CN111510065A - 一种太阳能光伏板冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏板冷却装置，包括光热分离模块、集热模块、制冷蓄冷模块和微乳液循环模块；光热分离模块和集热模块通过热管连接，集热模块和制冷蓄冷模块通过热管连接，制冷蓄冷模块和微乳液循环模块通过第一冷却气管和第二冷却气管连接；光热分离模块用于在吸收太阳光中的热能之后，通过集热模块为制冷蓄冷模块提供热源；制冷蓄冷模块吸收热量产生制冷效应后为相变微乳液储能制冷，在白天，光伏板的降温过程处于脱附阶段，相变微乳液通过翅片管道为光伏板冷却。本发明利用低品位热源、提高发电效率，同时降低高温对光伏板寿命的影响，使光伏板于最适宜温度，光电转化效率较高的状态，在温差较大的区域能够得到很好的推广。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏板冷却技术领域，涉及一种冷却装置，尤其涉及一种太阳能光伏板冷却装置。
背景技术
在能源短缺和环境污染的经济背景下，开发新能源逐渐成为缓解上述问题的有效手段，基于普遍、无害、长久的优点，太阳能成为了最具有发展前景的新能源。作为利用太阳能的核心技术，光伏技术在运行过程中具有无污染、低运行成本、最小的设备维护和最高功率密度的优点。但是光伏***还存在由于散热不及时导致光伏板表面工作温度过高的问题，对***的转化效率产生负面影响。太阳能光伏板每升高1℃，输出功率减小0.4％，当温度超过极限温度时，还会加快硅晶电池的老化速率。因此光伏板的冷却研究具有重要意义。
自然对流循环冷却、强制对流循环冷却以及液冷等传统光伏板冷却技术虽然操作方便、***简单，光伏板的转化效率和功率皆有提升，但提升幅度不够明显，传热热阻依旧较大。而浮动跟踪集中冷却、相变材料冷却等新型光伏冷却技术虽然能有效提高光伏板转化效率，但其***循环稳定性还无法满足实际应用需求。为此，需要开发一种简单、有效、***循环稳定性高的太阳能光伏板冷却装置。而结合太阳能发热驱动的制冷技术对光伏板进行散热尤为可行。
针对太阳能发热驱动的制冷技术，目前主要有太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷两种方式。吸收式制冷技术由于效率低、耗电、噪声大、成本较大且易损坏的问题，不适用于太阳能光伏板的散热，而吸附式制冷技术具有能利用低品位热源、无运动部件、无噪声、寿命长等优点。但是，由于吸附式制冷技术需要脱附解吸，存在制冷间隔，使得制冷不连续，循环周期过长，导致其效率比其它制冷方式低，目前仍未发现可行的改良方法。
发明内容
针对现有太阳能光伏板冷却技术存在的上述不足，本发明结合太阳能吸附式制冷方式能利用低品位热源的特点，采用光热分离技术作为第一级冷却，并利用微乳液改进吸附式制冷技术对太阳能光伏板进行二级冷却，提出了一种太阳能光伏板冷却装置，改善了光伏板冷却效果，从而提高了太阳能板的发电效率。
本发明所采用的技术方案是：一种太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：包括光热分离模块、集热模块、制冷蓄冷模块和微乳液循环模块；
所述光热分离模块和集热模块通过热管连接，所述集热模块和制冷蓄冷模块通过热管连接，所述制冷蓄冷模块和微乳液循环模块通过第一冷却气管和第二冷却气管连接；
所述光热分离模块用于在吸收太阳光中的热能之后，通过集热模块为制冷蓄冷模块提供热源；制冷蓄冷模块吸收热量产生制冷效应后为相变微乳液储能制冷，在白天，光伏板的降温过程处于脱附阶段，相变微乳液通过翅片管道为光伏板冷却。
本发明的有益效果：该装置在实现减小工作温度变化对光伏板发电效率造成的负面影响的同时，在噪声、寿命、成本等方面上都有一定优势。利用低品位热源、提高发电效率，同时降低高温对光伏板寿命的影响，使光伏板于最适宜温度，光电转化效率较高的状态，在温差较大的区域能够得到很好的推广。
附图说明
图1、2是本发明的整体示意图；
图3是光伏板光热分离模块示意图；
图4是吸附式制冷模块示意图；
图5是微乳液循环模块示意图；
