專利名稱：太陽能光伏電池冷卻裝置的制作方法
技術領域：
發明是一種熱交換裝置，涉及太陽能光伏電池的冷卻技術領域。
背景技術：
太陽能作為一種清潔可再生能源，近年來越來越受到能源與環境等行業的重視，并且得到普通大眾的廣泛認可。太陽能的熱利用、電利用的研究價值逐漸被人們重視，特別是電利用。作為無污染、取之不盡用之不竭的可再生能源，太陽能適應了當今的經濟發展與社會進步的要求。太陽能技術的開發與研究勢必在很長一段時間內成為政府的關心焦點和學者的研究重心。這是由于一方面避免了化石燃料燃燒帶來的一系列環境問題，比如溫室效應和酸雨；另一方面傳統能源的不斷枯竭，節能減排的生活理念逐漸植入普通家庭，人類急需一種低成本、無污染的新能源。并且溫總理在哥本哈根論壇上提出中國到2020年單位 國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40% - 45%，為太陽能技術在中國的發展提供了更為現實的意義。太陽能光伏發電對太陽能的整體利用率并不高。太陽能光伏電池由于直接暴露在太陽光輻射下，電池表面溫度較高，而太陽能光伏電池的發電效率是與溫度成反比，溫度過高一方面影響電池壽命，另一方面降低發電效率。如何對太陽能電池降溫成為許多學者探討與研究的課題。同時還可以得到一部分光熱產生的熱水。目前，國內的東南大學、中國科技大學、浙江大學、清華大學、南京自動化有限公司等都在紛紛進行太陽能光伏光熱系統技術的開發與研究。在太陽能電池冷卻的研究中，眾多學者的成果早已證實水冷的冷卻效果優于風冷。而水冷方式又有眾多的結構形式，例如扁盒式流道結構、管板式流道結構、背部流道式結構等。這些結構冷卻方式各有所長，投資成本以及結構重量、緊湊性也互不相同。本技術通過對傳統的冷卻方式改進，從冷卻效果、投資成本、結構重量等方面綜合考慮，采用附加L型強化換熱肋片的蛇形管板式接觸結構。該技術可以很好地和建筑專業合作，光伏發電用于居民用電，冷卻管產生的熱水與地源熱泵結合用于房間采暖及生活用水。
發明內容技術問題本實用新型的目的是提供一種太陽能光伏電池冷卻裝置，彌補了現有裝置中換熱方面的不足。技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提供一種太陽能光伏電池冷卻裝置，該冷卻裝置包括光伏組件、流量計，保溫桶，冷水水源，水泵；其中光伏組件的輸入端與流量計相連，光伏組件的輸出端與保溫桶的輸入端相連；流量計與水泵的輸出端相連，水泵的輸入端分別與冷水水源的輸出端和保溫桶的輸出端相連；在流量計與水泵之間安裝有第一閥門，在水泵與保溫桶之間安裝有第二閥門，在水泵與冷水水源之間安裝有第三閥門。優選的，光伏組件包括光伏電池輸出電量接線盒，冷卻管，若干平行設置的換熱肋片，光伏電池；其中接線盒位于光伏電池背面上部，用于匯總光伏電池的發電量并對外輸出；每個換熱肋片包括肋底和與肋底垂直連接的肋壁兩個部分，肋底貼在光伏電池背面，肋底的作用是增加與光伏電池的接觸面積，肋壁的作用是固定冷卻管并且增加換熱面積；冷卻管水平穿過肋壁。優選的，冷卻管為管徑8-15mm的紫銅管；換熱肋片厚度為3-5mm，換熱肋片之間間隔8-10mm ;換熱肋片貼在光伏電池的肋長要求為15-25mm。有益效果 (I)與傳統的單一的冷卻結構相比，采用附加L型換熱肋片蛇形管作為冷卻水通道，一方面加強了普通蛇形冷卻管道與太陽能電池之間的換熱問題；另一方面比流道式、扁盒式冷卻方式在結構上、重量上都更緊湊、輕盈。整體上具有更好的穩固性、更好的抗壓能力、更好的傳熱效果，更小的流動阻力等。(2)在鋁板蓋板封蓋裝訂以后注入保溫材料聚氨酯，由于L型肋片的固定、支撐作用，膨脹的聚氨酯以L型肋片為支撐結構充滿全部空隙，使得內部更加緊湊、堅固。(3)冷卻水流量有較大的調節范圍，相比扁盒式流道具有更低的流量下限，可得到溫度更高的熱水。(4)采用附加L型強化換熱肋片的蛇形管流道彌補了換熱方面的不足，同時相比扁盒式流道、背面流道式等結構，具有更少的金屬投入、更少的初步投資，降低成本。
