[發(fā)明專利]一種太陽能電池冷卻液防凍與熱利用裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410316019.7
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104065338A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳九法;齊東昇;杜中玲
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02S40/42
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池及暖通空調(diào)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能電池冷卻液防凍與熱利用裝置及方法。

背景技術(shù)

太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中采用光伏電池和太陽能熱水器相結(jié)合的方式實現(xiàn)，其中，普通光伏電池組件的轉(zhuǎn)換效率一般約為5—18%，剩下的太陽輻射能則轉(zhuǎn)化成熱能散失到環(huán)境中；且當(dāng)光伏電池組件的工作溫度逐漸升高后，其光電轉(zhuǎn)換效率降低，并且影響電池堆的使用壽命；若及時將光伏電池冷卻，不僅能有效利用轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的余熱，而且可提高光電轉(zhuǎn)換效率，從而提高單位面積的太陽能綜合利用效率。

目前國內(nèi)外的中低溫光電光熱技術(shù)品種繁多，按照冷卻光伏電池的方法主要可分為風(fēng)冷式和液冷式兩種：風(fēng)冷式光電光熱技術(shù)一般是通過自然對流或者輔助機(jī)械通風(fēng)利用室外空氣對光伏電池進(jìn)行冷卻；液冷式光電光熱技術(shù)一般是在常規(guī)太陽能集熱器的基礎(chǔ)上，貼敷上一層光伏電池實現(xiàn)熱電聯(lián)供。

針對液冷式光電光熱技術(shù)，也有學(xué)者采用在太陽能電池板背部設(shè)置高效換熱器的方法。但這種方法得到換熱器的出口溫度較低，屬于低品位熱能，再加上太陽能是一種不連續(xù)、不穩(wěn)定的能源。因此對這部分低品位熱能的利用是個難題。

無論采用何種形式的液冷式光電光熱技術(shù)，都避免不了使用液體工質(zhì)作為傳熱工質(zhì)。在極端氣候的條件下，一些液體工質(zhì)，例如水，會面臨結(jié)凍的危險，嚴(yán)重時可能破壞太陽能電池板背部的冷卻裝置。為了防止結(jié)凍，大多數(shù)的做法是添加防凍液。這種做法雖然解決了結(jié)凍的問題，但是增加了產(chǎn)品的成本，而且還需要經(jīng)常檢查防凍液是否足量。

因此研發(fā)一種在不利用防凍液的前提下，通過改造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法來防止太陽能電池板冷卻器中冷卻液結(jié)凍和持續(xù)穩(wěn)定地利用太陽能電池背部換熱器中低品位熱量的裝置勢在必行，經(jīng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明技術(shù)方案相同的太陽能電池冷卻液防凍與熱利用裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種太陽能電池冷卻液防凍與熱利用裝置及方法，解決了在極端天氣情況下以及不利用防凍液的前提下，太陽能電池冷卻液結(jié)凍問題；并能夠?qū)μ柲茈姵乇巢繐Q熱器中低品位熱能持續(xù)、穩(wěn)定的利用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明太陽能電池冷卻液防凍與熱利用裝置包括太陽能電池、太陽能電池冷卻器、溫度探頭、輻射末端、鍋爐、工質(zhì)泵以及儲液罐；其特征在于：所述的太陽能電池冷卻器位于所述太陽能電池的背面；所述溫度探頭設(shè)置于所述太陽能電池冷卻器出口2b處；所述太陽能電池冷卻器出口2b與所述輻射末端的入口6a連接，所述輻射末端的出口6b與所述鍋爐入口5b連接；所述鍋爐出口5a與工質(zhì)泵的入口連接，所述工質(zhì)泵的出口與儲液罐的3b端連接；所述儲液罐的3a端與所述太陽能電池冷卻器的入口2a連接。

在儲液罐的頂部設(shè)置排氣管，且在排氣管上設(shè)置有排氣閥V-4；在所述溫度探頭與所述輻射末端的入口6a之間依次設(shè)置有排氣閥V-5和電動閥門V-2；在所述工質(zhì)泵的出口與儲液罐的3b端之間設(shè)置有電動閥門V-1；在電動閥門V-2與輻射末端的入口6a間取任一點m，在電動閥門V-1與工質(zhì)泵出口間取任一點n，在點m和n之間設(shè)置管道，并在管道上設(shè)置電動閥門V-3；所述儲液罐的高度小于太陽能電池的高度。

當(dāng)溫度探頭采集到太陽能電池冷卻器中的溫度大于等于輻射末端溫度值時，電動閥門V-2、電動閥門V-1開啟，電動閥門V-3、排氣閥V-4、排氣閥V-5關(guān)閉，鍋爐不進(jìn)行工作；當(dāng)溫度探頭檢測到太陽能電池冷卻器中的溫度大于冷卻液凝固臨界值a且小于輻射末端溫度值時，電動閥門V-2、電動閥門V-1開啟，電動閥門V-3、排氣閥V-4、排氣閥V-5關(guān)閉，鍋爐進(jìn)行工作；當(dāng)溫度探頭感受到太陽能電池冷卻器中的溫度小于等于冷卻液凝固臨界值a時，電動閥門V-2、電動閥門V-1關(guān)閉，電動閥門V-3、排氣閥V-4、排氣閥V-5開啟，鍋爐進(jìn)行工作。

進(jìn)一步地，裝置中使用的冷卻液為水或有機(jī)溶液。

進(jìn)一步地，其特征在于：太陽能電池板為晶硅太陽能電池或者薄膜太陽能電池。

具體的，本發(fā)明太陽能電池冷卻液防凍與熱利用方法包括：

當(dāng)溫度探頭感受到太陽能電池冷卻器中的溫度大于等于供熱溫度值時，電動閥門V-2、電動閥門V-1開啟，電動閥門V-3、排氣閥V-4、排氣閥V-5關(guān)閉，鍋爐不進(jìn)行工作，太陽能電池冷卻器中的熱量單獨進(jìn)行循環(huán)供熱形成低品位熱利用模式。若當(dāng)溫度探頭檢測到的溫度高于太陽能電池發(fā)電效率臨界值b時，增加工質(zhì)泵的轉(zhuǎn)速，裝置中循環(huán)工質(zhì)的流量增加，使太陽能電池冷卻器出口的溫度降低。