在于，所述热管(1)为梯形结构，所述热管(1)的蒸发段(11)位于所述梯形结构的一腰边，所述热管(1)的冷凝段(12)位于所述梯形结构的上底，所述热管(1)的传热段(13)位于所述梯形结构的另一腰边和下底。

4.根据权利要求1所述的光伏被动散热装置，其特征在于，所述冷凝段(12)朝向所述传热段(13)倾斜一定角度。

5.根据权利要求1所述的光伏被动散热装置，其特征在于，所述光伏电池板(2)包括光伏玻璃(21)、光伏背板(23)、以及设于所述光伏玻璃(21)和所述光伏背板(23)之间的光伏电池(22)，所述光伏背板(23)设于所述蒸发段(11)上。

6.根据权利要求1所述的光伏被动散热装置，其特征在于，所述蒸发段(11)和所述冷凝段(12)均呈盘状。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光伏被动散热装置，其特征在于，所述蒸发段(11)和所述冷凝段(12)的外壁上均间隔设有多排外肋片。