圖I是運行流程圖；圖2是附加肋片的光伏電池結構圖；圖3是圖2沿AA的剖面圖；圖4是圖2沿BB的剖面圖。圖中1、光伏電池；2、流量計；3、第一閥門；4、第二閥門；5第三閥門；6、保溫桶；7、冷水水源；8、水泵；1_1、光伏電池接線盒；1_2、冷卻管；1_3、換熱肋片；1-4、光伏電池；1-5換熱肋片的肋底；1_6換熱肋片的肋壁；k、保溫材料聚氨酯；j、封裝蓋板。圖3中a為肋片的厚度，尺寸要求3_5mm，b相鄰肋片之間的肋頂之間的間距，尺寸要求為15-18mm，c為L型肋片底邊的長度，尺寸要求為15_25mm，d為相鄰肋片的肋底之間的間距，尺寸要求為8-10mm，f是冷卻管管間距，尺寸要求是50-80mm。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明，但本實用新型的實施方式不限于此。本實用新型旨在解決光伏光熱熱水循環系統中以下技術問題I.太陽能電池水冷系統中，冷卻水管與電池之間既要加強換熱效果又要簡化系統結構、降低投資成本之間的平衡問題。2.冷卻水管結構選擇、冷卻水管在電池板組件內排列方式以及電池板與冷卻水管之間的接觸方式以及初期成本投資問題。3.管板的線性接觸導致換熱不佳，解決傳統管板式結構的換熱面積不足的問題。參見圖I 一 4，本發民提供的太陽能光伏電池冷卻裝置包括光伏組件I、流量計2，保溫桶6，冷水水源7，水泵8 ;其中光伏組件I的輸入端與流量計2相連，光伏組件I的輸出端與保溫桶6的輸入端相連；流量計2與水泵的輸出端8相連，水泵8的輸入端分別與冷水水源7的輸出端和保溫桶6的輸出端相連；在流量計2與水泵之間安裝有第一閥門3，在水泵8與保溫桶6之間安裝有第二閥門4，在水泵8與冷水水源7之間安裝有第三閥門5。光伏組件I包括光伏電池輸出電量接線盒1-1，冷卻管1-2，若干平行設置的換熱 肋片1-3,光伏電池1_4 ;其中接線盒1-1位于光伏電池1-4背面上部，用于匯總光伏電池1-4的發電量并對外輸出；每個換熱肋片1-3包括肋底1-5和與肋底垂直連接的肋壁1-6兩個部分，肋底1-5貼在光伏電池1-4背面，肋底1-5的作用是增加與光伏電池1-4的接觸面積，肋壁1-6的作用是固定冷卻管1-2并且增加換熱面積；冷卻管1-2水平穿過肋壁1-6。冷卻管1-2為管徑8-15mm的紫銅管；換熱肋片1_3厚度為3_5mm，換熱肋片1_3之間間隔8-10mm ;換熱肋片1-3貼在光伏電池1_4的肋長要求為15_25mm。冷水水源7經閥門5調節經過水泵8加壓流入光伏組件冷卻管1-2對光伏電池冷卻。多級冷卻管道通過總管匯入各個電池冷卻管，被降溫的光伏電池電量通過1-1向外輸出。電池背面肋片除了固定蛇形管結構外，還通過加大接觸面積加強了電池組件和蛇形管之間的換熱效率，以及均和了管道之間的受熱不均，由于冷卻水在管道中不斷受熱引起沿管程的冷卻水的溫度不同，通過肋片的傳熱可以避免管道受熱不均。最后被加熱的水被儲存在保溫桶6中，同時通過回路閥門4可以對保溫桶6中的水進行重復加熱已達到預期溫度。采用厚度為3_5mm的肋片，蛇形管橫穿過肋片并與肋片良好接觸，蛇形管管間距要求在50mm，L型肋片另一面與電池板背面緊密貼合。肋片之間間隔要求10_15mm，同時由于蛇形管與板的接觸面積小以及不能完全接觸電池板，肋片緊貼電池板的肋長要求為15-25_。