一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于太陽能利用技術領域，涉及一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，應用于聚光光伏系統中。
【背景技術】
[0002]通過聚光器能使焦點處的光強成倍增加，但同時也必然帶來大量的熱量。而光-電轉換效率與光伏電池溫度有著密切的關系，溫度越高，光-電轉換效率越低，長時間的高溫還將導致電池不可逆轉地損壞。因此對光伏電池采取換熱冷卻是提高光伏電池光電轉換效率的關鍵措施。
[0003]常見的光伏電池冷卻的方法有風冷，水冷兩種形式。風冷以自然對流或強制對流的方式將冷空氣通過電池背面帶走熱量，以達到散熱的目的。如果采用風冷方式效果有限，且這部分熱量會損失到環境中得不到利用。如果采用水冷則需要考慮的是電池和冷卻工質間良好的熱傳導性和電絕緣性，同時還要考慮工質的滲漏問題及光伏冷卻的均勻性問題。
[0004]因此，如何高效、安全、低成本的對光伏進行冷卻換熱，已經成了聚光光伏發電系統實際運行中一個很關鍵的技術難題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是:基于上述問題，提供一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，該裝置利用熱管介質的相變過程，不僅能對聚光光伏均勻散熱，還可以收集剩余的熱能;從根本上解決聚光光伏散熱效果差，轉換效率低等問題，適用于各種聚光光伏發電系統。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，安裝于光伏電池片上，包括與光伏電池片貼合連接的散熱銅板、蒸發段與散熱銅板連接的熱管元件以及與熱管元件冷凝段連接的水箱，熱管元件的冷凝段連接有換熱翅片，裝有換熱翅片的冷凝段安裝于水箱內，熱管元件內的工質在蒸發段接受光伏電池片的熱蒸發并在冷凝段凝結成液體，將光伏電池片的熱量轉移到水箱中。
[0007]進一步地，散熱銅板的底面與光伏電池片背面通過低溫焊接或導熱膠粘合。
[0008]進一步地，散熱銅板對稱的兩端為中空結構，其內部設有與熱管元件蒸發段相連接的管孔。
[0009]進一步地，熱管元件為彎折成型的熱管，熱管的豎直頂端為冷凝段，下方彎曲成水平段作為蒸發段。
[0010]進一步地，熱管元件排列成兩組對稱設置的熱管陣列，熱管陣列的相鄰熱管之間的間距小于lcm，兩組熱管陣列的熱管依次間隔排列設置。
[0011]進一步地，換熱翅片為密排的鋁制肋片。
[0012]進一步地，水箱包括進水口、出水口和泄水口，進水口、出水口與循環水栗相連。
[0013]本實用新型的有益效果是:(I)利用熱管原理取代傳統翅片風冷及管路水冷散熱器的設計思路，通過熱管工質能迅速帶走光伏表面多余熱量，并且能夠極大提高光伏冷卻的均勻性；(2)大幅提高光伏電池的光電轉換效率，同時收集相應的余熱，大大提高系統的綜合效率；(3)在熱管的冷凝段增加了密排肋片，提高了系統的換熱效率；(4)小型水箱設計避免了風冷系統中斷或水冷循環栗突然中斷的情況下光伏電池溫度過快升高的情況，可以有效保護光伏電池，具有更高的安全性；(5)水箱的進出水口可以進行串、并聯，組成更大的系統陣列使用;且裝置結構緊湊，安裝方便，穩定性高。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0016]圖2是圖1的主視圖；
[0017]圖3是熱管元件的結構示意圖。
[0018]其中:1.光伏電池片，2.散熱銅板，3.熱管元件，4.水箱，5.換熱翅片，6.進水口，7.出水口，8.泄水口。
【具體實施方式】
[0019]現在結合附圖對本實用新型作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0020]如圖1?3所示的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，安裝于光伏電池片I上，包括與光伏電池片I貼合連接的散熱銅板2、蒸發段與散熱銅板2連接的熱管元件3以及與熱管元件3冷凝段連接的水箱4，熱管元件3的冷凝段連接有換熱翅片5，裝有換熱翅片5的冷凝段安裝于水箱4內，熱管元件3內的工質在蒸發段接受光伏電池片I的熱蒸發并在冷凝段凝結成液體，將光伏電池片I的熱量轉移到水箱4中。
[0021]散熱銅板2的底面與光伏電池片I背面通過低溫焊接或導熱膠粘合，保證其接觸熱阻最小化。
[0022]散熱銅板2對稱的兩端為中空結構，其內部設有與熱管元件蒸發段相連接的管孔，熱管元件3的蒸發段插設于管孔內。
[0023]熱管元件3為彎折成型的熱管，熱管的豎直頂端為冷凝段，下方彎曲成水平段作為蒸發段。冷凝端使得其與水箱4中的循環工質充分接觸，達到最大的換熱效果。蒸發端為扁平結構，與帶有中空結構的散熱銅板2緊密相連。熱管元件3排列成兩組對稱設置的熱管陣列，兩組熱管陣列的熱管依次間隔插設于散熱銅板2的管孔內，貫穿散熱銅板2的兩端，熱管陣列的相鄰熱管之間的間距小于I cm，保證整個光伏電池片I表面散熱均勻。