图中，1-光热分离模块，2-集热模块，3-制冷蓄冷模块，4-微乳液循环模块， 101-太阳能光伏板，102-Low-e玻璃外罩和聚酰亚胺薄膜，103-导热管，104-铝型材支架，105-铝型材限位板，6-储气室，7-空压机，8-第一冷却气管，9-冷凝室，10-膨胀阀，11-蒸汽室，12-翅片管道，13-第二冷却气管2，14-微乳液管1， 15-控压阀，16-储液室，17-铝型材支撑件，18-微乳液管2，19-型材支架，20-离心泵
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请见图1、图2，本发明提供的一种太阳能光伏板冷却装置，包括光热分离模块1、集热模块2、制冷蓄冷模块3和微乳液循环模块4；光热分离模块1和集热模块2通过热管连接，集热模块2和制冷蓄冷模块3通过热管连接，制冷蓄冷模块3和微乳液循环模块4通过第一冷却气管8和第二冷却气管13连接；光热分离模块1用于在吸收太阳光中的热能之后，通过集热模块2为制冷蓄冷模块 3提供热源；制冷蓄冷模块3吸收热量产生制冷效应后为相变微乳液储能制冷，在白天，光伏板的降温过程处于脱附阶段，相变微乳液通过翅片管道为光伏板冷却。
请见图3，本实施例的光热分离模块1包括太阳能光伏板101、Low-e玻璃外罩和聚酰亚胺薄膜102、导热管103、铝型材支架104、铝型材限位板105；太阳能光伏板101固定设置在支架104上，Low-e玻璃外罩和聚酰亚胺薄膜102的 Low-e玻璃外罩覆盖在太阳能光伏板101表面上，聚酰亚胺薄膜于Low-e玻璃外罩表面，并将导热管103包裹，收集Low-e玻璃外罩外表面的热能，通过导热管103传导至制冷蓄冷模块3内冷凝室里设置的吸附剂中。支架104四周边沿上还固定设置有限位板105，用于配合固定太阳能光伏板101。
本实施例由于聚酰亚胺薄膜透光性较好，不会影响太阳能光伏板的正常工作。
本实施例的Low-e玻璃外罩通过螺钉螺母紧固于光伏板向阳面，聚酰亚胺薄膜通过边缘胶粘固定于Low-e玻璃外罩之外，排空气体使其与玻璃外罩紧密贴合。在一边将聚酰亚胺薄膜与导热管103的导热部分进行包裹并热焊，导热管 103与玻璃外罩通过螺钉紧固连接，确保其稳定性。
本实施例的集热模块2为平板集热管，平板集热管由若干导热管组成；平板集热管一端与光热分离模块1内的导热管103连接，另一端与制冷蓄冷模块3 的冷凝室连接，用于给冷凝室内的吸附剂供热。
请见图4，本实施例的制冷蓄冷模块3包括储气室6、空压机7、第一冷却气管8、冷凝室9、膨胀阀10、蒸汽室11；集热模块2的导热管与冷凝室9连通，冷凝室9出口连接膨胀阀10，膨胀阀10的另一出口连接蒸汽室11；空压机7与储气室6直连，储气室6另一端通过管道连接到蒸汽室11；蒸汽室11通过第一冷却气管8和第二冷却气管13与微乳液循环模块4连通。
下面对吸附式制冷的工作流程进行介绍，分为两个阶段：
脱附阶段：在白天时，因太阳光的照射，冷凝室9的吸附剂的温度不断升高，制冷剂从吸附剂的微孔中脱附成为蒸汽，当蒸汽压力达到一定值时，在冷凝室9 中制冷剂蒸汽冷凝成液体流入蒸汽室11，在储液室内冷却，再回流至蒸发器；
吸附阶段：在晚上时，太阳辐射强度变弱，冷凝室9开始冷却，其内部压力开始下降，里面的蒸汽因重新被吸附剂吸附，导致蒸汽室11内压力大于冷凝室 9内部压力，制冷剂开始蒸发产生冷量，通过冷却气管在储液室16中进行热交换。
请见图5，本实施例提供的微乳液循环模块4包括翅片管道12、第二冷却气管13、第一微乳液管14、控压阀15、储液室16、铝型材支撑件17、第二微乳液管18、铝型材支架19、离心泵20；翅片管道12固定设置在光伏板背面，一端通过第一微乳液管14与储液室16连通，另一端通过第二微乳液管18和离心泵20与储液室16连通；储液室16通过第二冷却气管13与制冷蓄冷模块3的蒸汽室11连通；控压阀15固定安装在储液室16上，用于制储液室内压力。微乳液循环模块4固定设置在铝型材支架19上，铝型材支架19上配置有铝型材支撑件17。
本实施例的储液室16、第一微乳液管14、第二微乳液管18和翅片管道12 里充斥有相变微乳液；蒸汽室11中排出的冷空气通过第二冷却气管13进入储液室16，冷空气通过储液室16的空气流通部分与储液部分进行热交换；当光伏板的降温过程进入脱附阶段，蒸汽室11不再制冷，太阳能光伏板101开始工作，此时太阳能光伏板101温度会升高。太阳能光伏板101后盖内温度上升，经过蓄冷达到饱和的相变微乳液在翅片管道12中，与相变微乳液的温度形成温度差，相变微乳液通过翅片管道12对太阳能光伏板101进行吸热制冷。在光伏板的降温过程进行脱附的工程中，由相变微乳液对太阳能光伏板101进行持续冷却制冷。