安裝時，肋片與蛇形管作為整體安裝在電池板背面，然后用鋁制薄板封蓋電池，固定蓋板以后，從預留的空隙中注入高膨脹性的聚氨酯保溫材料。該發明是對傳統太陽能電池水冷結構的改進，通過對蛇形冷卻管加設L型強化換熱肋片以提高對太陽能電池冷卻效果，它是一種高效的太陽能光伏優化、光熱利用結構，同時基于光伏電池的特點，該結構有效地延長電池使用壽命，降低運行成本。該發明一方面解決了傳統的蛇形管冷卻系統的換熱不佳的困境，同時又解決了扁盒式流道換熱管的結構笨重，耐壓性能不強以及流動阻力大等缺點。該發明結構簡單，換熱效果好，初期投資也較小。以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，本實用新型的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本實用新型所揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內。
權利要求1.一種太陽能光伏電池冷卻裝置，其特征在于，該冷卻裝置包括光伏組件(I)、流量計(2)，保溫桶(6)，冷水水源(7)，水泵(8);其中 光伏組件(I)的輸入端與流量計(2 )相連，光伏組件(I)的輸出端與保溫桶(6 )的輸入端相連；流量計(2)與水泵(8)的輸出端相連，水泵(8)的輸入端分別與冷水水源(7)的輸出端和保溫桶(6)的輸出端相連； 在流量計(2)與水泵之間安裝有第一閥門(3)，在水泵(8)與保溫桶(6)之間安裝有第二閥門(4 )，在水泵(8 )與冷水水源(7 )之間安裝有第三閥門(5 )。
2.根據權利要求I所述的太陽能光伏電池冷卻裝置，其特征在于，光伏組件(I)包括光伏電池輸出電量接線盒(1-1)，冷卻管(1-2)，若干平行設置的換熱肋片(1-3)，光伏電池(1-4);其中 接線盒(1-1)位于光伏電池(1-4)背面上部，用于匯總光伏電池(1-4)的發電量并對外輸出； 每個換熱肋片(1-3)包括肋底(1-5)和與肋底垂直連接的肋壁(1-6)兩個部分，肋底(1-5)貼在光伏電池(1-4)背面，肋底(1-5)的作用是增加與光伏電池(1-4)的接觸面積，肋壁(1-6)的作用是固定冷卻管(1-2)并且增加換熱面積； 冷卻管(1-2)水平穿過肋壁(1-6)。
3.根據權利要求2所述的太陽能光伏電池冷卻裝置，其特征在于，冷卻管(1-2)為管徑8-15mm的紫銅管；換熱肋片(1-3)厚度為3_5mm,換熱肋片(1-3)之間間隔8_10mm ;換熱肋片(1-3)貼在光伏電池(1-4)的肋長要求為15-25mm。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能光伏電池冷卻裝置，該冷卻裝置包括光伏組件(1)、流量計(2)，保溫桶(6)，冷水水源(7)，水泵(8)；其中光伏組件(1)的輸入端與流量計(2)相連，光伏組件(1)的輸出端與保溫桶(6)的輸入端相連；流量計(2)與水泵的輸出端(8)相連，水泵(8)的輸入端分別與冷水水源(7)的輸出端和保溫桶(6)的輸出端相連；在流量計(2)與水泵之間安裝有第一閥門(3)，在水泵(8)與保溫桶(6)之間安裝有第二閥門(4)，在水泵(8)與冷水水源(7)之間安裝有第三閥門(5)。該結構有效地延長電池使用壽命，降低運行成本。
文檔編號H01L31/052GK202564421SQ201220211058
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者黃亞繼, 王永興, 王昕曄, 徐亮亮, 袁東成 申請人:東南大學