[發明專利]一種相變蓄熱式光伏光熱集熱器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310322073.8
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103353181A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 黃亞繼;陳波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34;H01L31/058;H01L31/052
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及太陽能集熱器領域，尤其涉及一種用于降低光伏組件溫度并收集熱量制取熱水的太陽能集熱器。

背景技術

光伏電池效率隨光伏組件的溫度降低而升高。為光伏組件安裝PV/T集熱器可以降低電池板溫度，提高電效率，同時收集利用未能轉化為電能的能量，提高整個太陽能利用系統的效率，縮短投資回收期。目前常見的PV/T集熱器為管板式集熱器。當前的管板式集熱器多采用一塊吸收板附著于電池板后，換熱管緊貼于吸收板，并在換熱管的管距內填充保溫材料的形式。這種形式的集熱器由于換熱管與吸收板為線接觸或小面積的面接觸，其接觸面積小，換熱效果較差，導致電池板溫度高，電池板電效率低，同時熱量利用效果不佳。此外，傳統管板式集熱器熱量導出效果對冷卻水流速的依賴較大，流量波動時可能造成光伏組件效率下降，輸出電壓不穩。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種相變蓄熱式光伏光熱集熱器及其制備方法，可以進一步降低光伏組件溫度，提高其效率，提高太陽能利用系統的整體效率。

技術方案：為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種相變蓄熱式光伏光熱集熱器，包括由上至下設置的光伏組件、定型相變材料層、保溫層和支撐背板，所述光伏組件包括由上至下設置的前置玻璃蓋板、光伏電池芯片和后置玻璃蓋板，所述換熱管盤曲位于定型相變材料層內，并與后置玻璃蓋板接觸。

本發明通過取消傳統管板式集熱器的吸收板，將換熱管直接與光伏組件背面接觸，且在換熱管的管距內填充定型相變材料層，通過定型相變材料層的相變過程強化導熱，并暫時儲存熱量，以降低電池板溫度，在換熱管中通入冷卻水以導出熱量，獲得熱水，同時將定型相變材料層溫度維持在較低水平。由于相變材料對能量的緩存作用，水的流量可操作范圍大，短時間內的小流量波動對系統運行不會造成明顯影響。

更進一步的，所述換熱管的截面為圓形或方形；所述換熱器盤曲成螺旋盤管或蛇形管，可以有效的增加換熱管接觸面積，增加換熱效果。

更進一步的，所述換熱管管圈間距不變或者沿著水流方向減小，進一步強化水出口附近區域換熱，降低其溫度。

更進一步的，所述定型相變材料層可以采用現有的各種定型相變材料制作而成，本發明中，給出一種具體的優化方案為：所述定型相變材料層包括質量百分比62-80%熔點40-50℃范圍內的石蠟、質量百分比6-7%的高密度聚乙烯、質量百分比6-7%的苯乙烯嵌段共聚物和質量百分比7-25%的膨脹石墨粉末。

一種相變蓄熱式光伏光熱集熱器的制備方法，其特征在于，步驟如下：

a、選用質量百分比：熔點40-50℃的石蠟為62-80%，高密度聚乙烯為6-7%，苯乙烯嵌段共聚物為6-7%，膨脹石墨粉末為7-25%；

b、加熱石蠟到100℃融化，按比例加入高密度聚乙烯和苯乙烯嵌段共聚物，升溫至130-140℃，并攪拌至三者為均一混合物，接著在三者的均一混合物中按比例加入膨脹石墨粉末，攪拌至均勻，形成均勻的溶融混合物；

c、將均勻的溶融混合物填充至盤曲的換熱管的管距間，制成定型相變材料層，壓實冷卻；

d、自上而下依次將光伏組件、定型相變材料層、保溫層和支撐背板放置在槽鋼的凹槽內，并加以固定。

有益效果：本發明相比傳統管板式集熱器，取消傳統管板式集熱器的吸收板，將換熱管直接與光伏組件背面接觸，且在換熱管的管距內填充定型相變材料，形成定型相變材料層，可以進一步降低光伏組件溫度，提高其效率，同時獲得熱水，提高太陽能利用系統的整體效率。相比肋片和熱管等強化傳熱方式的集熱器，具有質量輕、集熱器制作簡單、金屬耗量低、投資小等特點。由于相變材料層對熱能量的緩存作用，水的流量可操作范圍大，短時間內的小流量波動對系統運行不會造成明顯影響。

附圖說明

附圖1為本發明換熱管盤曲成螺旋盤管時的局部剖視圖。

附圖2為本發明換熱管盤曲成蛇形管時的局部剖視圖。

附圖3為換熱管為圓管時的本發明結構示意圖。

附圖4為換熱管為方管時的本發明結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。