本实施例的翅片管道12为蛇形结构，采用蛇形结构直接和太阳能光伏板相连，增大传热面积，减小管径。为增强传热效率，管道使用传热效果良好的翅片管道。储液室的内部空间分为空气流通部分与储液部分，在吸附阶段时进行热交换，实现微乳液的蓄冷效果。
应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：包括光热分离模块(1)、集热模块(2)、制冷蓄冷模块(3)和微乳液循环模块(4)；
所述光热分离模块(1)和集热模块(2)通过热管连接，所述集热模块(2)和制冷蓄冷模块(3)通过热管连接，所述制冷蓄冷模块(3)和微乳液循环模块(4)通过第一冷却气管(8)、第二冷却气管(13)连接；
所述光热分离模块(1)用于在吸收太阳光中的热能之后，通过集热模块(2)为制冷蓄冷模块(3)提供热源；制冷蓄冷模块(3)吸收热量产生制冷效应后为相变微乳液储能制冷，在白天，光伏板的降温过程处于脱附阶段，相变微乳液通过翅片管道为光伏板冷却。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述光热分离模块(1)包括太阳能光伏板(101)、Low-e玻璃外罩和聚酰亚胺薄膜(102)、导热管(103)、支架(104)；
所述太阳能光伏板(101)固定设置在所述支架(104)上，所述Low-e玻璃外罩和聚酰亚胺薄膜(102)的Low-e玻璃外罩覆盖在所述太阳能光伏板(101)表面上，聚酰亚胺薄膜于Low-e玻璃外罩表面，并将导热管(103)包裹，收集Low-e玻璃外罩外表面的热能，通过导热管(103)传导至制冷蓄冷模块(3)内冷凝室里设置的吸附剂中。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述支架(104)四周边沿上还固定设置有限位板(105)，用于配合固定所述太阳能光伏板(101)。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述集热模块(2)为平板集热管，所述平板集热管由若干导热管组成；所述平板集热管一端与所述光热分离模块(1)内的导热管(103)连接，另一端与所述制冷蓄冷模块(3)的冷凝室连接，用于给冷凝室内的吸附剂供热。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述制冷蓄冷模块(3)包括储气室(6)、空压机(7)、第一冷却气管(8)、冷凝室(9)、膨胀阀(10)、蒸汽室(11)；
所述集热模块(2)的导热管与所述冷凝室(9)连通，所述冷凝室(9)出口连接所述膨胀阀(10)，所述膨胀阀(10)的另一出口连接所述蒸汽室(11)；所述空压机(7)与所述储气室(6)直连，储气室(6)另一端通过管道连接到所述蒸汽室(11)；
所述蒸汽室(11)通过第一冷却气管(8)和第二冷却气管(13)与所述微乳液循环模块(4)连通。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述微乳液循环模块(4)包括翅片管道(12)、第二冷却气管(13)、第一微乳液管(14)、储液室(16)、第二微乳液管(18)、离心泵(20)；
所述翅片管道(12)固定设置在光伏板背面，一端通过所述第一微乳液管(14)与所述储液室(16)连通，另一端通过所述第二微乳液管(18)和离心泵(20)与所述储液室(16)连通；
所述储液室(16)通过第一冷却气管(8)和第二冷却气管(13)与所述制冷蓄冷模块(3)的蒸汽室(11)连通。
7.根据权利要求6所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述储液室(16)配置有控压阀(15)，用于控制储液室内压力。
8.根据权利要求6所述的太阳能光伏板冷却装置，其特征在于：所述翅片管道(12)为蛇形结构。
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