[0024]換熱翅片5為密排的鋁制肋片，提高了熱管元件3與水箱4的換熱效率。
[0025]水箱4包括進水口 6、出水口 7和泄水口 8，進水口 6、出水口 7與循環水栗相連。泄水口 8用于排水及水箱4檢修。
[0026]由于光伏發電的效率隨著溫度的升高而降低，則光伏(尤其是聚光光伏會產生高熱流密度)發電過程中，需要對光伏電池片進行冷卻散熱。此外，光伏電池片本身的溫度不均勻也會導致其效率降低；因此我們通過在整塊光伏電池片背面鋪設若干熱管元件進行散熱;熱管元件在與散熱銅板的接觸端為扁平結構，保證其最大接觸效果;且通過兩組對稱的熱管元件均勻鋪設在整個表面，使得光伏板散熱更均勻，保證光伏溫度的均勻性。此外本申請還能將從光伏表面吸收的熱量收集起來，能夠獲得額外的熱能收益。
[0027]運行過程如下:熱管元件扁平結構的一端為蒸發段，與散熱銅板相連;另一端為冷凝段，置于小型水箱的內部。在聚光發電過程中，太陽光照射在光伏電池片上發電的同時會產生大量熱量，該熱量就能夠被熱管元件的蒸發端迅速并均勻的帶走，熱管元件內的液態工質在蒸發段吸收光伏電池片的熱量后蒸發汽化，到達冷凝段后與水箱內的冷水進行換熱，降溫變成液態后回落至蒸發段，繼續吸收光伏電池片的熱量，從而達到一個循環工作狀
??τ O
[0028]上述實施方式為單個熱管冷卻集熱模塊的運行方式，在大型集成光伏發電系統中會包含多個光伏模塊，對于多個光伏模塊或者光伏陣列，只需將小型水箱的進出水口進行連接，裝置即可正常工作，且通過不同形式的串并聯，可以獲得不同溫度段的水溫，從而能夠滿足生產生活過程中不同的熱量需求。水箱內的水通過水栗也可以循環工作，達到所需水溫后可通過泄水口進入大型集熱水箱；即本申請可以模塊化生產，通過靈活的串并聯，能夠適用于各種需求的聚光光伏發電系統。
[0029]本申請切實解決了光伏在太陽聚光下，光伏電池溫度不均勻、發電效率低、熱量得不到利用等問題，同時大幅度提高了系統光電和光熱的綜合效率，且系統可模塊化生產、安裝便利、具有極高的穩定性，不會出現斷水斷電光伏電池燒毀等突發事件。
[0030]以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，安裝于光伏電池片上，其特征是:包括與光伏電池片貼合連接的散熱銅板、蒸發段與散熱銅板連接的熱管元件以及與熱管元件冷凝段連接的水箱，熱管元件的冷凝段連接有換熱翅片，裝有換熱翅片的冷凝段安裝于水箱內，熱管元件內的工質在蒸發段接受光伏電池片的熱蒸發并在冷凝段凝結成液體，將光伏電池片的熱量轉移到水箱中。2.根據權利要求1所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的散熱銅板的底面與光伏電池片背面通過低溫焊接或導熱膠粘合。3.根據權利要求1所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的散熱銅板對稱的兩端為中空結構，其內部設有與熱管元件蒸發段相連接的管孔。4.根據權利要求1所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的熱管元件為彎折成型的熱管，熱管的豎直頂端為冷凝段，下方彎曲成水平段作為蒸發段。5.根據權利要求4所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的熱管元件排列成兩組對稱設置的熱管陣列，熱管陣列的相鄰熱管之間的間距小于lcm，兩組熱管陣列的熱管依次間隔排列設置。6.根據權利要求1所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的換熱翅片為密排的鋁制肋片。7.根據權利要求1所述的一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，其特征是:所述的水箱包括進水口、出水口和泄水口，進水口、出水口與循環水栗相連。
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱管式聚光光伏冷卻集熱裝置，安裝于光伏電池片上，包括與光伏電池片貼合連接的散熱銅板、蒸發段與散熱銅板連接的熱管元件以及與熱管元件冷凝段連接的水箱，熱管元件的冷凝段連接有換熱翅片，裝有換熱翅片的冷凝段安裝于水箱內，熱管元件內的工質在蒸發段接受光伏電池片的熱蒸發并在冷凝段凝結成液體，將光伏電池片的熱量轉移到水箱中。本實用新型的有益效果是：不僅能對光伏模塊迅速降溫，使整個換熱面溫度均勻；還可以充分利用給光伏冷卻所得到的余熱，提高光伏發電效率的同時還可對多余熱量進行收集利用，實現太陽能光電光熱綜合利用。
【IPC分類】H02S40/44, H02S40/42
【公開號】CN205249143
【申請號】CN201521062176
【發明人】陳海飛, 楊長浩, 楊潔, 田子昂
【申請人】常州大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月17日